FISICA AMBIENTALE 1
Lezioni 23 – 24
Fusione nucleare - Sicurezza
FUSIONE NUCLEARE
La fusione dei nuclei leggeri può portare a guadagni di energia
Sono possibili le seguenti reazioni
TOKAMAK:
toroidal magnetic chamber
Il campo magnetico principale è
toroidale. Quello verticale fornisce
la forza centripeta di Lorentz e gli
ioni seguono il campo toroidale.
Altri magneti producono correnti di
induzione che riscaldano il plasma.
BILANCIO DI ENERGIA (per un m3 di plasma)
Perdita di energia
per Bremsstrahlung
Perdita di energia per instabilità:
-Collisioni ioni-pareti
-Collisioni ioni-elettroni
-Radiazione di sincrotrone
Tasso di produzione di energia nucleare
E = 17.6 MeV, energia prodotta nella reazione
POWER FLOWS IN DERIVING THE LAWSON CRITERION
(PTh)
PT = PTh+ PL
(PL)
PH=PL
PH< PT
PH fornita per sopperire alle perdite di energia PL
Quantità totale di potenza che lascia il plasma:
1
2
Un generatore può convertire una frazione  in energia utile.
Il criterio per il guadagno di energia è:
oppure
>
> 0.6 x 1020 m-3 s
RADIOATTIVITÀ
Fusion quality diagram as a function of the plasma T
NUCLEAR FUEL CYCLE
Uranium
mines
Enrichment
plant
U
Fuel element
fabrication
Pu+U
Tailings
Reprocessing
Radioactive
waste
Spent
fuel
Reactor
Spent
fuel
Fuel
conditioning
Buildup of transuranic nuclei in nuclear reactors.
Radioactivity in the 1/3 of the fuel elements per year
taken out of a typical light water reactor of 1000MWe
Activity after a time
t in units of 1016Bq
t=0
6 months
10 years
300 anni
Fission products
Actinides
Fuel cladding
15000
4500
16
480
16.5
3.7
37.0
9.5
0.4
4x 104
2
Negligible
total
19500
500
47.0
2
Category of waste following IAEA definitions
Radiation