Nel corso della sua storia millenaria, l’Uomo ha sempre cercato di migliorare le proprie condizioni di vita, per creare un ‘habitat’ più confortevole e per ridurre la fatica per procurarsi i mezzi di sostentamento. Questo processo è stato necessariamente accompagnato da un uso sempre crescente di energia: le correlazioni tra attesa di vita, livello di alfabetizzazione, mortalità infantile e consumo di energia ‘pro-capite’, comunque le si vogliano interpretare, sono incontrovertibili. Questo stesso processo è stato oggetto di una accelerazione vertiginosa negli ultimi cent’anni, per lo sviluppo rapidamente crescente delle conoscenze scientifiche e del loro susseguente uso nella tecnologia.
PREAMBOLO PREAMBOLO
Scienza
Scienza , , tecnologia tecnologia , , democrazia democrazia (1) (1)
Ciò ha messo a disposizione dell’Uomo, soprattutto nei Paesi più progrediti, una, forse sproporzionata, quantità di ‘oggetti’, che vengono usati in maniera massiccia, spesso senza conoscerne i meccanismi remoti, cioè le leggi della scienza su cui essi sono basati. Non solo, ma in questi ultimi anni è diventato patrimonio comune la consapevolezza che tutto questo sviluppo, possa produrre un impatto avverso sull’ambiente. La ricerca di compromessi ragionevoli tra sviluppo tecnologico ed ambiente è il problema più complesso e difficile che l’Uomo del nuovo millennio deve affrontare.
Poichè in un regime democratico, le decisioni dovrebbero essere prese e condivise dai cittadini, è necessario acquisire un livello di informazione scientifica e tecnica che ci permetta non solo di conoscere i problemi, ma anche di quantificarli.
Scienza
Scienza , , tecnologia tecnologia , , democrazia democrazia (2) (2)
E siste infatti un legame inscindibile tra ricerca scientifica e didattica: a scuola si sviluppano le conoscenze nei vari campi del sapere, ma queste conoscenze sono frutto della ricerca scientifica compiuta dagli scienziati dieci, cento, mille e più anni fa.
Pertanto le conoscenze che si apprenderanno a scuola nei prossimi anni sono quelle prodotte dalla ricerca scientifica che si fa oggi, compresa quella svolta all’OAVdA.
Questo processo deve iniziare nella scuola
Questo processo deve iniziare nella scuola
DALLE STELLE ALL
DALLE STELLE ALL ’ ’ ACQUA: ACQUA:
CREARE L
CREARE L ’ ’ ENERGIA ENERGIA PER L
PER L ’ ’ UOMO UOMO
DEL TERZO MILLENNIO DEL TERZO MILLENNIO
Relatore:
Relatore: Prof. Prof. ENZO BERTOLINI ENZO BERTOLINI
Direttore Osservatorio AstronomicoDirettore Osservatorio Astronomico della Regione Autonoma Valle d
della Regione Autonoma Valle d’’AostaAosta già Chiefgià Chief Engineer Engineer JET ProjectJET Project
L L ’ ’ INSEGNAMENTO DELLA FISICA: STRUMENTI, INSEGNAMENTO DELLA FISICA: STRUMENTI,
PERCORSI DIDATTICI ED ESPERIENZE A CONFRONTO PERCORSI DIDATTICI ED ESPERIENZE A CONFRONTO
Assessorato
Assessorato Istruzione e Istruzione e Cultura Cultura della
della Regione Regione Autonoma Autonoma Valle d Valle d ’Aosta ’ Aosta
22 febbraio22 febbraio 2010 2010
L L ’ ’ IDROGENO E IDROGENO E ’ ’ LA MATERIA LA MATERIA
DEL SOLE E DELLE STELLE
DEL SOLE E DELLE STELLE
Idrogeno
Idrogeno
Idrogeno
Idrogeno
Deuterio
Deuterio
Elio
Energia Energia
Energia Energia
ute
positrone positrone
positrone positrone
La reazione termonucleare nel Sole
La reazione termonucleare nel Sole
H H 2 2 O O
H H 2 2 O O ◊ ◊ 2H + O 2H + O
(elettrolisi)
(elettrolisi)
H H 2 2 O + O + E E nergia nergia ◊ ◊ 2H + O 2H + O 2H + O
2H + O ◊ ◊ H H 2 2 O O + + e e nergia nergia D + T
D + T ◊ ◊ He He + + ENERGIA ENERGIA
un milione di volte di
un milione di volte di E E
T
D
He
n
ENERGIA ENERGIA
Si tratta dell’energia di fusione: l’energia del Sole e di tutte le altre Stelle.
Date le loro enormi masse creano
elevatissime pressioni che fanno innalzare la loro temperatura interna (~ 15 milioni di gradi) portando alla fusione degli atomi di
idrogeno.
ENERGIA DI FUSIONE ENERGIA DI FUSIONE
Riprodurre i meccanismi energetici del Sole e dei miliardi di miliardi di altre
stelle dell’Universo sembrerebbe impossibile.
Ebbene no.
Grazie alla macchina JET
dell’Unione Europea
JET JET ( ( J J oint oint E E uropean uropean T T orus orus ) )
Il Il combustibile combustibile è è una una miscela miscela di idrogeno ( di idrogeno ( plasma plasma ) ad ) ad alta temperatura (
alta temperatura ( > 100 > 100 milioni milioni di di gradi gradi ). ).
La camera di combustione (120 m
La camera di combustione (120 m 3 3 ) )
• E’ con questa macchina, progettata e costruita dai fisici e dagli ingegneri della Comunità Comunità
Europea
Europea tra il 1973 e il 1983 che, per la prima volta al mondo, si sono realizzate le stesse reazioni di fusione del Sole e delle stelle creando un pezzo di Sole sulla Terra.
• Un legame, quindi, tra l’acqua e le stelle che stanno nel cielo sopra di noi.
Era il 9 novembre 1991
Era il 9 novembre 1991
1991: 1.7 MW
1997: 16 MW
Primo Esperimento di Fusione
Primo Esperimento di Fusione
E E dopo dopo ? ?
Abbiamo continuato a lavorare confermando il risultato di allora e, anche con il contributo di esperimenti americani e in parte giapponesi, abbiamo convinto i governanti prima di Europa, Giappone e Russia, e poi di Stati Uniti, Cina, India e Corea del Sud, a stabilire una collaborazione mondiale senza precedenti per la realizzazione in comune del primo prototipo di reattore nucleare a fusione: ITER.
~ 70 % degli abitanti del pianeta
a) In questi ultimi anni, con il nostro lavoro, con i risultati ottenuti in vari laboratori mondiali, ma soprattutto con il lavoro e con i successi che abbiamo ottenuto con il JET, siamo riusciti a convincere i Governi dei Paesi più industrializzati che si può mettere a disposizione dell’Uomo una sorgente di energia illimitata, sicura e pulita: la fusione nucleare, l’energia delle stelle e della nostra stella: IL SOLE.
b) Dopo un lungo lavoro di progettazione, guidato dai risultati sopra citati, è iniziata la costruzione del primo reattore a fusione prototipo, ITER (International Tokamak Experimental Reactor), il cui compito è quello di mettere insieme la fisica e la tecnologia per provare che si può procedere con l’utilizzo sulla terra della sorgente di energia dell’Universo.
c) La costruzione di ITER nel sito europeo di Cadarache in Provenza (Francia), è la testimonianza che in questo settore l’Europa si è conquistata la leadership mondiale.
d) A Cadarache si sono già trasferiti in numero notevole ingegneri e fisici dei sette Paesi che partecipano a questa avventura.
Verso
Verso il il progetto progetto ITER ITER
Il Il Progetto Progetto ITER ITER
• Dopo dieci anni di collaborazione progettuale e di negoziati per la scelta del sito si è realizzata una convergenza sul sito europeo di Cadarache in Provenza, dove è da poco iniziata la costruzione di questa macchina, il cui compito è di dimostrare che la fisica messa a punto dal JET e l’ingegneria necessaria possono essere integrate.
• La scelta del sito europeo è soprattutto dovuta alla
riconosciuta leadership che l’Europa ha conquistato
in questo campo.
ITER ITER
• Membri: Cina, UE, India, Giappone, Corea, Russia e USA
• Progettato per produrre 500 MW di potenza di fusione
• 10 anni per la
costruzione, 20 anni di operazione
• Costo (2001): ~5.5
miliardi di Euro per la
costruzione
JET JET → → ITER ITER
Sito Sito di di costruzione costruzione di di ITER ITER
ITER Site
Ma Ma perch perch é é la la fusione fusione dell dell ’ ’ Idrogeno Idrogeno dell dell ’ ’ acqua acqua ? ?
• La sorgente di energia è l’acqua che si trova là dove vive l’uomo.
• Il processo non produce né gas serra né prodotti radioattivi, essendo le scorie fatte di Elio che ha radioattività zero.
• Non sono possibili, per ragioni di fisica, incidenti come quello di Chernobyl, né quello precedente di Tree Mile Island: è un processo a vera sicurezza intrinseca.
• Utilizzando il Deuterio che si trova nell’acqua del mare e
nell’acqua degli oceani e dei laghi (presente al 0.47 %) in
reattori di seconda generazione che utilizzano la reazione D
+ D avremmo combustibile per 10 miliardi di persone per
alcuni miliardi di anni quanto è la vita stimata del Sole.
Conclusione Conclusione
VI PASSO TUTTO QUESTO COME UNA VI PASSO TUTTO QUESTO COME UNA
GRANDE
GRANDE SPERANZA SPERANZA , ,
MA PER ME CHE HO DEDICATO TUTTA MA PER ME CHE HO DEDICATO TUTTA
LA MIA VITA PROFESSIONALE LA MIA VITA PROFESSIONALE
A CONTRIBUIRE A RENDERE QUESTO A CONTRIBUIRE A RENDERE QUESTO
POSSIBILE, E
POSSIBILE, E ’ ’ UNA UNA CERTEZZA CERTEZZA . .
Ciclo del Combustibile in un Reattore a Ciclo del Combustibile in un Reattore a
Fusione Fusione D + T
D + T → →
44He + n He + n
66
Li + n Li + n → →
44He + T He + T
77
