Suomi EU:n fuusioteknologiaohjelmassa

Transkriptio

1 Suomi EU:n fuusioteknologiaohjelmassa Fuusio ITER EU:n organisoituminen Suomi ja fuusio Verkottuminen ja yhteistyö H Plit, TVO

2 Fuusion periaate Ydinreaktiossa joko syntyy tai sitoutuu energiaa riippuen reaktio atomien massaeroista Kevyiden atomien fuusio tuottaa merkittävästi enemmän energiaa (lämpöä) kuin raskaiden atomien fissio. ½ Fuusiossa vähäinen raaka-ainetarve.

3 Fuusioreaktorin periaate Tuotetaan olosuhteet (lämpötila, tiheys), jossa atomien ydin ja elektronit eriytyvät ½ Syntyy plasmapalo (T>100 miljoonaa astetta), jossa ydinfuusion avulla synnytetään energiaa (neutronien liike-energia, joka muuttuu lämmöksi) Tavoitteena tuottaa nettoenergiaa (Q>10)

4 Miksi fuusioon kannattaa panostaa? Yksi tulevaisuuden kestävistä energiaratkaisuista ½ käytännössä rajattomat polttoainevarat vrt. fossiiliset polttoaineet, uusiutuvat energiamuodot, fissio ½ käytännössä päästötön vrt. ilmastokysymykset CO 2, NO X Perusvoimaa kilpailukykyisesti ½ turvallisuus: häiriötilanteessa fuusiopalon sammuminen -> ei sisärakenteiden sulamisriskiä ½ haitat: tritiumin käyttö, sisärakententeiden aktivoituminen ½ vastuu tulevaisuudesta: syntyvän radioaktiivisuuden häviäminen ihmissukupolven aikana

5 Euroopan fuusio-ohjelma Keskittyy magneettiseen kuumafuusioon (laitetyyppeinä tokamak ja stellaraattori) Euroopan toiminnan koordinointi: Euratom ja Assosiaatiot (Suomesta TEKES) Toiminnan toteutus: EFDA (European Fusion Development Agreement) ½ pääpaino: reaktorimateriaalien kehitys, komponenttien suunnittelu ja testaus; koetoiminta: JET ½ lisäksi kansalliset ohjelmat Puiteohjelma 6 (PO6) käynnissä ½ budjetti: 750 MEUR, josta 200 MEUR on korvamerkattu ITER:in rakentamiselle

6 Euratom - DCU DCU, DIAS (Dublin) Euratom - FOM (Nieuwegein) Euratom - Belgian State ERM-KMS ULB-VUB SCK-CEN (Brussels) (Mol) JET Joint European Torus JET (Abingdon) Euratom - UKAEA COMPASS (Culham) Euratom - FZK TOSKA (Karlsruhe) Euratom - CEA TORE SUPRA (Cadarache) Euratom - CIEMAT TJ - IU TJ - II (Madrid) Euratom - IST ISTTOK (Lisboa) Legend : UCC (Cork) ECN (Petten) MAST E uroopan F uus iolaboratoriot ja -laitteis tot Fusion Laboratories Dublin Lisboa Madrid Stockholm København London Amsterdam Berlin BruxellesLuxembourg Bonn Paris IEA (OECD) Bern Wien IAEA (UN) Roma Helsinki Fusion Facilities Athena Euratom - NFR Extrap - T2 CTH Studsvik (Stockholm)(Göteborg) (Studsvik) Euratom - TEKES VTT, HUT, HU (Helsinki) Risø (Roskilde) TUT (Tampere) Euratom - RISØ Euratom - ZFJ TEXTOR (Jülich) Euratom - ÖAW TU TU UI ÖFZ (Wien) (Graz) Euratom - IPP ASDEX Upgrade Wendelstein 7I-AS (Garching) Berlin Branch Wendelstein 7-X (Berlin) (Greifswald) Euratom - Suisse TCV (Lausanne) SULTAN (Villigen) Euratom - Greece NTUA IESL Iannina Euratom - ENEA RFX (Padova) (Innsbruck) (Seibersdorf) (Athens) (Heraklion) FTU (Frascati, IFP Milano) * Switzerland is fully associated to the Fusion Programme

7 EFDA:n organisaatio

8 EU:n fuusio-ohjelman komitearakenne EU Komissio CFI Mäkinen FTC CCE-FU Karttunen Munther CPI Karttunen AFAL EFDA AFAC Linden Linden Salomaa (Kaikkonen) Salomaa (Kaikkonen) Administrative and Finance Advisory Committee SC EFDA Karttunen SC Munther Karttunen Munther Steering Committee EFDA STAC EFDA STAC Rintamaa Rintamaa Salomaa (Kaikkonen) (Kaikkonen) Scientific and Technical Advisory Committee Association Steering Committee (EURATOM-TEKES)

9 EFDA Teknologiaohjelma Teknologia-alueet: Seuraava vaihe (Next Step) Pitkä tähtäin (Long Term) Tuleva teknologia (Underlying Technology) Sopimustyypit: Article 5.1a: teknologia- ja kehitystehtävät - Komission osuus 20 %; mahdollinen lisätuki 20% Article 5.1b: suunnittelu- ja testaustehtävät - Komissio osuus 40 % Article 7: suunnittelu ja komponenttien hankinta teollisuudelta - Komissio osuus 100 % - EFET; yritykset (Fortum)

10 JET koelaitteisto Euroopan Tokamak-fuusioreferenssi: suurin maailmassa Sijaitsee Englannissa Koetoiminta alkoi 1983 V saavutettiin 16 MW fuusioteho

11 EFDA teknologia-ohjelma 2003 Tavoitteena valmistaa eurooppalainen teollisuus ITER:in rakentamiseen ja saada ITER Eurooppaan Kokonaislaajuus noin 70 M, T&K keskittyy johtoaseman hankkimiseen painopisteteknologia-alueilla (Vessel/In-vessel, uusi alue H&CD) Pitkä tähtäin (Long Term) ½ Blanketin valmistuksen ja materiaalien kehittäminen; keskittyminen heliumjäähdytteiseen konseptiin ½ IFMIF-kehitys; fuusioreaktorin säteilytysaste Uudet alueet ½ Tritium-pitoisuuksien hallinta ½ Suunnittelun ja ostotoimien tuki ½ ITER-paikan valmistelu ½ Sosiaalis-taloudelliset asiat ½ Tiedotus

12 Fuusiokoereaktori - ITER Yhteisprojekti: EU, Japani, Venäjä, Kanada, USA, Kiina ja Etelä-Korea Suunnittelu: alkoi 1992, 1. vaihe päätökseen -98, jatkovaihe 7/2001 Fuusioteho 500 MW; hinta n. 4,5 mrd EUR Sijoituspaikkavaihtoehdot ( ) ½ Eurooppa: Cadarache (Ranska) ½ Eurooppa: Vandellos (Espanja) ½ Kanada: Clarington ½ Japani: Rokkasho Suunniteltu rakentaminen v Koeohjelman suunniteltu kesto noin 20 v.

13 ITER Poloidal Field Coil Cryostat Toroidal Field Coil Vacuum Vessel Central Solenoid Blanket Modules Divertor Cassettes Feeder Lines

14 Suomen fuusioteknologiat Realiteetti: Pieni maa ei voi olla mukana kaikissa osa-alueissa Kaupan hyllytavaraa ei ole ostoslistalla -> Löydettävä omat erikoisosaamisalueet Suomen teknologia-ohjelman fokusointi: ½ metallirakenteet (Metso, Hollming, VTT TUO) ½ plasmapinnoitteet (Diarctec, VTT PRO, HY) ½ suprajohtimet (Outokumpu, TTY) ½ vesihydrauliikka (Adwatec, TTY/IHA, LTY, RO-Center) ½ tuotteistettu teknologia

15 Teollisuuden ja tutkimuslaitosten yhteistyö Toiminut hyvin Euroopan fuusio-ohjelmassa Korkean teknologian osaamisen kasvu Resurssien kasvattaminen kriittisen massan ylittäväksi

16 Suomen fuusioteknologian verkottuminen Pienen maan keskitettävä rajatut voimavarat Suomessa teollisuuden osallistumista fuusio-ohjelmiin koordinoi ja aktivoi PrizzTech:in johtama FinnFusionprojekti osana kansallista FUSION-ohjelmaa Osaamiskeskukset ½ Satakunnan oske: materiaali- ja suprajohdinohjelma

17 Saavutettava hyöty - välillinen High Tech -osaamisen kasvu -> voidaan käyttää ydinliiketoiminnan tukemiseen Tuotekehitys- ja tutkimustyö mahdollista ulkopuolisella rahoituksella ½ EU-rahoitus (20%, 40%, 100%) ½ kansallinen rahoitus: TEKES Arvokas referenssi

18 Saavutettava hyöty - suoraan ITER laitetoimitukset ½ junassa oltava jo nyt mukana Tulevaisuuden kaupalliset fuusioreaktorit Teknologiset spin-offit mahdollisuus rahassa mitattuna CERN ja ESA esimerkkeinä ½ Outokumpu: suprajohdinkaapelit, arvo n. 17 M ½ Finavicomp/Finavitec: avaruusluotaimen runko, arvo n. 12 M ½ Metso: dipolimagneetin päätykupolit, arvo n. 9 M

19 3LWHPPlQSllOOHRVXXYDLQVLLKHQPLKLQRQ WlKGlQQ\W-RWHQYDLNNHLHQVLPPlLVHOOl \ULW\NVHOOlRVXNDDQPDDOLLQRQK\YlHGHOOHHQ WlKGlWlNRUNHDOOH -Henry David Thoreau-