Fuusiotutkimuksen tilannekatsaus 2014 maailmassa ja Suomessa. ATS seminaari Tuomas Tala VTT Nuclear FinnFusion

Samankaltaiset tiedostot
EU FP7 EURATOM vuoden 2011 työohjelman valmistelu, mitä tiedetää. ään n? Reaktoriturvallisuus

Fuusiotutkimuksen kuulumisia. Karin Rantamäki VTT

SolarForum. An operation and business environment development project

Social and Regional Economic Impacts of Use of Bioenergy and Energy Wood Harvesting in Suomussalmi

Skene. Games Refueled. Muokkaa perustyyl. for Health, Kuopio

Millaisia mahdollisuuksia kyberturva tarjoaa ja kenelle? Ja mitä on saatu aikaan?

On instrument costs in decentralized macroeconomic decision making (Helsingin Kauppakorkeakoulun julkaisuja ; D-31)

Mineral raw materials Public R&D&I funding in Finland and Europe, Kari Keskinen

Innovative and responsible public procurement Urban Agenda kumppanuusryhmä. public-procurement

National Building Code of Finland, Part D1, Building Water Supply and Sewerage Systems, Regulations and guidelines 2007

Technische Daten Technical data Tekniset tiedot Hawker perfect plus

Infrastruktuurin asemoituminen kansalliseen ja kansainväliseen kenttään Outi Ala-Honkola Tiedeasiantuntija

EVE-Electric Vehicle Systems Programme status

Wärtsilä Corporation. Interim Report January-September 2003 Ole Johansson President & CEO. 29 October Wärtsilä

Heidi Uimonen Markkinatoimikunta INTERRFACE-hanke

LUONNOS RT EN AGREEMENT ON BUILDING WORKS 1 THE PARTIES. May (10)

7.4 Variability management

Wärtsilä Corporation. Interim Report January-June 2003 Ole Johansson President & CEO. 31 July Wärtsilä

Geoenergian tulevaisuuden visio. Jari Suominen

Mitä tarjolla Energiatyöohjelmassa, vinkkejä tuleviin hakuihin

Capacity Utilization

TIEKE Verkottaja Service Tools for electronic data interchange utilizers. Heikki Laaksamo

Efficiency change over time

1. SIT. The handler and dog stop with the dog sitting at heel. When the dog is sitting, the handler cues the dog to heel forward.

Smart specialisation for regions and international collaboration Smart Pilots Seminar

Miehittämätön meriliikenne

Tekes the Finnish Funding Agency for Technology and Innovation. Copyright Tekes

16. Allocation Models

Space for work, meetings and events. Expert Services for knowledge intensive and growth oriented SME s

Copernicus, Sentinels, Finland. Erja Ämmälahti Tekes,

Teollinen Internet & Digitalisaatio 2015

RAIN RAKENTAMISEN INTEGRAATIOKYVYKKYYS

Sulautettu tietotekniikka Kimmo Ahola

Finland and Datacenters huomioita Dr. Osmo Koskisto Goodform Oy

Ostamisen muutos muutti myynnin. Technopolis Business Breakfast

VTT ja tuulivoiman t&k. Tuulivoiman Workshop, Pasila Esa Peltola, johtava tutkija, VTT

Arkkitehtuuritietoisku. eli mitä aina olet halunnut tietää arkkitehtuureista, muttet ole uskaltanut kysyä

LYTH-CONS CONSISTENCY TRANSMITTER

Hankkeiden vaikuttavuus: Työkaluja hankesuunnittelun tueksi

Särmäystyökalut kuvasto Press brake tools catalogue

AFCEA PVTO2010 Taistelija / S4

Tarua vai totta: sähkön vähittäismarkkina ei toimi? Satu Viljainen Professori, sähkömarkkinat

Suomi innovaatioympäristönä maailman paras?

Stormwater filtration unit

Älykäs erikoistuminen. Kristiina Heiniemi-Pulkkinen

ProAgria. Opportunities For Success

Sähköjärjestelmän käyttövarmuus & teknologia Käyttövarmuuspäivä

Suomen 2011 osallistumiskriteerit

The CCR Model and Production Correspondence

Voice Over LTE (VoLTE) By Miikka Poikselkä;Harri Holma;Jukka Hongisto

Vastuullinen liikenne. Yhteinen asia.

Teollisuustuotanto. Industrial Production. Kehittyvät maat / Emerging countries. Maailma / World. Kehittyneet maat / Advanced countries.

VTT and growth oriented SME companies

Alternative DEA Models

BimCITY. BIMCity Simulation platform for IFC based technologies and solutions.

Pricing policy: The Finnish experience

ReFuel 70 % Emission Reduction Using Renewable High Cetane Number Paraffinic Diesel Fuel. Kalle Lehto, Aalto-yliopisto 5.5.

ECSEL - Electronic Components and Systems for European Leadership

H2020 rahoitus Meriklusterille. Elina Holmberg, Tekes

Rakentamisen näkymät EU-alueella ja Suomessa

Kaivostoiminnan eri vaiheiden kumulatiivisten vaikutusten huomioimisen kehittäminen suomalaisessa luonnonsuojelulainsäädännössä

AYYE 9/ HOUSING POLICY

WAMS 2010,Ylivieska Monitoring service of energy efficiency in housing Jan Nyman,

Build a life around your career - in Finland

Tähtäimessä vaikuttavuus turvallisesti. - HTA terveydenhuollon laitteiden näkökulmasta. Tom Ståhlberg Johtaja, Viranomaisasiat

Aurinkoenergia kehitysmaissa

Hiilineutraali tulevaisuus uhka vai mahdollisuus Suomen teollisuudelle?

Maakunnallisen TKI-kehittämisen lähtökohtia. Maakunnallinen TKI-foorumi Satakuntaliitto

766 M ,83%*

Perustietoa hankkeesta

Collaborative & Co-Creative Design in the Semogen -projects

The role of 3dr sector in rural -community based- tourism - potentials, challenges

Nuclear power in 2015 Global and European perspectives 5/4/2015 1

BUSINESS POWER FROM NEW AUTOMATION TECHNOLOGY (BAT) Alustus ryhmätöihin Olli Ventä

Yritysten innovaatiotoiminnan uudet haasteet

895 M ,26%*

Yhtiön nimi: - Luotu: - Puhelin: - Fax: - Päiväys: -

Finnish Solar Revolution

NBS projektin tilannekatsaus. Tasevastaavapäivä Pasi Aho

Transport and Infrastructure what about the future? Professor Jorma Mäntynen Tampere University of Technology

Fighting diffuse nutrient load: Multifunctional water management concept in natural reed beds

Research plan for masters thesis in forest sciences. The PELLETime 2009 Symposium Mervi Juntunen

Making diversity manageable. Miradore. Käytännön kokemuksia rahoituksen hakemisesta. Tiistai Technopolis Vapaudenaukio / Lappeenranta

KYMENLAAKSO- FINLAND S LOGISTICS CENTRE- REGION OF OPPORTUNITIES Kai Holmberg, NELI-North European Logistics Institute RIGA

Hiilineutraalin Turun toimenpiteet ja haaste Lounais-Suomen yhteinen ilmastohaaste, Rauma Turun kaupunginhallituksen puheenjohtaja Olli A

Aalto Service Factory

Kestävä ja älykäs energiajärjestelmä

WP3 Decision Support Technologies

Parisiin sopimus vs. Suomen energia- ja ilmastostrategia 2030

Tekesin rahoitus yrityksille ja tutkimusorganisaatioille

Re-use of Surplus Foundry Sand by Composting (LIFE13 ENV/FI/000285)

Indoor Environment

Keskijännitekojeistot. Medium Voltage Power Distribution Equipment

Teollisuuden ja palvelualojen ostopäällikköindeksi ja bruttokansantuote euroalueella

Helsinki Metropolitan Area Council

A Plan vs a Roadmap. This is a PLAN. This is a ROADMAP. PRODUCT A Version 1 PRODUCT A Version 2. PRODUCT B Version 1.1. Product concept I.

Poistuvat kurssit ja korvaavuudet (RRT ja YYT)

EU DIGITAL EUROPE MITEN SAAMME NOPEUTETTUA TAVOITELTUA MUUTOSTA? CSC Markku Markkula COR RAPPORTEUR ON DIGITAL EUROPE

Finnish experiences in designing and funding the renewable energy projects

Työelämän murros - Millaisesta työstä eläke karttuu tulevaisuudessa? Työeläkekoulu

Transkriptio:

Fuusiotutkimuksen tilannekatsaus 2014 maailmassa ja Suomessa ATS seminaari 27.5.2014 Tuomas Tala VTT Nuclear FinnFusion

18/06/14 2 Fusion is a promising (but not yet credible) energy option for the second half of the century Advantages of fusion are enormous: Widely available and virtually unlimited fuel resources No production of greenhouse gases Intrinsically safe Environmentally responsible (recycling of the activated power plant components within 100 years)

18/06/14 3 Esityksen aihepiirit EU Fusion Roadmap 2050 EU:n fuusiotiekartta 2050 ITERin tilanne ja tavoitteet Fuusio-DEMOn rooli tiekartassa ja aikataulu Suomen osallistuminen ITERiin ja EU fuusiokartan tutkimukseen

18/06/14 4 The EU Fusion Roadmap 2050 addresses three separate periods with distinct main objectives Horizon 2020 (2014 2020) Construct ITER within scope, schedule and cost Secure the success of future ITER operation Prepare ITER generation Lay the foundation of the fusion power plant Promote innovation and EU industry competitiveness Second period (2021 2030) Exploit ITER up to its maximum performance Prepare DEMO construction Third period (2031 2050) Complete ITER exploitation Construct and operate DEMO Fusion roadmap on EFDA website: https://www.efda.org/2013/01/bringing-fusion-electricity-to-the-grid/

18/06/14 5 Three key elements of the Roadmap The ITER project as the essential step towards energy production in a fast track A single step (DEMO) between ITER and the commercial fusion power plant designed as The International Fusion Materials Irradiation Facility (IFMIF), for material qualification under intense neutron irradiation, in parallel with ITER IFMIF Materiaali-ohjelma Nykyiset kokeet JET & JT-60U tieteellinen toteutettavuus ITER fysiikan & teknologian integrointi teknistieteellinen toteutettavuus DEMO Sähkön tuotanto, kaupallinen toteutettavuus Kaupallinen tuotanto DEMOn suunnittelu konseptien parantaminen

18/06/14 6 First, what is ITER? A major international collaboration in fusion energy research involving Europe (+ Switzerland), China, India, Japan, the Russian Federation, South Korea and the USA Overall programme objective: EU, CN, IN, JA, RF, KO, US to demonstrate the scientific and technological feasibility of fusion energy for peaceful purposes Principal goal: to design, construct and operate a tokamak experiment at a scale which satisfies this objective ITER is designed to confine a DT plasma in which α-particle heating dominates all other forms of plasma heating à a burning plasma experiment

18/06/14 7 The ITER device R ~ 6 m h ~ 29 m

18/06/14 8 Fusion performance Q = Fusion Power Input Power ~ n i T i τ E Existing experiments have achieved ntτ ~ 1 10 21 m -3 skev and Q DT ~ 1 ITER JET and TFTR have produced DT fusion powers >10MW for ~1s ITER is designed to a scale which should yield Q DT 10 at a fusion power of 400-500MW for 300-500s à Baseline scenario

18/06/14 9 ITER Design Goals 1 Physics Produce a significant fusion power amplification factor (Q 10) in long-pulse operation, 500MW of fusion power Aim to achieve steady-state operation of a tokamak (Q = 5) and retain the possibility of exploring controlled ignition (Q 30) 2 Technology Demonstrate integrated operation of technologies for a fusion power plant Test components required for a fusion power plant Test concepts for a tritium breeding module

18/06/14 10 Size: moving beyond the human scale almost all components are uncomfortably large can be a challenge for industry Cost: currently estimated to be ~15 billion Euros challenging for politicians Project is currently doing all it can to streamline costs and stay within allowed budget cap Time: 10 years for construction, 20 years of operation again, the long time scales can be difficult for politicians (and physicists) long timescales for manufacture ITER and scale maintenance periods are difficult and lengthy Complexity: highly integrated components, built in different places large effort to manage interfaces and establish and enforce quality assurance (QA) procedures Benefit: a (reasonably) clean, carbon-free energy source for which everyone has access to fuel

18/06/14 11 ITER s plasma will store 350 MJ at Q =10 Energy stored in the plasma R 4 ; 1 m 3 0.05 MJ # 13 m 3 1 MJ # 80 m 3 10 MJ # 815 m 3 350 MJ #

18/06/14 12 Large Deliveries to ITER, 46 metres long, 9 metres wide and 10 metres high, as heavy as two fully loaded Boeing 747!

18/06/14 13 ITER Organization

18/06/14 14 Toroidal field coils 16 x 9 m, ~360 t (EU, JP 18 coils) Boeing 747-300 (maximum take-off weight ~377 t)

18/06/14 15 Vacuum Vessel Weighs about 25% less than the Eiffel Tower (more with in-vessel components included) 7300 t 324 m tall

18/06/14 16 What After ITER? DEMO will feed fusion electricity into the grid Building on ITER experience, DEMO will breed its own fusion fuel tritium DEMO will need suitable neutron-tolerant materials Goal: Fusion electricity by 2050 Ø DEMO construction has to start in the early 2030s Ø Rely on simple and robust technical solutions DEMO engineering design will become a major activity after 2020 An alternative concept instead of a tokamak (stellarator) could well be selected for DEMO!

18/06/14 17

18/06/14 18 Suomen fuusiotutkimus: Euratom-Tekes-assosiaatio vuodesta 1993 vuoden 2013 loppuun, 2014 lähtien EUROFUSION konsortio ja kansallisesti FinnFusion Historiaa: Tekes-ohjelmat FFUSION (1993 98), FFUSION2 (1999 2002), FUSION (2003 06), Euratom-Tekes-fuusiotutkimuspanostus (2007 13) 2014à EUROFUSION Consortium Volyymi ~ 5 M /v ~ 50 htv/v Ohjelman kansallisesta ja EU-koordinoinnista koordinoinnista vastaa VTT, FinnFusion Aihealueet 2014: Fuusioteknologia sekä kokeellinen ja laskennallinen plasmafysiikka (Aalto, VTT, HY, ÅA) laajasti kansainvälisenä yhteistyönä (mm. JET, AUG, ITER) Järeän etähuollon simulointi ja koulutus (VTT, TTY) Materiaalitutkimus (VTT, HY) Plasmadiagnostiikka (Aalto, VTT) Hitsausmenetelmien kehitys fuusioreaktorisovelluksiin (VTT, LTY)

18/06/14 19 Suomen fuusiotutkimus ja teollisuuden osallistuminen on integroitu täysin EU:n fuusio-ohjelmaan Osallistuminen JET-koetoimintaan (VTT, TKK, HY) Iter-simuloinnit (TKK) Divertor Test Platform DTP2 (TTY, VTT) Lujat kupariseokset ja Cu/SS-liitokset (VTT, Luvata) Monimetallirakenteet pulveri-hip-menetelmällä (VTT, Metso) Materiaalien ja liitosten karakterisointi, NDE, testing (VTT) 3D-muovaus (Hollming Works) Plasma-materiailmiöt JET & AUG (VTT, TKK, HY) Seinämäpinnoitteet ja älypinnat (W, DLC, Be, Diarc, UT)

Plasma facing Components: Erosion/ Deposition (Global trends) P Coad PFMC-13 9-13/5/2011 Dump plate: deposition Kuvaa ei voi näyttää. Tietokoneen muisti ei ehkä riitä kuvan avaamiseen, tai kuva on vioittunut. Käynnistä tietokone uudelleen ja avaa sitten tiedosto uudelleen. Jos punainen x-merkki tulee edelleen näkyviin, kuva on ehkä poistettava ja lisättävä uudelleen. OPL: Erosion near midplane IWGL: erosion deposition divertor: deposition (inboard) erosion (outboard)

P Coad PFMC-13 9-13/5/2011 DTP2 ITER-RH-testilaitteisto VTT, Tampere Kuvaa ei voi näyttää. Tietokoneen muisti ei ehkä riitä kuvan avaamiseen, tai kuva on vioittunut. Käynnistä tietokone uudelleen ja avaa sitten tiedosto uudelleen. Jos punainen x-merkki tulee edelleen näkyviin, kuva on ehkä poistettava ja lisättävä uudelleen.

18/06/14 22 Current tendering activities by Finnish organisations in ITER/F4E TF Coil Cold Test and Insertion Hollming Works (+VTT, TUT) Divertor Cassette Body Hollming Works (+Enmac, Dekra, Prismarit, Tasoteräs) Vacuum Vessel Assembly Welding, Development VTT, LUT (+MeVEA) Divertor Maintenance VTT, TUT Supply of CuCrZr plates for the ITER First Wall Aurubis Mechanical Analyses of ITER Component Elomatic ICT Service Support Space Systems Finland

18/06/14 23 Final Words ITER is a burning plasma experiment, a major technology R&D programme and a ground-breaking international collaboration ITER is one of the most challenging and innovative scientific projects in the world today (most expensive single scientific instrument ever built) demonstration of controlled fusion power production is one of the great scientific enterprises of the 21 st century First plasma now planned for 2022-2023 Finland is strongly involved in ITER construction (research & industry) and scientific and technological accompanying fusion programme in EU

18/06/14 24 For the interested Fusion roadmap on EFDA website: https://www.efda.org/2013/01/bringing-fusion-electricity-to-the-grid/ ITER website: www.iter.org The speaker watching DEMO startup

18/06/14 25 Broader Appoach: JT-60SA

18/06/14 26 The missions to the realisation of fusion electricity 2010 2050

18/06/14 27 ITER will be the first magnetic confinement device to produce a net surplus of fusion energy Produces 500 MW fusion power using 50 MW of injected power (i.e. fusion gain Q = 10) Demonstrates the main technologies for a fusion power plant Crucial experiment: The realisation of fusion energy depends fully on ITER s success Currently under construction in Cadarache (France)

18/06/14 28 Mission of ITER: Demonstrate the technical feasibility of fusion energy Price tag Cost of construction ~ 15 bn EU share = 45 % (6.6 bn ) Other six parties 9 % each Contributions 85% in-kind and 15% in-cash 500 MW fusion power Amplification Q > 10

18/06/14 29 ITER Organization

18/06/14 30 ITER Organization

18/06/14 31 Inherently steady state: The stellarator could be the power plant solution World s largest stellarator Wendelstein 7-X (Greifswald) will be completed in 2015 Complex 3D geometry, development behind tokamaks Max-Planck-Institut für Plasmaphysik Das Plasmagefäß des Wendelstein 7-X: Die Mona Lisa der Schweißkunst - Der Spiegel 1/2009

18/06/14 32 Fusion will have to demonstrate the potential for competitive cost of electricity Not a primary goal for DEMO, but Economic fusion electricity production is eventually the target Ø minimise DEMO capital costs Experience from ITER Ø reliable plant with a high availability Ø credible data basis for commercial energy production Socioeconomic research activities on fusion energy (SERF) Ø optimise the strategies for market penetration of fusion