En mulig fremtidig energikilde for Europa

Transkript

1 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:52 PM Page 1 FUSIONSFORSKNING En mulig fremtidig energikilde for Europa INFORMATIONSPAKKE + EURATOM

2 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:52 PM Page 2

3 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:52 PM Page 3

4 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:52 PM Page 4 Er De interesseret i EU s forskning? RTD er vores kvartårlige tidsskrift, som holder dig informeret om den overordnede udvikling (resultater, programmer, begivenheder, etc.). Tidsskriftet findes på engelsk, fransk og tysk. Et gratis eksemplar eller et gratis abonnement kan fås hos: Europa-Kommissionen Generaldirektoratet for Forskning Kontoret for Kommunikation B-1049 Brussels Fax +(32-2) research@cec.eu.int Internet: EUROPA-KOMMISSIONEN Generaldirektoratet for Forskning Fusionsforskning Unit J6 Fusion Association Agreements Kontakt: Hugues Desmedt Europa-Kommissionen Kontor CDMA 00/66 B-1049 Brussels Tel. +(32-2) Fax +(32-2) hugues.desmedt@cec.eu.int

5 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:52 PM Page 5 Europa-kommissionen FUSIONSFORSKNING En mulig fremtidig energikilde for Euro 2006 Generaldirektoratet for forskning Fusionsforskning

6 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:52 PM Page 6 Europe Direct er en service, der har til formål at hjælpe med at besvare Deres spørgsmål om Den Europæiske Union Et nyt frikaldsnummer:: Juridisk note: Hverken Europa-Kommissionen eller nogen person, der optræder på vegne af Kommissionen kan holdes ansvarlig for brugen af informationen i denne brochure. De anskuelser som kommer til udtryk i denne publikation er alene forfatterens ansvar og reflekterer ikke nødvendigvis Europa-Kommissionens holdninger. Yderligere oplysninger om EU fås på internet via Europa-serveren ( Bibliografiske data findes bagest i denne publikation Luxembourg: Kontoret for De Europæiske Fællesskabers Officielle Publikationer, 2006 ISBN De Europæiske Fællesskaber, 2006 Eftertryk tilladt med kildeangivelse. Printed in Belgium 6 TRYKT PÅ IKKE-KLORBLEGET PAPIR

7 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:52 PM Page 7 INDHOLD INTRODUKTION TIL FUSION Behovet for sikker og vedvarende energi 9 Stjernernes energikilde 10 Fusion til energiproduktion 11 Sikkerhed 12 Miljøpåvirkning 13 Fremskridt indenfor fusionsforskning med magnetisk indeslutning 14 DET EUROPÆISKE FUSIONSPROGRAM ITER og den europæiske strategi for fusion 16 Den europæiske fusionsforskning 18 HVORDAN VIRKER FUSION? Fusion ved magnetisk indeslutning 20 Tokamakkens hovedbestanddele 22 Opvarmning af plasmaet 24 Plasmadiagnostik og -modellering 25 ITER, vejen til fusionsenergi 26 Langsigtede teknologiske aktiviteter 28 Oplysningsaktiviteter i Europa 30 Eiroforum 32 Uddannelses- og træningsaktiviteter i Europa 33 Spin-off til andre højteknologiområder 34 Referencer 35 Om The starmakers 38 DVD 39 7

8 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:52 PM Page 8 8

9 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:52 PM Page 9 Behovet for sikker og vedvarende energi en Europæiske Unions økonomi er afhængig af en sikker og tilstrækkelig energiforsyning. I dag dækkes dette behov hovedsageligt af fossile brændstoffer (olie, kul og naturgas), som udgør 80% af energiforbruget. Næsten 67% af de fossile brændstoffer vi bruger importeres. I alt dækker importerede fossile brændsler omkring 50% af EU s nuværende energibehov og i 2030 forventes dette at være steget til 70%, især pga. behovet for olie. Sikkerhedsmæssigt forsvarlige og vedvarende energikilder er nødvendige for at opretholde vores levestandard. Derfor er europæiske forskere i gang med at udvikle en række miljømæssigt acceptable, sikre og vedvarende energiteknologier. Fusion er en af dem. På langt sigt giver fusion mulighed for at få en energikilde i stor skala, som kun påvirker miljøet i ringe grad, som er sikker og har rigelige og geografisk jævnt fordelte brændstofreserver. Fusionskraftværker vil især være velegnede som hovedenergikilde i tæt befolkede områder og i industrielle områder. De vil også kunne levere brint til et brintsamfund. Denne brochure beskriver det arbejde, som europæiske forskere udfører for at nå det endelige mål: at gøre fusionsenergi tilgængelig til gavn for samfundet. 9

10 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:52 PM Page 10 Stjernernes energikilde Fusion er den proces, der driver solen og stjernerne. Lette atomkerner smelter sammen (fusionerer) og frigiver energi. Inde i solens kerne tillader det enorme tryk fra tyngdekraften, at dette sker ved temperaturer omkring 10 millioner grader. En gas bliver ved disse temperaturer til et såkaldt plasma, hvor elektronerne er helt skilt fra atomkernerne (ioner). Plasma er den fjerde tilstandsform med sine helt egne egenskaber. Studiet af disse egenskaber kaldes plasmafysik. Plasmatilstanden er eksotisk på Jorden, men faktisk er mere end 99 % af universets kendte masse på plasmaform. Ved de meget lavere tryk (10 milliarder gange mindre end i solen), som vi er i stand til at skabe på Jorden, kræver det temperaturer over 100 millioner grader at producere fusionsenergi i interessante mængder. For at opnå disse temperaturer kræves kraftig opvarmning af plasmaet, og varmetabet må minimeres ved at holde det varme plasma væk fra beholderens vægge. Dette opnås ved at placere plasmaet i et toroidalt (bilslangeformet) bur bestående af stærke magnetfelter, som forhindrer det elektrisk ladede plasma i at undslippe: det er en højt avanceret teknologi og udgør basis for det europæiske fusionsprogram. 10

11 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:52 PM Page 11 Fusion til energiproduktion Fusionsreaktionen D+T 4 He+n+17,6 MeV Fusionsreaktionerne mellem to brintisotoper deuterium (D) og tritium (T) danner grundlaget for udviklingen af den første generation af fusionsreaktorer, fordi andre fusionsreaktioner kræver meget højere temperaturer. Deuterium er en naturligt forekommende, ikke-radioaktiv isotop, som kan udvindes af vand (gennemsnitligt 35 g i hver kubikmeter vand). Der findes ikke tritium på Jorden, men det kan produceres af litium (et let og rigt forekommende metal) inde i fusionsreaktoren. I hver fusionsproces dannes en alfapartikel (dvs. helium) og en neutron med høj energi. Plasma Kappe (med litium) Beskyttende konstruktion Kølevæske Varmeveksler Superledende magnet D+T Vakuumkammer T+ 4 He Turbine og generator Skematisk oversigt over fremtidens fusionsreaktor Deuterium brændstof Tritium Tritium og helium Helium Elforsyningsnet Neutronerne undslipper plasmaet og bremses af en kappe, der omgiver plasmaet. Inde i denne kappe omdannes litium til tritium, som så føres tilbage i reaktorkammeret som brændstof. Den varme der dannes af neutronerne, kan bruges til at drive en dampturbine, som producerer elektricitet. For at forsyne en millionby med elektricitet i et helt år ville et fusionskraftværk kun skulle bruge en mængde brændsel svarende til, hvad der kan stå på ladet af en lille lastvogn. 11

12 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:52 PM Page 12 Sikkerhed En fusionsreaktor er som et gasfyr: Det brændstof som tilføres systemet afbrændes. Der er meget lidt brændstof i reaktorkammeret (omkring 1 g D-T i et volumen på 1000 m3) på ethvert tidspunkt, og hvis brændstoftilførslen afbrydes, vil fusionsreaktionerne kun fortsætte i få sekunder. Enhver funktionsfejl vil forårsage nedkøling af plasmaet og reaktionerne stopper. Anlæg til håndtering af tritium Hverken brændstofferne, deuterium og litium, eller reaktionsproduktet, helium er radioaktive. Det radioaktive brændsel, tritium, henfalder forholdsvis hurtigt (det har en halveringstid på 12,6 år), og henfaldet producerer en elektron (betastråling) med meget lav energi. I luft kan denne elektron kun nå et par millimeter, og den kan ikke engang trænge gennem et stykke papir. Ikke desto mindre er tritium farligt, hvis det optages i kroppen, og derfor udvikles og installeres sikkerhedsforanstaltninger i anlægget til at tage sig af tritium. Idet tritium produceres efterhånden som det skal bruges inde i reaktorkammeret, er der intet behov for regelmæssig transport af radioaktivt brændstof til et fusionskraftværk. 12

13 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:52 PM Page 13 Miljøpåvirkning Den energi som dannes ved fusionsreaktioner vil blive brugt ligesom i dag, dvs. til el-produktion, som varme til industriel brug og muligvis til produktion af brint. Et fusionskraftværks brændselsforbrug vil være ekstremt lavt. Et 1 GW fusionselværk skal bruge 100 kg deuterium og 3 tons naturligt forekommende litium for at køre et helt år og producere 7 milliarder kwh. Et kulfyret kraftværk uden efterfølgende CO2 lagring i undergrunden kræver omkring 1,5 million tons brændstof for at producere den samme mængde energi! Fusionsreaktorer producerer ikke drivhusgasser eller andre forurenende stoffer, som kan skade miljøet og/eller forårsage klimaændringer. De neutroner der dannes ved fusionsreaktionerne, gør de materialer som omgiver plasmaet radioaktive. Et omhyggeligt valg af materialer til disse komponenter kan muliggøre, at man efter ca. 100 år kan frigive dem fra kontrolleret opbevaring (evt. til genanvendelse). Den europæiske tokamak JET (Culham-UK) 13

14 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:52 PM Page 14 Fremskridt indenfor fusionsforskning med magnetisk indeslutning Den europæiske tokamak JET (Joint European Torus) placeret i Culham (UK) er verdens største fusionsanlæg og er det eneste, der er i stand til at køre med D-T brændselsblandinger. JET har nået alle sine oprindelige mål og i visse tilfælde overgået dem. I 1997 opnåede den verdensrekorden i energiproduktion ved en fusionseffekt på 16 MW. Fusionseffekt (MW) Tid (s) Opnået fusionseffekt En række større eksperimentelle anlæg i Europa bidrager til den basisviden, som er nødvendig for at gøre fremskridt indenfor fusionsforskningen. Et nyligt resultat blev nået på den store TORE SUPRA tokamak i Frankrig, som bruges til studier af kvasi-stationær drift af fusionsmaskiner. I 2003 blev her frembragt et plasmaskud med stor tæthed og temperatur og med den længste varighed nogensinde: 6,5 minutter. Den totale energi som blev tilført plasmaet for at opretholde plasmaet i så lang tid, og som også måtte fjernes igen via kølesystemet, var mere end en Gigajoule (en milliard joule nok til at koge 3 tons vand). Tore Supra (Cadarache, F) med rekord i varigheden af plasmaskud. 14

15 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:52 PM Page 15 Et simpelt mål for en fusionsmaskines ydelse er tallet Q, som er forholdet mellem den producerede fusionseffekt (energi per sekund) og den tilførte opvarmningseffekt. Et fusionsplasma når betingelserne for antændelse (Q = ), når den energi, som tabes fra plasmaet balanceres af selvopvarmningen forårsaget af fusionsreaktionerne. Når denne betingelse er opfyldt, er det ikke længere nødvendigt med opvarmning udefra for at opretholde den høje temperatur i plasmaet. Ligesom et bål vil plasmaet blive ved med at brænde, så længe der tilføres brændsel. I fremtidige fusionskraftværker vil det ikke være nødvendigt at opnå antændelse, men blot at forstærke opvarmningseffekten gennem fusionsprocesserne. JET har genereret 16 MW fusionseffekt ved Q = 0,65. Den næste maskine, ITER, sigter mod at nå Q = 10, mens fremtidens fusionsreaktorer kan have Q-værdier på op til 40 eller 50. Fremskridt i fusionsforskning verden over Da de fleste eksisterende fusionseksperimenter ikke kan køre med tritiumbrændsel, karakteriseres deres ydeevne ved en kombination af plasmaparametre, som viser hvor tæt de kommer på de fusionsrelevante forhold. Figuren viser målte værdier af Q som funktion af temperaturen for et stort antal tokamakker fra hele verden. De maskiner som har opnået den højeste ydeevne nærmer sig de plasmaparametre, som er nødvendige for en reaktor. Utilgængeligt område Grænse fra bremsstrahlung TFTR Reaktorbe tingelser Antændelse DT-eksperimenter Time (s) 15

16 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:52 PM Page 16 ITER og den europæiske strategi for fusion Det langsigtede mål for fusionsforskning og -teknologiudvikling i EU s medlemslande (og de øvrige lande tilknyttet Euratom-rammeprogrammet) er fælles udvikling af prototypereaktorer til kraftværker for at imødekomme samfundets behov: driftsikkerhed, miljømæssig forenelighed og økonomisk levedygtighed. Strategien for at nå dette langsigtede mål omfatter udviklingen af en eksperimentel reaktor, hvilket gøres i det internationale ITER -samarbejde. Det overordnede programmål for ITER-tokamakken er at vise, at fusionsforskningen har den videnskabelige og teknologiske baggrund for fredelig udnyttelse af denne energikilde. ITER vil nå dette mål ved at demonstrere fusion i deuterium-tritium plasmaer med stationær drift som det endegyldige mål og ved at demonstrere teknologier, som er essentielle for en reaktor i et integreret energiforsyningssystem. ITER vil blive efterfulgt af en demonstrationsreaktor ( DEMO ), hvor man for første gang vil være i stand til at producere betydelige mængder energi, og også vil være selvforsynende med tritium. Opførelsen af ITER og senere DEMO vil kræve et betydeligt engagement fra den europæiske industri og vil blive ledsaget af supplerende forskning og teknologisk udvikling i fusionslaboratorierne og på universiteterne. 16 Illustration af ITER

17 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:52 PM Page 17 Deltagelse (med internationale partnere) i designet af ITER har været en vigtig del af det europæiske fusionsforskningsprogram i de seneste år. Grundtrækkene i dette design er som den europæiske JETmaskine (Joint European Torus, Culham-UK), som opnåede verdensrekord med 16 MW fusionseffekt i Ekstrapoleringen til de meget større forhold i ITER foretages ved omfattende modelleringsarbejde og brug af den store eksperimentelle database fra europæiske og internationale fusionseksperimenter. ITER-samarbejdet gennemføres i Det Internationale Atomenergiagenturs (IAEA, Wien, Østrig) regi. Det overordnede strategiske mål med ITER er at demonstrere, at fredelig udnyttelse af fusionsenergi er videnskabeligt og teknologisk indenfor rækkevidde. Kunstners bud på hvordan ITER vil tage sig ud i Cadarache - F Parallelt med arbejdet på ITER arbejdes der på langsigtet DEMOrelaterede forsknings- og udviklingsspørgsmål. Et vigtigt mål er udviklingen af avancerede strukturmaterialer (især med lave aktiveringsegenskaber) som er optimeret til betingelserne i en fusionsreaktor. 17

18 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:52 PM Page 18 Den europæiske fusionsforskning En vigtig egenskab ved det europæiske fusionsprogram er den enestående koordinering, som sikrer en intensiv brug af alle relevante forsknings- og udviklingsressourcer i det pan-europæiske samarbejde på alle større forskningsområder. Specielt vigtigt er samarbejdet om udnyttelsen af JET og samarbejdet om teknologiprogrammet indenfor Den Europæiske Aftale om Udvikling af Fusionsenergi (EFDA) som er stærkt orienteret imod ITER, men også omfatter DEMO-relateret forskning. Dette koordinerede fusionsprogram med store og små laboratorier fokuserede imod et fælles mål er et eksempel på et såkaldt Europæisk Forskningsrum (European Research Area, ERA), og har bragt Europa helt i front af international forskning indenfor fusion ved magnetisk indeslutning. De resultater som er opnået i Europas fusionslaboratorier har muliggjort opførelsen af JET og fremskridtet hen imod ITER, hvilket ingen af EU-medlemslandene eller de øvrige tilknyttede lande havde magtet på egen hånd. Udover det store internationale samarbejde om ITER samarbejdes der også gennem et antal bilaterale og multilaterale aftaler mellem europæiske og ikke-europæiske laboratorier om at samle den bedste ekspertise indenfor bestemte emner af fælles interesse. 18

19 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:52 PM Page 19 Baseret på Euratomkontrakten koordineres programmet for den europæiske fusionsforskning og -teknologiudvikling af Europa-Kommissionen og implementeres gennem: Associeringskontrakter med forskningsinstitutter eller organisationer i medlemslandene og de øvrige lande tilknyttet Euratom-rammeprogrammet (laboratorier tilknyttet Euratom såkaldte Associeringer er aftegnet med en rød prik på kortet). EFDA aftalen omfatter: - Aktiviteter indenfor fusionsteknologi som udføres af Associeringerne og i den europæiske industri, - fælles brug af JET-faciliteterne og - de europæiske bidrag til internationalt samarbejde, som f.eks. ITER. Midlertidige kontrakter i lande som ikke har en associeringsaftale. En aftale til fremme af forskermobilitet og Euratom Fellowships (stipendier til forskeres udlandsophold). I det sjette EU-rammeprogram ( ) er fusionsforskning et af de prioriterede områder og har fået tildelt et samlet budget på 750 millioner euro (af disse kan op til 200 millioner euro bruges til at påbegynde opførelsen af ITER). Bag den europæiske fusionsforskningssucces står omkring 2000 fysikeres og ingeniørers arbejde i europæiske laboratorier og i den europæiske industri. 19

20 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:52 PM Page 20 Fusion ved magnetisk indeslutning Fusion med magnetisk indeslutning gør brug af stærke magnetfelter til at holde plasmaet indespærret i vakuumkammeret, som isolerer plasmaet fra luften. Ideelt set vil de elektrisk ladede ioner og elektroner som udgør plasmaet ikke kunne bevæge sig på tværs af de magnetiske feltlinier. Spole Spole Plasma i et magnetisk felt Fusion med magnetisk indeslutning De kan dog bevæge sig frit langs feltlinierne. Ved at bøje magnetfeltlinierne rundt så de danner lukkede kurver, kan plasmapartiklerne derfor i princippet indesluttes. Partiklerne og den energi de bærer holdes på den måde isoleret fra forbrændingskammerets vægge, og den høje temperatur opretholdes. I et virkeligt toroidalt magnetisk system sker der tab af energi gennem forskellige processer såsom udstråling af lys og ved partikelsammenstød, som får partiklerne til at undslippe plasmaet på tværs af de magnetiske feltlinier. Plasma uden magnetisk felt De magnetiske felter genereres med store strømme, som løber i spoler placeret udenfor reaktorkammeret. Ofte bidrager strømme i plasmaet også til det magnetiske felt. 20

21 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:53 PM Page 21 Plasmastrøm Plasma Illustration af en tokamak I den type maskine som kaldes en tokamak fungerer plasmaet som sekundærvikling i en transformer (den primære vikling er en solenoide spole), og en ændring af strømmen i primærviklingen inducerer en strøm i plasmaet. Udover at generere et magnetisk felt som bidrager til indeslutningen af plasmaet, opvarmer denne strøm også plasmaet pga. plasmaets elektriske modstand. Da en transformer ikke kan generere en strøm kontinuerligt, er varigheden af plasmaet begrænset, og stationær drift må opnås på anden vis. Poloidale feltspoler Magnetisk feltlinie Toroidale feltspoler Den type maskine som kaldes en stellarator anvender det samme princip med magnetisk indeslutning, men med eksterne spoler i komplicerede former, og den er ikke afhængig af en transformer til at danne en strøm i plasmaet. Stellaratorer har derfor et naturligt potentiale for stationær drift. Det største nye anlæg, som i øjeblikket er under opførsel, er stellaratoren W 7-X i Greifswald (D). Andre magnetiske konfigurationer, som er tæt forbundet med den ovennævnte, er den kompakte (eller sfæriske) tokamak og den såkaldte reversed field pinch -maskine. Illustration af stellarator 21

22 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:53 PM Page 22 Tokamakkens hovedbestanddele Central solenoide Den primære strømkreds i transformeren. Plasmaet udgør den sekundære strømkreds. Toroidale og poloidale feltspoler Disse genererer det stærke magnetiske felt (typisk omkring 5 Tesla, hvilket er ~ gange Jordens magnetfelt) som indeslutter plasmaet og forhindrer kontakt med vakuumkammerets vægge. Divertor Fjerner urenheder og He fra vakuumkammeret, og er det eneste område, hvor plasmaet må være i kontakt med væggene. 22

23 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:53 PM Page 23 Kryostat Denne omslutter spolerne og vakuumkammeret og køles til -200 grader Celsius for at holde de superledende magneter ved deres driftstemperatur på -269 grader Celsius. Vakuumkammer Forhindrer luft i at forurene plasmaet. Kappe Disse moduler indeholder litium. Når neutroner reagerer med litium dannes tritium, som kan udskilles og skydes ind i plasmaet. Neutronernes energi bliver til varme, som via et kølekredsløb bruges til at producere damp til de elektriske generatorer. 23

24 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:53 PM Page 24 Opvarmning af plasmaet Plasmastrømmen i en tokamak bidrager til opvarmningen. Efterhånden som plasmaets temperatur stiger, bliver denne såkaldte ohmske opvarmning mindre effektiv, og den kan derfor kun bringe plasmatemperaturen op på millioner grader, dvs. omkring 10 gange lavere end nødvendigt, for at et tilstrækkeligt antal fusionsprocesser finder sted. For at nå højere temperaturer må yderligere opvarmning tilføres via eksterne kilder. Højfrekvensopvarmning bruger elektromagnetiske bølger med høj energi og forskellige frekvenser, som overfører deres energi til plasmaet ved resonant absorption. Tre af disse systemer er under udvikling: ioncyklotron-resonansopvarmning (ICRH, MHz), electroncyklotron-resonansopvarmning (ECRH, GHz, dvs. mikrobølger) og såkaldt Lower Hybrid -opvarmning (1-8 GHz). OHMSK OPVARMNING Strøm Ioniserede og indesluttede atomer Energirige brintatomer Spole Bølgeleder RADIOFREKVEN SOPVARMNING OPVARMNING MED NEUTRALE PARTIKLER Radio frequency antenna at Tore Supra (CEA, Cadarache - F) Neutraliseringskammer Brintionkilde Stråler af energirige neutrale partikler skydes ind i plasmaet, gennemtrænger det, og overfører deres kinetiske energi til plasmaet gennem sammenstød med plasmapartiklerne. 24 JET s neutrale injektionssystem

25 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:53 PM Page 25 Plasmadiagnostik og -modellering For at forstå hvordan man skal designe en fusionsreaktor er det nødvendigt at forstå de processer, der finder sted i plasmaet. Dette kræver raffinerede og komplicerede målesystemer, som går under betegnelsen diagnostik. Diagnostikker udvikles i de europæiske laboratorier for at overvåge alle aspekter af plasmaet, lige fra temperaturen inde i midten af plasmaet ved hjælp af kraftige lasere, til mængden af urenheder i plasmaet, og hvor disse urenheder opstår. Al data indsamlet ved hjælp af disse diagnostikker anvendes i udviklingen af nye computerkoder, som i sidste ende vil blive i stand til at forudsige ydeevnen af en maskine og sikre at den kører som forventet. Illustration af ITER diagnostik 25

26 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:53 PM Page 26 ITER, vejen til fusionsenergi ITER er den næste milepæl i udviklingen af en fusionsreaktor. ITER-projektet er baseret på et succesrigt internationalt samarbejde gennem en lang række af teknologiske forsknings- og udviklingsprojekter. ITER vil være i stand til at generere 400 MW fusionseffekt i plasmaskud af 6 minutters varighed, hvilket senere forventes udvidet til såkaldt stationær drift. Prisen for ITER bliver omkring 4,6 millioner euro (2000-tal). Efter en aftale er indgået mellem de internationale partnere, vil opførelsen af ITER tage 8-10 år, og maskinen vil herefter være i drift i omkring 20 år. ITER bygger på videnskabelige resultater fra et stort antal maskiner placeret rundt om i verden. Prototype af ITERdivertor i fuld skala 26 Gyrotron til frembringelse af højfrekvente mikrobølger

27 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:53 PM Page 27 Svejsning af vakuumkammerets sektioner med kraftige lasere (11 kw) Test af model af en toroidal feltspole Gyrotron til frembringelse af højfrekvente mikrobølger (1 MW) Platform til test af fjernstyring af ITER-divertor Anlæg til test af kappe Test af beskyttende armeringskakler ved kraftig varmetilførsel Opstilling til test af divertor i fuld størrelse ved Framatome 27

28 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:53 PM Page 28 Langsigtede teknologiske aktiviteter Udover arbejdet med ITER arbejdes der også intenst på udvikling af teknologier til konstruktionen af DEMO. Europæiske studier af formeringskappen er koncentrerede om brugen af heliumkølede litiumbly og keramiske piller til formering af tritium. Denne forskning er afgørende for en fusionsreaktors tritiumcyklus. Den europæiske udvikling af strukturmaterialer koncentrerer sig om ferritisk og martensitisk stål (EUROFER) med reduceret aktivering, og kompositter af siliciumkarbid, som kan blive relevante længere ude i fremtiden, undersøges også. Der arbejdes også med sikkerheds- og miljøspørgsmål. Med fokus på forbedrede koncepter og minimering af de aktiverede materialer har dette arbejde ledt til den vigtige konklusion, at en fusionsreaktor kan designes således, at ingen ulykke på et kraftværk vil kræve evakuering af befolkningen uden for kraftværket. I socioøkonomiske studier analyseres økonomiske aspekter og langtrækkende scenarier for fusion. Strålingsfare ved indtagelse (relative enheder) Fusionsmaterialer Kulaske Beregnet henfald af strålingsfaren fra modeller af fusionskraftværker sammenlignet med strålingsfaren fra kulaske. He-delsystemer He Pb-17Li 28 Opbevaring (år) Koncept til test af kappe Forstærkede lag på den første væg Pol. Rad. Tor. EUROFER første væg og gitre

29 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:53 PM Page 29 Korrosionstest af flydende metal Tritiumpumpe Berylliumpiller EUROFER material samples EUROFER-materialeprøver Kølerør Varm afskærmning Kold afskærmning KFKI-forskningsreaktoren Ungarn He Stråleprofilen på IFMIF Siliciumkarbidkompositternes installationskanaler 29

30 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:53 PM Page 30 Oplysningsaktiviteter i Europa Vandreudstillingen Fusion Expo har været i mange europæiske lande for at informere offentligheden og studerende om forskningsaktiviteterne indenfor fusionsenergi i Europa. 30 Fusion Expo i Santander - Spanien (Dec. 2003)

31 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:53 PM Page 31 Det omrejsende fusionsshow The Fusion Road Show udviklet af Associeringen Euratom-FOM (NL) er et godt eksempel på succesrigt oplysningsarbejde, som fusionsfolkene selv har stået for. Dette omrejsende show består af en række simple eksperimenter, gennem hvilke de basale principper forklares på en underholdende måde ledsaget af oplysende præsentationer. 31

32 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:53 PM Page 32 Eiroforum Gennem EFDA deltager det europæiske fusionsprogram i EIROforum, som er et samarbejde mellem syv europæiske, offentlige, videnskabelige forskningsorganisationer med ansvar for infrastruktur og laboratorier. Et vigtigt mål for EIROforum er at spille en aktiv og konstruktiv rolle i forbedringen af kvaliteten og effekten af europæisk forskning. Et bestemt mål er at koordinere organisationernes oplysningsaktiviteter inklusiv teknologioverførsel og offentlig formidling. De syv EIROforum medlemmer er: CERN Det Europæiske Kerneforskningsråd (CH), EFDA Den Europæiske Aftale om Udvikling af Fusionsenegi (GB, D), EMBL Europæisk Molekylærbiologisk Laboratorium, (D), ESA Det Europæiske Rumagentur (EU), ESO European Southern Observatory (D, CL), ESRF European Synchrotron Radiation Facility (F), ILL Institut Laue Langevin (F). 32 Physics on stage 3 Lærere i aktion

33 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:53 PM Page 33 Uddannelse og oplæring i Europa Uddannelse og oplæring af unge forskere er en vigtig del af Associeringernes arbejdsprogram. Mange af de faglige medarbejdere fra Associeringerne underviser på akademiske institutioner, hovedsageligt universiteter, og omkring kandidat- og PhD-studerende udøver deres forskning i Associeringernes laboratorier. Adskillige Associeringer tilbyder kurser og sommerskoler indenfor fusion og plasmafysik for studerende på kandidatniveau og som noget nyt også for færdiguddannede forskere. Nogle af sommerskolerne som organiseres af Associeringerne er: Carolus Magnus Summer School The TEC group of Associations (B, D, NL), Culham Summer School Association Euratom-UKAEA (UK), Volos Summer School Association Euratom-Greece (GR), IPP CR Summer School - Association Euratom-Institute of Plasma Physics, (CZ). 33

34 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:53 PM Page 34 Spin-off til andre højteknologiområder Industrien har været medvirkende til at bygge anlæg og udvikle de teknologier, som er nødvendige for fusionsforskning og -teknologiudvikling, og industrien har draget fordel af denne forbindelse ved at opbygge ekspertise og udvikle kommercielle produkter indenfor andre områder end fusion. Sådanne spin-offs inkluderer plasmaforarbejdningsteknikker, overfladebehandlinger, forbedret belysning, plasmaskærme, vakuumteknologi, stærkstrømselektronik og metallurgi. Overførsel af viden fra fusion sker også ved at forskere, der skifter fra fusionsområdet til andre teknologiområder medbringer færdigheder, som de har tilegnet sig i fusionsmiljøet. Denne form for videnoverførsel og tværfaglighed er en af de vigtige drivkræfter for Europas videnskabelige og teknologiske fremskridt. Ionmotor i rummet 34

35 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:53 PM Page 35 r Referencer Baggrundslæsning: Towards a European Strategy for the Security of Energy Supply, Green Paper, European Commission, COM (2000)769 Beslægtede hjemmesider: Kontakt for yderligere information: R.Antidormi Europa-Kommissionen Directorate General RTD J6 Fusion Association Agreements 75 rue Montoyer B-1049 Brussels - Belgien tel: fax: rosa.antidormi@cec.eu.int 35

36 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:53 PM Page 36 SALG OG ABONNEMENTER De betalingspublikationer og -produkter, som Publikationskontoret udgiver, fås igennem vore salgskontorer overalt i verden. Hvordan anskaffer man en publikation eller et produkt? Vælg på listen over salgskontorer det salgskontor, der geografisk passer bedst, kontakt kontoret, og afgiv bestillingen. Hvordan får man listen over salgskontorer? enten på Publikationskontorets websted: eller ved at sende en fax til (352) ; listen vil så blive tilsendt i papirform.

37 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:53 PM Page 37 Europa-Kommissionen Fusionsforskning En mulig fremtidig energikilde for Europa Luxembourg: Kontoret for De Europæiske Fællesskabers Officielle Publikationer s. 14,8 x 21 cm ISBN R 37

38 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:53 PM Page 38 Om The starmakers Den 8 minutter lange film Starmakers beskriver ITER, et stort eksperimentelt anlæg, som vil blive bygget i et verdensomspændende samarbejde som det næste trin på vejen imod fusionsenergi. Et virtuelt besøg giver publikum et indblik i dette enorme projekt. Ved Fusion Expo udstillingen tager filmen, når den ses gennem specielle briller, publikum med på en imponerende virtuel 3D rejse. Den version som distribueres her er i 2D og kræver ikke specielle briller. Filmen er produceret af Centre de Recherches en Physique des Plasmas, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (CH) med økonomisk støtte fra Europa-Kommissionens Generaldirektorat for Forskning. Filmen er blevet til ved Digital Studios SA (Paris - F) baseret på computertegningerne af ITER-anlægget. 38

39 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:53 PM Page 39 39

40 booklet final DK.qxp 1/26/06 1:53 PM Page 40 Ved beslutningen af Euratom s specifikke program udtalte Ministerrådet: Fusionsenergi vil i den anden halvdel af dette århundrede kunne bidrage til den emissionsfri produktion af el i stor skala. De fremskridt som er sket indenfor forskning i fusionsenergi retfærdiggør en fortsat energisk stræben efter det langsigtede mål: et fusionskraftværk. Denne brochure beskriver forskningen i fusionsenergi, og hvordan den koordineres og styres i Europa. Det nye fusionseksperiment, ITER, skal bane vejen for, at fusion i den næste halvdel af det 21. århundrede kan bidrage med en anseelig del af verdens el-produktion. 15 KI DA-C Indholdet af denne brochure er samlet fra forskningsaktiviteterne i det europæiske fusionsprogram.