Fusão Nuclear Ricardo Galvão 16 Outubro 2018
Solenóide Câmara de Central vácuo
Bobina de campo Antena de ITER toroidal aquecimento 6.2 m Bobina de campo de equilíbrio Diversor
500 MW Fusion Power for 400s (ultimately →steady state) source: ITER Atividade de Pesquisa em Fusão Nuclear no Brasil Ricardo Galvão 16 Outubro 2018
❑ Atividades iniciadas em meados da década de 1970: UNICAMP, USP, UFRGS (Teoria) e UFF. ❑ Grupo de Física de Plasmas do INPE deu início às pesquisas em fusão em meados da década de 1980. ❑ Primeiro tokamak TBR-1 (USP) entrou em operação em 1981 e operou até 1995. ❑ Segundo tokamak TCABR (USP) entrou em operação em 1999 e opera até hoje. ❑ Terceiro tokamak ETE (INPE) entrou em operação em 2000 e atualmente necessita aprimoramentos. Atividade de Pesquisa em Fusão Nuclear no Brasil
National Space Research Institute- Tokamak ETE University of São Paulo – Tokamak TCABR
19 -3 Main parameters: R = 0.30m; a= 0.15m; e =2; BT= 0.4T; Ip ≤ 200kA; Main parameters: R = 0.56m; a= 0.18m; BT= 1.1T; Ip= 100kA; ne≤ 4×10 m 19 -3 ne≤ 5×10 m (Entirely built in Brazil) Atividade de Pesquisa em Fusão Nuclear no Brasil
❑ Pesquisadores da área sempre insistiram que, para alcançar nível internacional, seria necessário criar um laboratório nacional de pesquisa em fusão.
❑ Primeira proposta de laboratório nacional de fusão feita pela CNEN, a partir de iniciativa do Ministro César Cals de Oliveira, no início da década de 1980, para ser instalado no Campo de Roma. No entanto, após estudos iniciais, projeto não foi continuado.
❑ Segunda proposta feita no final da década de 1980, pelo Ministro Renato Archer. No entanto, não foi consolidada devido a dificuldades estruturais.
❑ No início do Governo Lula, Ministro Roberto Amaral visita Laboratório Associado de Plasmas do INPE e determina apoio à pesquisa em fusão, introduzindo ação específica na LOA e dando início às tratativas para que a pesquisa em fusão no INPE fosse transferida para a CNEN.
❑ Em novembro de 2006, Ministro Sérgio Rezende assina portaria criando a Rede Nacional de Fusão - RNF, coordenada pela CNEN e envolvendo inicialmente dezesseis instituições com cerca de oitenta pesquisadores. Rede recebe apoio através de projeto de encomenda à FINEP, que se estendeu até 2011. Atividade de Pesquisa em Fusão Nuclear no Brasil
❑ A partir de 2005, Brasil insistentemente convidado para fazer parte do consórcio ITER, para construção do primeiro protótipo de reator à fusão. Missão técnica europeia visita o país e avalia nossas condições de efetivamente contribuir para o projeto.
❑ Governo decide não participar do consórcio ITER, devido às condições um tanto desfavoráveis para o País, preferindo assinar acordo de colaboração científica com a Comunidade Europeia de Energia Atômica – EURATOM para pesquisa em fusão. Acordo assinado em 2009 e ratificado pelo Congresso em 2012, estando atualmente em vigor.
❑ Em 2010 Ministro Sérgio Rezende solicita ao Presidente da CNEN e ao Secretário Executivo da RNF dar início aos estudos para implantação do Laboratório de Fusão Nuclear e aos tramites para que as atividades de pesquisa do INPE nesta área fossem efetivamente transferida para este laboratório.
❑ Em 2012 Dr. José Augusto Perrota sugere que o LFN seja instalado no sítio do RMB. A proposta é bem aceita pela comunidade nacional de fusão e apresentada ao Ministro Marco Antonio Raupp, que a apoiou fortemente.
❑ A ação de fusão alocada ao INPE é transferida para a Diretoria de Pesquisa da CNEN em 2012. Atividade de Pesquisa em Fusão Nuclear no Brasil
Primeira Reunião do Comitê de Coordenação do Acordo Brasil – EURATOM Culham, 29 de setembro de 2015 Atividade de Pesquisa em Fusão Nuclear no Brasil
❑ Parte dos recursos do Projeto FINEP para o RMB, quatro milhões de reais, são alocados para a elaboração do projeto executivo do LFN. O projeto é assinado em dezembro de 2013 e entra em vigor em julho de 2014.
❑ A criação do LFN é introduzida como uma atividade estratégica da Diretoria de Pesquisa e Desenvolvimento da CNEN, se tornando posteriormente a Coordenação do Laboratório de Fusão.
❑ Acordo CNEN – INPE, que transfere os equipamentos utilizados na pesquisa em fusão no Laboratório Associado de Plasmas, em particular o tokamak ETE, é assinado em 2016.
❑ Acordo Brasil – EURATOM recebe apoio do programa “Diálogos Setoriais” e produz resultados relevantes para pesquisa no tokamak JET.
❑ Em julho de 2016 o Brasil é oficialmente convidado para participar de reunião no JET para discutir sua “internacionalização”, como um dos possíveis parceiros para participar de um consórcio internacional para dirigir este laboratório. Infelizmente, devido ao BREXIT, a iniciativa foi descontinuada.
❑ Em fevereiro de 2018 o projeto executivo do LFN é concluído. Atividade de Pesquisa em Fusão Nuclear no Brasil Internacionalização do JET JET
20/06/2008 TAU Enhancement Project
12kW; Solid-State; 50kHz≤ f ≤ 1Mhz TAE Active diagnostic – new amplifier and filter systems Atividade de Pesquisa em Fusão Nuclear no Brasil Acordo CNEN – INPE
• Ação PPA transferida do INPE para CNEN • Laboratório Associado de Plasmas do INPE passou a ser coordenado em consórcio com a CNEN • Projeto da FINEP para financiar projeto executivo do LFN e aprimoramento do tokamak ETE • Grupo de projetos da Coordenação de Engenharia do INPE (LIT) trabalhando em colaboração com Engenharia do IPEN na elaboração do Termo de Referência Dimensionamento Inicial do Laboratório de Fusão Nuclear Semelhante ao Institute of Plasma Physics (Praga) - http://www.ipp.cas.cz/
Corpo de Pesquisadores: 50 Corpo de Desenvolvimento Tecnológico Tecnologistas: 20 Técnicos: 15 Corpo de Gestão e Infraestrutura Analistas em Ciência e Tecnologia: 10 Assistentes em Ciência e Tecnologia: 20 Bolsistas de pós-graduação desenvolvendo pesquisa no LFN: 30 RMB LFN Edifício principal Fachada Leste
16 Edifício principal Layout do subsolo
Entrada de
materiais Túnel
Elevador
de carga
– Água Água
– Área para equip. Área
Industrial Área para equip.
ETE experimental da Máquina Água Industrial Água do ETE Futura futuraMáquina
Elevador de carga
Sala de Manutenção e almoxarifado
Copa Circulação Legenda Área técnica Área técnica Projeção do mezanino para
equipamentos
Sala Sala elétrica
Área do subsolo: 2.846m² 17 Edifício principal Layout do pavimento térreo
Elevador de carga Entrada de materiais
Depósito Área Tokamak experimental Máquina ETE futura
Elevador de carga
Lab. Alta Sala de Lab. de Lab. de Tensão Reuniões Óptica Diagnósticos
Oficina Mecânica
Sala de Lab. de
Reuniões Vácuo Copa
Entrada de Recepção pessoas
Área do Térreo: 2.859m² 18 Edifício principal
Layout do 1º Pavimento
Apoio Lab. Lab. de
Chefia Lab. de
Sala de Sala de Lab. Lab. de
Reunião CEDOC Escritório
Eletrônica Informática Mezanino para Auditório equipamentos
técnicos
Sala de Sala de
Escritório Escritório Escritório Escritório
Projetos Escritório
Área do 1º pavimento: 1.601m² 19 Orçamento Sintético – Projeto Básico
20 Dimensionamento Inicial do Laboratório de Fusão Nuclear Situação Atual de Pessoal Capacitado
• Muitos poucos pesquisadores trabalhando em fusão no País ~ 15 • No entanto, vários doutores formados. No Laboratório de Física de Plasmas do IFUSP cerca de 20 nos últimos dez anos. • Especialistas de outras áreas, em particular engenheiros nucleares e físicos experimentais. • Atração de especialistas do exterior será necessária na implantação do LFN. Prof. Dr. Hugo Ricardo Zschommler Topics of interest and probable European partners • Metal-hydrogen (deuterium) interaction in RAFM steels (permeation, thermal desorption, hydrogen traps, and diffusion kinetics) followed by atom probe tomography (APT) – MPIE. • Irradiation studies using metal heavy ions (iron or chromium) in ODS-Eurofer steel to follow microstructural evolution and related effects on primary (static) recrystallization – Saclay . • Martensitic transformation and orientation relationships in RAFM steels – Neuchâtel .
Recent published work • ZILNYK, K. D. ; OLIVEIRA, V. B. ; SANDIM, H. R. Z. ; MÖSLANG, A.; RAABE, D. Martensitic transformation in Eurofer-97 and ODS-Eurofer steels: a comparative study. Journal of Nuclear Materials 462 (2015) 360-367. • SANDIM, M.J.R.; FARRÃO, F.U.; OLIVEIRA, V.B.; BREDDA, E.H.; SANTOS, A.D.; DOS SANTOS, C.A.M; SANDIM, H.R.Z. Effect of tempering on the microstructure, electrical, and magnetic properties of Eurofer-97 steel. Journal of Nuclear Materials 461(2015) 265–270. Culham 29 Sept 2015 Ernesto Lerche Vinicius Duarte Qual o Experimento Definitivo a ser Instalado no LFN? https://static.iter.org/com/360/calendar/2018-08/ ITER – 2027 www.iter.org Tri Alpha Energy - https://tae.com/
Reator de fusão sem produção de neutros – reação próton-boro
SPARC
R = 1,65m a = 0,5m
Pfusão = 50-100MW Q = 3
Btor = 12T !!!!! Supercondutores de alta temperatura LFN Concepção Arquitetônica Virtual Horácio Fernandes IST [email protected]
Topics ITER-CT India Korea RF CN US Japan Brazil Training Tokamak operation X X X X X
Auxiliary system operation X X X X X Nuclear environment, including T operation X X X X X X
Remote handling X X X Enhancement -Hardware ECRH antenna/transmission line/power supply X
AGHS upgrade for Nitrogen operation in DT X
ELMs coils Design + -in-kind support + Operation X
Enhancement -Software CODAS, ITER control tool X X
Refurbishment ICRH X X X
Diagnostics CXRS, XCRS system test on ITER like environment X X
ECE-Imaging X
JET divertor diagnostics, penning gauge, RGA, etc. X Diagnostics for DT and fast ion physics: TAE, NPA for D/T fuel , Diamond fast CX atom spectrometer in KS6N, neutron flux and energy distribution, neutron spectrometer , -ray spectrometry, fusion products, fast ion detectors, etc X X X
Disruption mitigation system X X Tritium technologies , neutronics and Nuclear Technology , Nuclear Safety X X X X x X
ICRH physics , ICRH scenarios for ITER X X X
Stationary performance with ILW in T and DT, Scenario, Modelling and Simulation , basic physics in DT , Quiescent H mode X X X X X X X X
Physics of W divertor X X X Gustavo Canal Edifício principal Fachada Oeste
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