U P M Manuel Perlado

Elementos de Coordinación para
abordar el Desarrollo Tecnológico
de la
Fusión Nuclear como
Fuente Sostenible de Energía
J. Manuel Perlado
Instituto Fusión Nuclear (DENIM)
Universidad Politécnica Madrid (UPM)

2 Julio 2007 Mesa Redonda Plataformas Tecnológicas Curso de Verano UPM2007 La Granja

La pregunta podría ser………….
estamos en el momento de desarrollar
una ligazón I+D+i Industria y
Universidades / Centros Tecnológicos ???

La contestación siempre sería Sí pero
dependiendo del nivel de aproximación
a lo comercial el volumen se hace más
ó menos grande

Situación del Desarrollo de la Fusión Nuclear
Hitos que justifican que sea necesaria una conexión
productiva de los entes de investigación y desarrollo
tecnológico.
Confinamiento Magnético
ITER (Ignición e Ingeniería)
Aproximación Programa de Acompañamiento a ITER
DEMO
Confinamiento Inercial
NIF/LMJ (Ignición)
HiPER/PETAL/OMEGA-EP/FIREX
Tecnologías para DEMO (Ingeniería)

Parámetro ITER
R (m) 6.2

ITER a (m)
BT (T)
2
5.3
IP (MA) 15
Pfusion (MW) 500
Solenoide Central
Fluxneutrons (MW/m2) 0.5 Modulo Manto Fértil
Q 10
Coste < 4 G€ Cámara de Vacío
Estructura externa
interbobinas Criostato

Bobina Campo Toroidal Cierre de Puerta
(Caentamiento IC)
Bobina Campo Poloidal
Divertor

Soportes gravitatorios Criobomba

Construcción
5 Billones EUROS


Láser de Nd Cristal con Energía de 1.8 MJ en 3w (=0.35 μm) con 192 haces y que
dará una ganancia energética de 30 como máximo (E por fusión/E de iluminación del
blanco por el láser) 2008-2009 operando / 1000 Millones de Euros

Futuro Confinamiento Magnético
-Operación de ITER (2016-2035)
- Programa de Acompañamiento de ITER (“Broader
Approach): EUROPA Y JAPON ………adelante !!!!!
FUNDAMENTAL
JT60S
Supercomputación
IFMIF (Comportamiento de Materiales)
Materiales Avanzados (SiC / Compuestos = LAM)
- Construcción de la instalación para irradiación de
materiales IFMIF (2008-2012)
- Diseño de DEMO (ignición + tecnología): 2020. NOVEDADES
- Primer reactor comercial en 2040-50…………..

Broader Approach Projects M. Seki 2005

Contribution : (50% + 8%:EU)+(10%+8%:JA)+10%x4(US,RF,KO,CN)
100%(ITER) +16%(Broader Approach)
ITER
EU JA
Simulation
IFMIF-
Contribution 50% EVEDA
Remote Center
Contribution 10%
staff 40%
staff 20%
procurement 40% Satellite
Tokamak procurement 20%
Cont
DEMO Design

50%+8% Arrangement
between EU&JA

10%
10%+8%
10%
10% 10%


Broader Approach Agreement
Contributions of the Parties EU and JA
to the Projects of the Broader Approach Activities

Project EU(M€) JA(M€) Sum(M€)

IFMIF-EVEDA 97.46 51.86 149.32

IFERC 81.25 126.85 208.10
Satellite Tokamak
160.29 160.29 320.58
(JT-60SA)
Total 339.00 339.00 678.00

•Contribución española (in-kind) del orden de 43 M€.

•España contribuye a los tres proyectos, pero el esfuerzo principal (alrededor del
60%) se concentra en el proyecto IFMIF-EVEDA


Acompañamiento ITER: Medio Plazo
Instalaciones Post
Irradiación FUNDAMENTAL e IMEDIATO
Módulos de
Experimentación /
Celdas de Muestras

Fuente de Iones

Cuadrupolos Aceleradores por RadioFrecuencia (RFQ)

Transporte del Haz
de alta energía
Celdas
Superiores
Blanco de Li
Celdas
Inferiores
Circuito del Li

Haz Iones
International Fusion Materials Irradiation Facility (IFMIF)
Tanque
Blanco
Europe + Japan Li Li

Figura 16


Futuro Confinamiento Magnético
COMENCEMOS A HABLAR DE DEMO
!!!!!!!!!!!!
SET PLAN

REVISEMOS LAS INSTALACIONES DE FUSION
The FP7 Euratom Specific Programme requires carrying out, at an early stage, a review of
the facilities[1] in the programme. The purpose of the review will be to provide a basis for the
decisions which will ensure that the programme will maintain an adequate set of fusion
facilities to fulfil the medium and long term objectives of the programme. It will examine the
possibility of phasing out existing facilities and consider the need for new devices in parallel
to ITER and the Broader Approach. This exercise should also be seen in the context of
the preparation of the Strategic Energy Technology Plan (SETP).
For the purpose of this review, “facility” is taken to mean any device or installation including
high performance computers, built and operated for the purpose of fusion R&D, and funded
through the fusion programme.

Esquema de una Planta para obtención de energía
mediante FM y PROGRESO FUTURO

Solenoide central

Mantenimiento Pared reproductora
Bobina Magnética Poloidal
Bobina Magnética Toroidal

Recuperación
del calor
producido en
la Pared

Generación de Divertor D+T+ impurezas
Corriente Producción
y Calentamiento de
del Plasma electricidad
Separación
isotópica

Combustible PRIMARIO Desechos


EUROPEAN PRPOSAL
to ESFRI PROGRAM Preparatory
May 2007 Phase

800 Millones
de EUROS
su
construcción


from IAEA

IAEA Coordinated Research Project
Approved (2006-2010)


Herramientas de participación
• Creación / Participación en Plataformas
Tecnológicas en el Área

• Participación coordinada en Instalaciones
Científico-Tecnológicas de ámbito
– Nacional – Autonómico
– Europeo
– Internacional


Aprovechamiento de las oportunidades tecnológicas
científicas e industriales que se van a generar en los
próximos años como consecuencia del desarrollo de la
Fusión Nuclear como fuente de Energía para lo que es
imprescindible poseer una colaboración bien organizada
entre todos las instituciones públicas y privadas.

Con este OBJETIVO global nace la
PLATAFORMA TECNOLOGICA DE FUSION EN ESPAÑA


GRUPOS DE TRABAJO QUE COMIENZAN A FUNCIONAR


INSTITUCION
Acciona Infraestructuras
Electrotecnica Industrial y Naval S.L. Elinsa
ANTEC
Elytt energy
ARQUIMEA Ingenieria s.l.
Empresarios Agrupados
Asociación Española de la I. Eléctrica (UNESA)
Empresarios Agrupados
Assystem B.U. Energia
ENDESA
Asturfeito
ENSA
ATI Sistemas
ENSA
Ayesa
ESDRAS
BEFESA
Fund. Agustin de Betancourt
Cadtech Iberica
G&P VACUUM PROJECTS
CARTIF (Fund)
GTD Sistema SA
CDTI
HAMAMATSU PHOTONICS
CEIT
Iberdrola
Cementos Molins
IBERINCO
Centro Laser UPM
Ikerlan IK4
CIEMAT
INABENSA
Cluster de Energia
Inasmet
CT Ingenieros
INDRA
CTC (fundacion)
Ingeciber
Depto senales, IA CSIC
Ingenieria IDOM Internacional
Desarrollo y aplicacion de sistemas
Initec Nuclear
DG Innovacion CAM
Instituto Torroja CSIC
Dragados
Insyte
Duro Felguera
Intecsa-Inarsa
EADS Astrium CRISA
EDOSOFT

Interlab
INTROMAC
INYPESA
SOCOIN (Soluziona)
JEMA
TECNATOM
Konixbert
TECNATOM
Llambrich Ingenieria
Tecnologica Comp
Media Consultores
Tekniker (A V S)
Metodos y Tecnologia
Telefonica i+d
Micromag 2000
Telstar T. Mecanicas
Ministerio Educ y Ciencia
TSK
ULMA
UNED
Nortemecanica
Univ Politecnica Cataluna
NTE
Univ Rey Juan Carlos
OHL(Obrascon, Huarte, Lain)
Univ. Politecnica. Madrid
Procon Systems
Universidad Carlos III
RF Comuunicaciones
Universidad del Pais Vasco
Rigel
Rivas Ingenieria
Robotiker
Schneider Electric
SEA
SENER


PROMOCIÓN DE
INFRAESTRUCTURAS
TECNOLÓGICAS Y GRANDES
INSTALACIONES

Ministerio Educación y Ciencia


SUBDIRECCIÓN GENERAL DE PROMOCIÓN E INFRAESTRUCTURAS TECNOLÓGICAS Y
GRANDES INSTALACIONES

INFRAESTRUCTURAS CIENTÍFICO
TECNOLÓGICAS SINGULARES:
Algunos ejemplos......


Instalaciones ya creadas

Plataforma Solar de Almería (Andalucía)
Centro Astronómico Hispano-Alemán. Observatorio de Calar Alto (Andalucía)
Centro Nacional de Aceleradores (Andalucía)
Radiotelescopio del Instituto de Radioastronomía Milimétrica (Andalucía)
Reserva Científica de Doñana (Andalucía)
Laboratorio Subterráneo de Canfranc (Aragón)
Observatorio del Teide (Canarias)
Observatorio del Roque de los Muchachos (Canarias)
Centro Astronómico de Yebes (Castilla-La Mancha)
Centre de Supercomputació de Catalunya (CESCA) (Catalunya)
Centro Internacional de Métodos Numéricos de Ingeniería (Catalunya).
Laboratorio de Resonancia Magnética Nuclear (Catalunya)
Sala Blanca del Centro Nacional de Microelectrónica (Catalunya)
Centro Nacional de Supercomputación-Barcelona Supercomputing Center.
(Catalunya)


Canal de Investigación y Experimentación Marítima (CIEM) (Catalunya)
Buque de Investigación Oceanográfica Sarmiento de Gamboa (Base en Galicia).
Buque de investigación Oceanográfica Cornide de Saavedra (Base en Galicia).
Dispositivo de Fusión Termonuclear TJ-II (Madrid).
Instalación de alta seguridad biológica del Centro de Investigación en Sanidad
Animal (Madrid).
Instalación de Microscopía Avanzada (Madrid).
Instalaciones Singulares de Ingeniería Civil en el CEDEX (Madrid)
Red IRIS de servicios telemáticos avanzados (Madrid)
Central de Tecnología del Instituto de Sistemas Optoelectrónicos y
Microtecnología (Madrid).
Canal de Experiencias Hidrodinámicas de El Pardo (CEHIPAR) (Madrid)
Buque de Investigación Oceanográfica Hespérides (Base en Murcia)
Centro Nacional de Energías Renovables (Navarra)
Red Española de Supercomputación (Andalucía, Aragón, Canarias, Cantabria,
Catalunya, Comunidad Valenciana, Madrid).
Base Antártica Española Juan Carlos I (Antártida).
Base Antártica Española Gabriel de Castilla (Antártida).


A estas instalaciones se añaden, resultantes de un proceso de
cooperación bilateral entre la Administración General del Estado y la
comunidad autónoma correspondiente, las siguientes:

Sincrotrón Alba (Catalunya).
Centro Nacional de Investigación sobre la Evolución Humana. (Castilla y
León)
Gran Telescopio de Canarias (Canarias)


Instalaciones aprobadas en la Conferencia de Presidentes
ENERO 2007
Centro de Datos y Servicios para las Ciencias Sociales (Andalucía)
Instalación de Energías Renovables (Andalucía)
Laboratorio de Microscopías Avanzadas (Aragón)
Sistema de Observación Costero (Asturias)
Instalación de Tecnología del Hidrógeno y Pilas de Combustible (Castilla La
Mancha).
Instalación de Láseres Pulsados Ultraintensos (Castilla y León)
Plataforma Oceánica de Canarias, PLOCAN (Canarias)
Gran Tanque de Ingeniería Marítima (Cantabria)
Instalación de Biología Estructural Proteómica conectada al Sincrotrón ALBA
(Catalunya).
Plataforma Mouse Clinics (Catalunya).
Instalación GRID (Extremadura)
Unidad Oceanográfica (Galicia)
Supercomputador “Finis Terrae” (Galicia)
Sistema de Observación Costero de les Illes Balears (Illes Balears)
Instalación de Tratamiento de Imagen Médica (Madrid)


Instalación Singular de Fusión
(Madrid) = TECNOFUSION

Plataforma de investigación en Recursos Hídricos (Murcia)
Instalación Oceanográfica y de Acuicultura (Murcia)
Instalación de Imagen Médica y Diagnóstica (Navarra)
Instalación sobre Biocombustibles (Navarra)
Instalación de Investigación en Física Médica (Comunidad Valenciana)
Instalación de ensayos de motores para industria de automoción, naval y
aeronáutica (Comunidad Valenciana)
Instalación de Imagen Molecular (País Vasco)
España es candidata para albergar, además,el proyecto europeo de la
Fuente Europea de Neutrones por Espalación (País Vasco)


Objectives for TecnoFusión
• To increase the Spanish involvement in the
International Fusion Programme
• To develop the Spanish technology
• To incorporate Spanish technology and know-
how in the Fusion Community
Whereas ITER is mainly based on today´s
technology
• The focus of TecnoFusión will be on
– Development of technologies to be used in ITER at
later stage
– Technology and basic understanding for the next step
– R&D complementing the research in ITER
– It should be useful in other research and
technological areas

TecnoFusión

Materials production Remote Handling Lab
mechanical alloying, Test facility for diagnostics,
Extrusion(?), HIP(?) heating systems and TBMs

Materials
Fusion-behaviour Liquid Metal Technology
-Irradiation Li and/or LiPb
-Electron&ion accelerators
-Test facilities
Simulation Lab
Materials
-High flux: PWI Fluiddynamics
-Plasma gun Tritium
Neutronics...


http://www.cordis.europa.eu/esfri/ ESFRI ROADMAP (1)


ESFRI ROADMAP (2)


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