Na Institutu Ruđer Bošković (IRB) danas je svečano pušten u pogon ionski izvor za He snopove, te sustav za ozračivanje fuzijskih materijala s dva snopa iona (DiFU). Riječ je o sustavu vrijednom skoro 750 tisuća eura, koji će omogućiti razvoj novih materijala za fuzijsku elektranu, ali i za mnoge druge nuklearne primjene kao što su uređaji za hadronsku terapiju u medicini.
Otvaranjem ovog sustava i izgradnjom DiFU-a najveći istraživački institut u Hrvatskoj upisuje se u svjetsku kartu fuzijskih istraživanja jer u svijetu postoji tek dvanaest ovakvih sustava, od čega su samo četiri u Europskoj uniji (EU). Uz sustav na IRB-u, po jedan se nalazi u Njemačkoj, Velikoj Britaniji i Francuskoj, dok se dva nalaze u Japanu, tri u SAD-u, a ostala tri u Rusiji i Kini.
U prilog tvrdnji da je riječ o izuzetno važnom sustavu ide i činjenica da su na otvaranju, uz brojne ugledne znanstvenike, sudjelovali počasni gosti, predstavnici institucija koje su financirale ove instrumente - prof. dr. sc. Melissa Denecke, direktorica Zavoda za fizička i kemijska istraživanja Odjela za nuklearne istraživanja i primjenu pri Međunarodnoj agenciji za atomsku energiju (IAEA) i prof. dr. sc. Tony Donne, direktor najvećeg istraživačkog programa u Europi, projekta EUROfusion.
Za razvoj materijala potrebnih za fuzijsku elektranu nužno je imitirati oštećenja na materijalima uzrokovana zračenjem. To je moguće pomoću dva snopa iona iz dva akceleratora: jedan snop teških iona imitira razaranje kristalne strukture materijala, a drugi snop helija ili vodika imitira nakupljanje plinova u materijalu radi zračenja. Što je najvažnije, uzorak nakon tretmana s dva snopa iona nije radioaktivan! Povrh toga, u svega nekoliko sati mogu se pomoću dva snopa iona stvoriti efekti zračenja kakvi će se u fuzijskoj elektrani stvarati mjesecima ili godinama, istaknuo je dr. sc. Tonči Tadić, voditelj fuzijskog programa u Hrvatskoj te dodao: Zato su ovakvi uređaji važni za razvoj materijala za fuzijsku elektranu, ali i za razvoj materijala za sve druge primjene u novim generacijama nuklearki ili u uređajima za hadronsku terapiju.
Napomenimo i to da će DiFU biti prateći uređaj za DONES, u cilju pred-selekcije materijala koji će biti testirani na DONES-u.
Godišnji trošak rada DONES-a po uzorku je jako visok, te je zato nužno pažljivo odabrati koji će materijali biti poslani u DONES na ozračivanje i testiranje. U svrhu selekcije uzoraka služiti će DiFU, odnosno sličan uređaj kojeg će Španjolci razviti uz pomoć IRB, objašnjava dr. Tadić.
Mi moramo već sada započeti s testiranjem novih materijala koje ćemo koristiti za izgradnju DONES-a jer bi u suprotnom bili u nezamislivom zaostatku. Uređaj DiFu imat će jednu od ključnih uloga u povezivanju znanstvenih istraživanja i procesa izgradnje DONES-a, zato čestitam Hrvatskoj, posebno znanstvenicima Instituta Ruđer Bošković na izgradnji ovog jedinstvenog sustava. Također, čestitam vam jer je Hrvatska od jedne male zemlje, postala velika. Time želim reći da Hrvatska danas ima jednu od ključnih uloga u razvoju svjetskih fuzijskih istraživanja, a time i izgradnji ITER-a, zaključio je prof. Donne.
U čestitci se pridružila i prof. Denecke uz posebnu zahvalu znanstvenicima IRB-a na uspješnoj suradnji koja traje već više od 20 godina na brojnim zajedničkim projektima u području okoliša, poljoprivrede i sigurnosti hrane, te razvoja novih materijala kao i zaštite kulturnih dobara. Posebno je istaknula vrijednost mobilnosti istraživača između IAEA-e i 'Ruđera' te zajedničkog usavršavanja prijekog potrebnog kadra za rad na ovakvoj sofisticiranoj opremi i projektima.
Do novih materijala u suradnji s tvrtkama
Razvoj novih materijala za fuzijsku elektranu i općenito materijala u novoj nuklearnoj tehnologiji i nuklearnoj medicini obuhvaća nove vrste čelika, legure bakra i volframa, posebne keramike i stakla, te razne izolatore. Posjedovanje ovakvog uređaja omogućava vlastiti razvoj fuzijskih materijala. Zato IRB zanimaju potencijalni gospodarski partneri, posebno oni koji se bave razvojem novih legura metodom metalnog praha, te razvojem stakala i keramike.
Primarna namjena He ionskog izvora i linije DiFU jest vjerna simulaciju uvjeta zračenja kojem će biti izloženi materijali u fuzijskim reaktorima. Najznačajnija je tu suradnja sa Zavodom za materijale Sveučilišta u Oxfordu koji su razvili jedinstveni nosač za grijanje uzoraka s gradijentom temperature. Mogućnost uniformnog zračenja materijala (3D) koju ova komora ima, moći će se koristit i za: dozimetriju kod hadronske terapije zračenjem, proizvodnju fotonskih emitera od interesa za kvantne tehnologije, ionsku implantaciju raznih tehnološki važnih materijala te zračenje živih stanica, objašnjava akademik Milko Jakšić, voditelj Laboratorija za interakcije ionskih snopova gdje je smješten ovaj vrijedan sustav.
Jačanje međunarodne prepoznatljivosti istraživanja i ulaganje u doktorande
Uz znanstvenike IRB-a, u dizajnu i gradnji uređaja DiFU sudjelovali su i studenti Fakulteta strojarstva i brodogradnje, te kolege iz Japana i Velike Britanije (UK), a za njegov dizajn bili su ključni zahtjevi budućih korisnika, primjerice iz Oxforda u UK-u, španjolskog CIEMAT-a ili belgijskog SCK-CEN.
Posjedovanje ovakvog uređaja jamči umrežavanje i intenzivniju međunarodnu znanstvenu suradnju unutar EU-a. Napomenimo i to da će ovaj sustav služiti izradi barem tri doktorata.
Kada bi neki laboratorij ove vrste želio uvesti metodu koja sada postoji na IRB-u potrebna bi bila investicija od nekoliko milijuna eura. Naime, sustav koji je konstruiran ima mnoge inovacije koje su razvijene zahvaljujući postojećim ljudskim resursima na IRB-u. Primjerice, računalna kontrola ionskog izvora nije kupljena, već je razvijena na IRB-u. Kontrola skeniranja ionskog snopa, kontrola grijanja mete, kontrola energije ionskog snopa kod zračenja, sve su to rješenja razvijena u Laboratoriju za interakcije ionskih snopova u čijem su razvoju sudjelovali tehničari, stručni suradnici, doktorandi, poslijedoktorandi i znanstvenici, ističe dr. Jakšić.
Jedinstvenost opreme omogućit će dodatno povećanje broja dolazaka stranih istraživača i kvalitete istraživanja koja će se financirati putem projekata iz programa Obzor 2020, poput projekata EUROfusion i RADIATE, kao i projekata IAEA-e, te CERIC-ERIC konzorcija. Znanstvenici IRB-a predviđaju da će moći izvesti šest do deset jednotjednih eksperimenata na godinu na DiFu liniji koje će financirati ti projekti.
Tijekom posljednje dvije godine u ovu jedinstvenu opremu uloženo je skoro 750 tisuća eura i to kroz različite izvore financiranje. Nabavku ionskog izvora i vakuumskih sustava je financirala IAEA, dok je DiFU razvijan kroz projekte iz sedmog europskog programa, a najviše kroz projekt iz programa OBZOR 2020 - EUROfusion. Manji dio financiran je iz vlastitih sredstava IRB-a, te domaćih potpora kroz projekte u sklopu Ministarstva znanosti i obrazovanja.
