Zagreb je ovog tjedna, barem nakratko, postao središte europske rasprave o jednom od najzahtjevnijih izazova fuzijske energije - kako u budućim fuzijskim elektranama učinkovito upravljati odvodom topline i čestica.
Tim je povodom u Zagreb stigao niz vodećih europskih fuzijskih stručnjaka, znanstvenika i inženjera koji su se okupili na European Fusion Programme Workshopu (EFPW), prestižnom znanstvenom skupu europskog programa istraživanja i razvoja fuzijske energije, u suorganizaciji Instituta Ruđer Bošković (IRB) i konzorcija EUROfusion.
Događanje je otvorio dr. sc. Radovan Fuchs, ministar znanosti, obrazovanja i mladih Republike Hrvatske, koji je istaknuo kako je kroz snažan angažman hrvatskih znanstvenika, Hrvatska čvrsto ukorijenjena u europski ekosustav istraživanja fuzije te predana njegovim dugoročnim ciljevima. Naglasio je kako je sudjelovanje Hrvatske u fuzijskom programu ulaganje u znanje, inovacije i sljedeću generaciju znanstvenika i inženjera.
Za Hrvatsku je sudjelovanje u europskim programima fuzije važan način jačanja naših istraživačkih kapaciteta i odgovornog doprinosa zajedničkoj energetskoj budućnosti Europe, zaključio je ministar Fuchs.
Nijedan uređaj, niti jedna država, ovaj problem ne može riješiti sama. Snaga Europe je u tome što spajamo različite uređaje, znanja i perspektive te ovom izazovu pristupamo kroz rigoroznu znanost, a ne kroz brza obećanja. Ovaj skup posvećen je izgradnji rješenja utemeljenih na činjenicama, dokazima i suradnji, istaknula je dr. sc. Elisabeth Wolfrum, predsjednica Znanstveno-tehničkog savjetodavnog odbora EUROfusiona s njemačkog Max Planck Instituta za fiziku plazme.
Energija Sunca na Zemlji, ali bez „sprženih” stijenki
Da bi fuzijske elektrane jednog dana mogle isporučivati energiju u mrežu, prvo treba provjeriti cijeli niz tehnologija, od toga može li se užarena fuzijska plazma stabilno držati pod kontrolom, do toga mogu li najizloženiji dijelovi postrojenja izdržati godine rada, a ne samo kratke testove u eksperimentu.
Elektrana DEMO biti će moguća jedino, ako se prethodno postigne stanje stabilne fuzijske reakcije ili tzv. goruća plazma, dakle doslovno komad Sunca na Zemlji, i to u Međunarodnom eksperimentalnom termo-nuklearnom fuzijskom reaktoru ITER u Francuskoj, kojeg zajednički grade EU, SAD, Kina, Japan, Koreja, Indija i Rusija. U izgradnji ITER-a sudjeluju i hrvatske kompanije. Drugi preduvjet je razvoj materijala izdržljivih na ekstremne uvjete topline i intenzivnog neutronskog zračenja. To je cilj projekta IFMIF-DONES kojeg su zajednički pokrenule Španjolska i Hrvatska.
Europski konzorcij EUROfusion pokrenuo je izradu dizajna fuzijske elektrane DEMO, ne čekajući ishod oba projekta, odnosno razvoj elektrane DEMO teče paralelno s projektima ITER i DONES, međusobno se nadopunjavajući.
Jedan od ključnih aspekata dizajna fuzijske elektrane DEMO je ispuh topline i čestica, a time se bavimo na ovom skupu. Naime, pored iznimno velike temperature kojoj će biti izloženi materijali na stijenkama unutar reaktora fuzijske elektrane, kao da su na površini Sunca, poseban je problem dizajn donjeg dijela fuzijskog reaktora tzv. divertora, gdje vrlo vruća fuzijska plazma ostavlja prašinu i nečistoće nakupljene u reaktoru. Toplina koja se očekuje u tom dijelu fuzijskog reaktora je ista ili veća kao na stijenkama svemirskog broda koji se spušta iz orbite na Zemlju, objašnjava dr. sc. Tonči Tadić, voditelj hrvatskih fuzijskih aktivnosti te koordinator projektnog tima DONES.HR s IRB-a.
Ovdje međutim nije riječ o jednom, izoliranom događaju, nego o stalnom stanju u fuzijskom reaktoru, koji mora izdržati ekstremne uvjete ne par minuta, nego neprekidno. Upravo zato pitanje “odvođenja viška topline i čestica” nije sporedna tehnička tema, nego jedan od ključnih uvjeta da fuzija postane pouzdana tehnologija, a ne samo obećanje. Bez rješenja za kontrolirano “zbrinjavanje” te energije i čestica, nema dugotrajnog i sigurnog rada buduće fuzijske elektrane.
Na ovogodišnjem EFPW-u fokusirali smo se na ono što je presudno za fuzijsku elektranu. Razgovarali smo o scenarijima scenarije kontrole vruće fuzijske plazme i sagledati raznovrsne dizajne divertora kako bi udar vruće plazme u divertoru fuzijskog reaktora bio prihvatljiv za današnje tehnološke granice izdržljivosti materijala na ekstremne toplinske uvjete, rekao je dr. sc. Tadić te dodao kako je u fokusu bilo i pitanje kako poboljšati modeliranja mogućih oštećivanja stijenki reaktora i nakupljanja fuzijske prašine u različitim režimima rada fuzijskog reaktora.
Gianfranco Federici, direktor programa EUROfusion istaknuo je kako će napredak u ovom području ovisiti o trajnoj suradnji, zajedničkoj infrastrukturi te dugoročnom pristupu utemeljenom na dokazima. Rekao je kako ovaj skup pruža snažnu platformu na kojoj ta suradnja dobiva konkretan oblik i na kojoj se zajednički planiraju sljedeći koraci na putu prema fuzijskoj energiji.
Hrvatska u fokusu: od materijala do “forenzike” plazme
Dr. Tadić je podsjetio kako Hrvatska ima važnu ulogu u fuzijskim istraživanjima na europskoj i svjetskoj razini zahvaljujući timu hrvatskih institucija, koji koordinira Institut Ruđer Bošković, a koji pokrivaju nekoliko ključnih dijelova fuzijske slagalice, od razvoja materijala do dijagnostike.
Na razvoju i provjeri materijala koji moraju izdržati ekstremne uvjete uz IRB rade i timovi s Fakulteta strojarstva i brodogradnje Sveučilišta u Zagrebu, Sveučilišta u Slavonskom Brodu i Metalurškog fakulteta u Sisku. Istodobno, u modeliranju i mjerenju ispuha plazme, dakle onoga što u reaktoru nosi višak topline i čestica prema najizloženijim dijelovima opreme, sudjeluju timovi s Fakulteta elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje Sveučilišta u Splitu i Instituta za fiziku. Uloga IRB-a posebno je važna u analizi površina koje su bile izložene plazmi te u analizi tzv. fuzijske prašine koja nastaje trošenjem materijala. Ova istraživanja su važne za sigurnost i za održavanje budućih postrojenja, istaknuo je dr. Tadić.
Ponosni smo što IRB koordinira hrvatsko sudjelovanje u europskim fuzijskim aktivnostima i što smo, uz Španjolsku, nositelji projekta IFMIF-DONES. To su velike prilike i za znanost i za gospodarstvo, od tvrtki koje razvijaju kranove i tešku opremu do onih koje rade napredne materijale, visoku tehnologiju. Upravo zato na IRB-u strateški ulažemo u domaću infrastrukturu. Prošlog mjeseca, u sklopu infrastrukturnog projekta O-ZIP, dopremili smo novi akcelerator i nadogradili sustav kako bi naši znanstvenici imali još jaču platformu za istraživanja i međunarodnu suradnju, naglasio je dr. sc. David Matthew Smith, ravnatelj Instituta Ruđer Bošković.
European Fusion Programme Workshop – EFPW je najvažniji godišnji znanstveni skup europskog programa istraživanja i razvoja fuzijske energije, kojeg provodi europski konzorcij EUROfusion, čiji je su-osnivač IRB. Hrvatska je po treći put domaćin ovog prestižnog znanstvenog skupa, prethodna dva skupa održana su u Splitu 2014. i u Dubrovniku 2017. godine.
