Participarea României la Programul European de Fuziune
Fuziunea nucleară este una dintre cele mai promițătoare opțiuni pentru generarea în viitor a unor cantități mari de energie. Producţia de energie prin fuziune nucleară are asigurată, în principiu, aprovizionarea cu combustibil pentru milioane de ani, nu este însoţită de emisii de carbon şi nu implică practic producerea de deşeuri radioactive. În plus se estimează că în momentul în care producerea energiei electrice prin fuziune nucleară va deveni comercială, costurile de producţie vor fi similare cu cele ale altor surse de energie. Obţinerea acestor beneficii nu este însă o sarcină uşoară. O gamă largă de provocări ştiinţifice şi tehnice stau încă în calea realizării acestui obiectiv ambiţios. În plus, costurile implicate de realizarea instalaţiilor de fuziune sunt semnificative, astfel că acest proiect nu poate fi realizat fără o largă colaborare internaţională.
La nivel european Tratatul EURATOM a fost cadrul juridic internațional în care statele membre au inceput coopererarea în domeniul cercetării fuziunii nucleare. În anul 1998 a fost creat Acordul European de dezvoltare în domeniul fuziunii nucleară (EFDA – European Fusion Development Agreement). Acest acord între instituțiile de cercetare de fuziune europene și Comisia Europeană (care reprezintă Euratom) a asigurat consolidarea şi coordonarea colaborării lor în activități colective de cercetare în domeniul cercetării fuziunii nucleare. România s-a racordat rapid la aceste tendinţe ştiinţifice. Astfel, în acelaşi an, a fost creată în cadrul Institutului de Fizică Atomică din Bucureşti (IFA), Asociaţia EURATOM-MEdC care a reunit entităţile implicate la acel moment în cercetarea științifică din domeniul fuziunii nucleare: Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizică Laserilor, Plasmei şi Radiaţiei Bucureşti (INFLPR), Institutul de Fizică şi Inginerie Nucleară “Horia Hulubei” Bucureşti (IFIN-HH), Universitatea din Craiova (Ucv), Universitatea A.I. Cuza din Iaşi (UAIC). Ulterior, alte entităţi s-au alăturat Asociației: Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Tehnologii Criogenice şi Izotopice Rm. Vâlcea (ICSI), Institutul Naţional de Cercetre-Dezvoltare pentru Fizica Materialelor (INFIM) Bucureşti, Insitutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Optoelectronică (INOE), Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca (UTCN). S-a realizat astfel dezvoltarea unei rezerve naţionale de competenţă în vederea viitoarei exploatări a unui sistem energetic bazat pe fuziune şi de asemenea creşterea competenței ştiinţifice şi tehnice pentru proiectarea, construcţia şi exploatarea unor instalaţii de fuziune.
Începând cu anul 2014 cercetările de fuziune nucleară se desfăşoară în cadrul proiectului european EUROfusion. Consorţiul proiectului cuprinde 26 de state membre ale Uniunii Europene, plus Elveția ca membru asociat a semnat acordul de consorțiu EUROfusion. Semnatarii reprezintă aproximativ 40 de laboratoare de fuziune care sunt ele însele legate de mai mult de 100 de terțe părți. Bugetul proiectului, până în 2018 este de aproximativ 850 de milioane de euro, Comisia Europeană asigurând o finanţare de 55%. Documentul programatic aflat la baza activităţilor din cadrul acestui proiect este “Fusion Electricity – A roadmap to the realisation of fusion energy”, publicat în Noiembrie 2012. Acest document stabileşte viziunea strategică pentru demonstrarea posibilităţii obţinerii de energie electrică din fuziunea nucleară, în regim commercial, prin construirea unui prototip demonstrativ (DEMO) până în anul 2050. Elementul cheie este construirea celei mai avansate instalaţii de fuziune ITER (Internaţional Thermonuclear Experimental Reactor). Ideea ITER a apărut în 1985, iar proiectul a început să fie finanţat începând cu anul 2006. La acea dată bugetul a fost estimat la circa 13 miliarde de euro. Construcţia efectivă a început la Cadrache (Franţa) în 2008. Se aşteaptă ca prima plasmă să fie obţinută în 2020, iar primele experimente cu deuterium-tritiu să se desfășoare în 2027. Având în vedere complexitatea şi miza ştiinţifică a acestui proiect, menit să ofere informaţii esenţiale, de natură ştiinţifică şi tehnologică, pentru construcţia DEMO, este firesc faptul că ITER reprezintă pivotul central al proiectului EUROfusion. Majoritatea cercetărilor sunt orientate spre realizarea acestui obicetiv. Principalele instalaţii de fuziune actuale - JET (Culham, Marea Britanie), ASDEX-UG (Garching, Germania) – servesc de asemenea pentru validarea soluţiilor de proiectare pentru ITER şi de asemenea pentru pregătirea operării acestuia.
România participă în proiectul EUROfusion încă de la înfiinţarea acestuia. IFA este membru al consorțiului şi joacă rolul de agenţie de finanţare. Celelate institute şi universităţi participă ca terţe părţi sub coordonarea IFA, constituind împreună Unitatea de Cercetare EURATOM-Fuziune. În prezent, membre al unităţii de cercetare sunt institutele şi universităţile care au fost membre ale Asociaţiei EURATOM-MedC, dar participarea este deschisă. Selecţia se face pe baza competiţiilor organizate de consorţiul EUROfusion, la intervale regulate de timp, pentru diferite pachete tematice.
Contribuții științifice românești
Cercetările științifice în care partea română s-a implicat de-a lungul timpului a acoperit o gamă largă de subiecte. Iniţial au predominat studiile de fizică teoretică, care s-au axat în principal pe înţelegerea regimurilor de înaltă confinare a plasmei, studiul transportului în plasmă datorat turbulenței, formarea structurilor coerente, descrierea analitică şi numerică a instabilităţilor în plasmă, fizica rotaţiei plasmei, determinarea de secţiuni eficace nucleare de interes pentru fuziune. România are şi în prezent contribuţii substanţiale în domeniile cele mai critice în dezvoltarea sistemelor de fuziune: stabilitatea regimului de înaltă confinare de tip H (High), instabilităţile de tip ELM (Edge-Localized Mode), instabilităţi magnetice
Treptat au fost abordate tot mai multe subiecte de fizică aplicată şi tehnologie. O contribuţie semnificativă la programul European de Fuziune a fost reprezentată de câştigarea proiectului de realizare a acoperiririlor cu wolfram şi beriliu a componentelor primului perete al JET, cea mai mare instalaţie tokamak de la Culham, Marea Britanie. Acest proiect, câştigat în competiție cu firme de prestigiu, precum Plansee din Germania, a reprezentat un pas esenţial în realizarea proiectului de transformare a JET într-o instalaţie pilot de de testare a celor mai avansate soluţii pentru următoarea generaţie de reactoare de fuziune. În aceeaşi direcţie au fost realizate studii complexe de retenţie a combustibilului în peretele tokamak, caracterizarea componentelor de tip CFC (Carbon Fibre Composite) prin microtomografie de raze X.
Alte contribuţii româneşti la modernizarea instalaţiei tokamak de la JET ca prototip de testare a soluţiilor pentru ITER sunt legate de dezvoltarea sistemelor de diagnostic a plasmei. În prezent modernizarea a două sisteme pentru diagnosticarea confinării particulelor alfa, element esenţial în obţinerea reacţiei de fuziune auto-susținute, sunt conduse de INFLPR şi ICSI. Au fost de asemenea dezvoltate şi implementate metode de diagnostic a plasmei bazate pe reconstrucţia şi procesarea imaginilor: reconstrucţia emisivității gama şi neutronice în plasmă, identificarea în timp real a unor instabilităţi în plasmă pe baza informaţiilor furnizate de camerele video ultra-rapide. Cercetătorii romani au participat constant în echipele multinaţionale la campaniile experimentale de la JET. Participarea la campaniile experimentale de la ASDEX-UG au devenit şi ele o componentă a activităţilor de cercetare curentă.
O dată cu începerea, la nivel european a unei activităţi tot mai susţinute legate de construcţia DEMO, cercetările privind materialele avansate vin să întregescă tematica cercetărilor cu participare românească. Principalele cercetări sunt legate de tehnologia realizării materialelor funcţionale şi structurilor complexe pe bază de componente elementare de wolfram. Este de asemenea de remarcat contribuţia românescă în domeniul dezvoltării şi caracterizării unei noi generaţii de cabluri supraconductoare cu performanţe îmbunătăţite, necesare construcţiei DEMO.
Parerea ta conteaza:
(0/5, 0 voturi)