Ruđer pokrenuo DiFU sustav vrijedan pola milijuna eura

Institut Ruđer Bošković svečano je pustio u pogon ionski izvor za He snopove te sustav za ozračivanje fuzijskih materijala s dva snopa iona (DiFU). Riječ je o sustavu vrijednom preko pola milijuna eura, koji će omogućiti razvoj novih materijala za fuzijsku elektranu, kao i razvoj novih materijala za sve druge nuklearne primjene kao što su uređaji za hadronsku terapiju u medicini.

Otvaranjem ovog sustava i izgradnjom DiFU-a Institut Ruđer Bošković (IRB) se upisuje 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.

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.

Povrh toga, posjedovanje ovakvog uređaja jamči umrežavanje i intenzivniju međunarodnu znanstvenu suradnju unutar EU-a. DiFU će biti temelj za niz znanstvenih radova i doktorata.

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, a za njegov dizajn bili su ključni zahtjevi budućih korisnika, primjerice iz Oxforda u UK-u, španjolskog CIEMAT-a ili belgijskog SCK-CEN.

Voditelj fuzijskog programa u Hrvatskoj dr. sc Tonči Tadić proveo nas je kroz Laboratorij za interakcije ionskih snopova na Ruđeru i pokazao nam sustav za ozračivanje fuzijskih materijala s dva snopa iona – DiFU.

''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. 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, izjavio je dr. Tadić.

Na naše pitanje znači li to se u Hrvatskoj možda priprema otvaranje nekog centra u kojem bi se provodila hadronska terapija protonskim zračenjem, koje se sve više koristi u liječenju karcinoma zbog puno manjih absorbiranih doza u okolnom tkivu u blizini ciljanog volumena, profesor Tadić nam je rekao kako za sada ne bi o tome spekulirao, ali DiFU će se koristiti za testiranje materijala u uređajima koji se koriste za takvu terapiju, bez obzira tko će imati potrebe za takvim testiranjima.   

Na naše pitanje koji su hrvatski dobavljači sudjelovali u izradi projekta, profesor Tadić ističe: "Nećete vjerovati ali to je bila zagrebačka tvrtka Volta. Volta je radila jedan lijepi magnet tu gdje je ovaj mali kvadropol. Kad god trebamo neke specijalne namotaje i transformatore izađu nam u susret. Tu je bila i tvrtka Racional iz Ivanje Reke. Oni su nam rezali dijelove čelika vrlo precizno da bismo mogli napraviti neke dijelove. To je plazma rezanje".

Na pitanje koliko je iznosila ukupna investicija u projekt Tadić kaže: "740 tisuća eura je vrijednost ovog projekta, ali samo zato što već postoji infrastruktura i vrijedan know-how, inače bi takva investicija iznosila 20 milijuna eura.

Na svečanom otvaranju uz brojne domaće ugledne znanstvenike, sudjelovali su počasni gosti prof. dr. sc. Melissa Denecke, direktorica Zavoda za fizička i kemijska istraživanja Odjela za nuklearne istraživanja i primjenu, IAEA (Division of Physical and Chemical Sciences, Department of Nuclear Sciences and Applicationsi prof. dr. sc. Tony Donne, direktor najvećeg istraživačkog programa u Europi – projekta EUROfusion.

Na naše pitanje što ova suradnja s IRB-om znači za IAEA, profesorica Denecke nam je rekla:  "Vjerujem da je ovo izvrstan primjer kako funkcionira suradnja IAEAE-a s nacionalnim partnerima kroz 'seed financiranje', uz čiju pomoć se partneri mogu razviti i postati europski i globalni važni igrači. Sve je počelo kao mali projekt prije 20 godina i sad se pretvorilo u nešto veliko, na čemu čestitam IRB-u. Mi ćemo upućivati svoje klijente, države članice IAEA da koriste dual-beam mogućnosti DiFU-a ali i ostale infrastrukture IRB-a.

Direktora najvećeg istraživačkog programa u Europi, projekta EUROfusion, prof. dr. sc. Tony Donnea, upitali smo u čemu je najveći istraživački potencijal ovog projekta. „Ovakva institucija i akcelerator su značajni za testiranje materijala. Ono što je posebno je da se mogu kombinirati ioni koji imitiraju neutrone. U fuzijskom reaktoru imate neutrone i ione helija koji se stvaraju. Njihov zajednički učinak nije dobro proučen i to se može raditi ovdje. S obzirom da se helijem i ionima može upravljati neovisno, ovdje se mogu provoditi vrlo specifična istraživanja. Koristit ćemo akcelerator za tri paketa istraživanja, za komponente koje su u dodiru s plazmom, što je vrlo važno jer je to kombinacija s helijevim ionima. Koristit ćemo Institut za istraživanje materijala koji ćemo izložiti ionima visoke energije“, rekao je profesor Donne.

Nismo propustili pitati direktora EUROfusiona kada će po njemu fuzijske elektrane krenuti u komercijalnu primjenu, odnosno kada ćemo svi dobivati struju iz njih. „To je pitanje na koje ne možemo dati precizan odgovor. Prvo čekamo ITER koji će krenuti s radom do 2025. Kad se ITER pokrene očekujemo da bi političari mogli usmjeriti malo više novca u istraživanje i stvari bi mogle biti brže. S početkom izgradnje demo projekta možemo početi tek nakon što ITER bude radio s visokim performansama. Neke od komponenti koje bi se koristile u demo fuzijskoj elektrani moraju se prvo isprobati u ITERU. To znači da demo izgradnja može početi u kasnim tridesetim godinama, a traje oko 10 godina. Očekujem da ćemo oko 2050 godine imati struju od fuzije. Ta demo elektrana će biti još uvijek financirana javnim novcem, no komercijalni projekti bi mogli doći brzo nakon toga“, objasnio nam je Donne.

''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 vrijedni sustav.