Hoćemo li električnu energiju proizvoditi atomskom fuzijom
Projekt je od strateške važnosti za EU i sve će se rješavati između Junckera i Tuska s jedne strane te Plenkovića i Sáncheza
Pred koalicijskom Vladom premijera Andreja Plenkovića naći će se u rujnu epohalna prilika i zadaća, kakva se u više stoljeća javlja možda samo jednom: da Hrvate uvede među one malobrojne narode svijeta koji razvijaju primjenu energije atomske fuzije za proizvodnju električne struje, procesom koji za sada ljudskom rodu na Zemlji osigurava toplinu jedino iz dubine Sunca.
Zid od četiri metra
U rujnu se, naime, očekuje da će Europski strateški forum za istraživačku infrastrukturu (ESFRI, utemeljen 2002.), odnosno program EUROfusion u sklopu Euroatoma raspisati natječaj za gradnju linearnog akceleratora DONES, ukupno vrijednog 550 milijuna eura, ključnog uređaja za testiranje materijala za fuzijski reaktor ekstremnim ozračivanjem, posao za koji su se finalno izborile Hrvatska i Španjolska. Otprilike do siječnja iduće godine, u roku izuzetno kratkom za takvu zadaću, Hrvatska i Španjolska trebaju napisati i podnijeti elaborat o provedbi projekta, a Hrvatska se treba odlučiti koje će komponente DONES-a preuzeti na sebe, izraditi njihov tehnički opis, objasniti njihovu namjenu, izračunati vrijednost i prijaviti za financiranje strukturnim i investicijskim fondovima Europske unije. – Od 550 milijuna eura, koliko će stajati DONES, pola daje zemlja u kojoj će se postrojenje graditi, a to je Španjolska, a Hrvatska treba dati koliko nađe za shodno – kaže dr. Tonči Tadić s Instituta Ruđer Bošković u Zagrebu i predstavnik Hrvatske u Upravnom odboru europske agencije Fusion for energy (F4E). Ono što treba u startu raščistiti s hrvatskom Vladom jest da je riječ o opremi koja se financira iz strukturnih fondova, koja će biti dizajnirana, proizvedena i testirana u Hrvatskoj i potom posuđena Španjolskoj na 50 godina. Dakle, taj moment treba raščistiti i s hrvatskom Središnjom agencijom za financiranje i ugovaranje (SAFU) i s Bruxellesom, da oko toga ne bude nikakvih dvojbi, jer mi doista želimo, i bilo bi razumno, za hrvatsko sudjelovanje u gradnji DONES-a iskoristiti strukturne fondove. No to je prvi fuzijski ESFRI projekt, ali i prvi veliki znanstveni ESFRI projekt u kojem je Hrvatska ključni partner. I za nas i za Španjolce, ali i za Glavnu upravu Europske komisije za regionalni razvoj (DG Regio) to je novost i puno je toga nejasno. – Ako to ne možemo napraviti, onda Hrvatska to mora iskomunicirati sa Španjolcima na vrijeme. A u igri je za Hrvatsku toliko velik ulog da se nikakvim opisivanjem njegova značaja jednostavno ne može pretjerati. DONES je prvi projekt gradnje europske strateške istraživačke opreme u kojem Hrvatska ravnopravno sudjeluje kao strateški partner. DONES je golemi znanstveni i tehnološki izazov za cijeli svijet, pruža da- nas još nesagledive mogućnosti za razvoj znanosti i tehnologije u samoj Hrvatskoj, za sudjelovanje hrvatskih poduzeća i zaradu – kaže Tadić. Hrvatska se dovela u poziciju da razvija tehnologije koje su “vrhunac vrhunca” u svijetu te da s nekom drugom zemljom članicom Europske unije, u ovom slučaju sa Španjolskom, zajednički izravno pregovara s Europskom komisijom kako će se za korist cijele Unije voditi gradnja jednog za Uniju strateški važnog uređaja. Europska unija, naime, negdje oko 2035. godine želi početi graditi prvu demonstracijsku elektranu DEMO u kojoj će se električna struja proizvoditi uz pomoć fuzije. Nevolja je, međutim, što proces fuzije – spajanja dva lakša atoma vodika u jedan teži, pri čemu se oslobađa golema energija – razvija temperature i zračenja kakva materijali danas uobičajeni u gradnji elektrana, pa čak i fisijskih nuklearnih, ne mogu podnijeti. Dakle, da bi se sagradio DEMO, prvo je potrebno doći do materijala za njegovu gradnju, opremanje, upravljanje, kontrolu itd. Tome će služiti DONES, skraćeno od (eng.) DEMO oriented neutron source, ili izvor neutrona za elektranu DEMO. Vrlo pojednostavljeno govoreći, DONES će se sastojati od izvora iona deuterija (jednog od izotopa vodika), linearnog elektromagnetnog akceleratora iona te litijskog “slapa” iz kojeg će snažan snop ubrzanih čestica, kakav nikad do sada na svijetu nije napravljen, “izbijati” neutrone. Tim brzim neutronima, čiji bijeg u okoliš može zaustaviti tek četiri metra debeli zid od armiranog betona, “bombardirat” će se materijali koji bi mogli biti kandidati za DEMO, da se inženjeri uvjere mogu li oni podnijeti zračenje od redovitog višegodišnjeg rada fuzijskog reaktora. Dizajn fuzijskog reaktora ITER, fuzijske elektrane DEMO i samog
‘DONES je prvi projekt gradnje europske strateške istraživačke opreme u kojem Hrvatska ravnopravno sudjeluje kao strateški partner. To je izazov za cijeli svijet’
DONES-a razrađuje za potrebe EU istraživački konzorcij EUROfusion, čiji je suosnivač Institut Ruđer Bošković. S druge strane, samu gradnju ovih uređaja koordinira europska agencija Fusion for Energy. Na ovom mjestu čitatelje bi moglo zbuniti to što se eksperimentalni fuzijski reaktor ITER već gradi u Francuskoj, a da materijali za njegovu izradu prethodno nisu ispitani u uređaju poput DONES-a. No dr. Tonči Tadić, s kojim smo prošli tjedan razgovarali u njegovu rodnom Starom Gradu na Hvaru, ima za to jednostavno objašnjenje.
Visi uloga Japana
– ITER služi za dobivanje goruće plazme, “Sunca na Zemlji” na industrijskoj skali, s dobivenom energijom deset puta većom od energije uložene u grijanje plazme – kaže dr. Tadić. Ali ITER neće proizvoditi električnu energiju niti je on sam dovoljan za dizajn DEMO-a jer će raditi u kratkim intervalima od po 20 minuta i ukupno oštećenje materijala koje će on prouzročiti bit će manje od oštećenja koje će imati NE Krško na kraju svog radnog vijeka. Zato je odlučeno napraviti poseban akcelerator s usmjerenim zračenjem neutrona na kojem bi se testirala izdržljivost svih materijala za DEMO... No kako je uopće došlo do toga da DONES grade Hrvatska i Španjolska? DONES-ovo ishodište je međunarodnom znanstvenom istraživačkom programu IFMIF koji su zajednički planirali Japan, EU, SAD i Rusija, a kojim je upravljala Međunarodna agencija za energiju (IEA). No EU je ipak odlučio u suradnji s Japanom u okviru programa EUROfusion graditi vlastiti jednostavniji i jeftiniji akcelerator, samo za ozračivanje strukturnih materijala i za početak bez nekih pratećih skupih laboratorija (izvor: fusionwiki). Za smještaj i gradnju DONES-a konkurirali su Hrvatska, Španjolska i Poljska, ali se Poljska povukla pa su tako u igri ostale samo Hrvatska i Španjolska, a njihovi su se vodeći atomski fizičari s Instituta Ruđer Bošković i Instituta CIEMAT džentlmenski dogovorili da će konačna lokacija DONES-a biti ona bolje pripremljena, dok će druga zemlja biti strateški partner u gradnji i upravljanju DONES-om. Pokazalo se da je to gotov i “potpuno operativan” tehnološki park u španjolskoj Granadi, dok bi hrvatsku lokaciju u okolici Siska tek trebalo opremiti potrebnom infrastrukturom, izraditi studiju utjecaja na okoliš, pribaviti sve potrebne suglasnosti i dozvole... Tako je Granada izabrana za lokaciju uređaja, a Hrvatska postala Španjolskoj strateški partner na DONES-u. Ostalo je tek visiti u zraku uloga Japana, budući da bi DONES radio paralelno sa sličnim IFMIF-AFNS uređajem u japanskom Rokkashou. Gotovo je sigurno da će Japanci za DONES isporučiti litijski slap: iako je područje udara snopa iona u litij malo veće od dlana, slap je vrlo zahtjevan i za njegov uspješan rad potrebno je postrojenje veličine peterokatnice. Dogovor hrvatskih i španjolskih fizičara formaliziran je potpisivanjem međudržavnog Memoranduma o razumijevanju o suradnji na istraživanjima fuzije. Potkraj lipnja u Madridu potpisali su ga hrvatska ministrica znanosti i obrazovanja Blaženka Divjak i španjolski ministar Pedro Duque, bivši astronaut, a DONES je kao ESFRI projekt ušao i u “roadmap” ili ESFRI-jev “hodogram” za 2018. godinu. No tek se sada pred Hrvatsku u razvoju fuzijske energetike postavljaju najteže zadaće. – E, sad, u cijeloj toj priči Hrvatska bi trebala, kada se odluči za područja DONES-a u kojem će sudjelovati, za to obaviti i znanstvenu pripremu – kaže dr. Tonči Tadić. U sklopu posebnog “paketa” EUROfusiona posebni će timovi sudjelovati u razvoju tih komponenti, i za to od EUROfusiona, odnosno Euroatoma, dobiti odgovarajuća sredstva, da bismo to uopće mogli izvesti. A koje bi dijelove DONES-a mogli razvijati hrvatski znanstvenici i inženjeri, iskristaliziralo se u svibnju u Zagrebu na Ruđeru na dvodnevnoj radionici na kojoj su uz hrvatske sudjelovali ugledni znanstvenici s CIEMAT-a, Angel Ibarra, glavni dizajner i voditelj projekta DONES, te Joaquin Sanchez, predsjednik Upravnog odbora agencije EU za fuzijsku energiju Fusion for Energy. – Od područja u kojima smo mi poprilično jaki i u kojima bi Španjolci željeli da mi preuzmemo vodeću ulogu – kaže dr. Tadić – u prvom redu su daljinski upravljani roboti za remont svih komponenti DONES-a. Naime, dok stroj radi, nitko mu ne može pristupiti, pa ni nakon toga. S obzirom na težinu dijelova i njihovu moguću ozračenost, bilo bi bolje da remont rade roboti. Mi već sudjelujemo u dizajniranju DONES-a, a ovime bismo proširili naš opseg sudjelovanja. Drugo, što i Španjolce jako zanima, jest razrada detektora raspršenih iona na bazi umjetnih dijamanata. Riječ je o prilično velikom problemu jer je snop vrlo intenzivan i izuzetno velike gustoće pa je detekcija raspršenih iona izuzetno važna. S tim se još nitko nije uhvatio u koštac, a budući da Ruđer već 25 godina radi na razvoju detektora od umjetnih dijamanata, Španjolci misle da bismo i to mi trebali preuzeti. Treći je dio digitalizacija cjelokupnog sustava upravljanja akceleratorom, sabiranje svih podataka sa svih senzora kvalitete snopa, praćenje eventualnih gubitaka, kontrola svih magneta i magnetnih leća te “uvezivanje” svih tih podataka u digitalni sustav. – To bismo isto sve mi trebali napraviti – kaže Tonči Tadić. Tu je riječ o krajnje visokoj tehnologiji u kojoj uz Ruđer puno znanja ima splitski Fakultet elektroteh- nike, strojarstva i brodogradnje (FESB), pa ćemo se i s njim povezati. Zagrebački Institut za fiziku po zamisli Španjolaca na DONES bi trebao instalirati svoj laserski detektor isparavanja litija s litijskog slapa te bi zajedno s Ruđerom i FESB-om trebali pojačati španjolski tim za litij.
Zadnja riječ tehnike
Naposljetku, ruđerovcima i njihovim partnerima iz Hrvatske bila bi povjerena zaštita zaposlenika na DONES-u od zračenja. – Makar je zračenje kod akceleratora umjereno, uvijek se širi i u radnu sredinu pa su zaštita zaposlenika i dozimetrija od iznimne važnosti... Svi su ti poslovi zadnja riječ znanosti i tehnike, a Španjolci smatraju da bismo ih mi trebali preuzeti s obzirom na naše veliko iskustvo baš u tim područjima. Ako je važnost i opseg projekta DONES za Hrvatsku uopće moguće ukratko izložiti, “ona bi u prvom redu bila u tome što smo mi zemlja partner koja može sama odlučiti i izabrati što će od DONES-a preuzeti i u kojoj mjeri”. – Mi smo ti koji izabiremo komponente, testiramo ih, ugrađujemo i usvajamo novu tehnologiju – kaže dr. Tonči Tadić i dodaje: – A sve to proizvele bi, montirale i u Granadi održavale hrvatske kompanije u suradnji s našim Institutom i sveučilištima. No sada je sve na hrvatskoj Vladi. – Sve to ovisi jako o potpori hrvatske Vlade cijelom projektu. Budući da je projekt od strateške važnosti za EU, budući da su dvije glavne zemlje partnerice Španjolska i Hrvatska, sve u vezi s DONES-om rješavat će se između predsjednika Komisije i Vijeća EU, Jean-Claudea Junckera i Donalda Tuska, s jedne strane, te premijera Andreja Plenkovića i Pedra Sáncheza s druge strane. A to je za Hrvatsku doista jedinstvena i epohalna prilika – zaključuje Tadić.
‘Među područjima u kojima smo mi jaki i u kojima bi Španjolci željeli da preuzmemo vodeću ulogu u prvom su redu roboti za remont na daljinsko upravljanje’