DOFINANSOWANO ZE ŚRODKÓW BUDŻETU PAŃSTWA
| Rodzaj dotacji budżetowej lub nazwa programu lub funduszu: |
Projekty międzynarodowe współfinansowane – Horizon Europe – EURATOM |
| Nazwa zadania: | Udział UO we Wspólnym Europejskim Programie EURATOM powołanym rozporządzeniem Rady UE nr 2021/765 z dnia 10 maja 2021, uzupełniającym program Horyzont Europa |
| Planowany okres realizacji | 2021 |
| Instytucja finansująca | Ministerstwo Edukacji i Nauki |
| Wartość dofinansowania: | 85 550 zł |
| Całkowita wartość zadania: | 138 385 zł |
| Podmiot realizujący projekt | Uniwersytet Opolski – Instytut Fizyki |
| Krótki opis zadania: | Opracowanie technologii przeprowadzania w kontrolowany sposób procesów fuzji termonuklearnej dostarczy ludzkości źródła energii o praktycznie nieograniczonych zasobach – „paliwem” w tych reakcjach są izotopy wodoru, które powszechnie występują w wodzie (deuter) bądź też mogą być wyprodukowane w reakcjach neutronów z litem (który jest składnikiem wielu ziemskich skał). Elektrownia termojądrowa będzie w niewielkim stopniu obciążająca dla środowiska, nie emitująca dwutlenku węgla ani innych szkodliwych odpadów. W wyniku napromieniowania neutronami same elementy konstrukcyjne urządzenia staną się wprawdzie radioaktywne, ale poprzez odpowiedni dobór materiałów powstające w ten sposób odpady będą charakteryzowały się niewielkim (w porównaniu z odpadami z elektrowni uranowych) okresem półrozpadu (rzędu stu lat). Jedną z istotnych cech odróżniających elektrownię termojądrową od istniejącej technologii elektrowni uranowych jest fakt, iż fizyczna natura procesów związanych z produkcją w niej energii, zapewnia że w wypadku jakiejkolwiek awarii wytwarzanie energii się zatrzymuje, więc niemożliwa jest katastrofa taka, jak np. ta, która zdarzyła się w Fukushimie. Od roku 2014 badania w tym kierunku koordynowane są w Unii Europejskiej przez konsorcjum EUROfusion, które opracowało „mapę drogową” dojścia do komercyjnego uzyskiwania energii elektrycznej z fuzji termojądrowej (https://www.euro-fusion.org/eurofusion/roadmap/). Główny kierunek tych badań związany jest z urządzeniami służącymi do utrzymywania gorącej plazmy w polu magnetycznym o nazwie ‘tokamak’. Ze względu jednakże na szereg problemów związanych z naturą tokamaków jak np. impulsowy tryb ich pracy czy specyficzne niestabilności plazmy w nich występujące, prowadzi się równocześnie badania nad alternatywną konstrukcją o nazwie ‘stellarator’. W roku 2015 rozpoczął działanie najnowszy i równocześnie największy eksperyment stellaratorowy na świecie, znajdujący się w Max-Planck-Institut für Plasmaphysik w Greifswaldzie (Niemcy) stellarator „Wendelstein 7-X”. Założeniem tego eksperymentu jest wykazanie, że możliwe jest skonstruowanie przyszłej elektrowni termojądrowej przy pomocy zoptymalizowanego pola magnetycznego o symetrii trójwymiarowej helisy. Wstępne wyniki z dwóch pierwszych kampanii pomiarowych wskazują na sukces tego projektu (np. Beidler, C.D., Smith, H.M., Alonso, A. et al. Demonstration of reduced neoclassical energy transport in Wendelstein 7-X. Nature 596, 221–226 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03687-w ) i osiągnięcie wyników przekraczających założone na tym etapie eksploatacji. Obecnie trwa modyfikacja tego urządzenia, polegająca m.in. na wprowadzeniu aktywnie chłodzonego dywertora, która pozwoli na osiąganie znacznie większych temperatur, gęstości i czasów utrzymania plazmy. Jednym z zasadniczych problemów plazm fuzyjnych jest występowanie w nich zanieczyszczeń, czyli pierwiastków innych niż substraty reakcji fuzji (izotopy wodoru) lub też jej produkty (hel). W przypadku pierwiastków ciężkich istotny jest ich wpływ na bilans energetyczny poprzez wypromieniowanie energii w liniach widmowych stanów związanych. W przypadku zanieczyszczeń lekkimi pierwiastkami ten efekt ma mniejsze znaczenie, zmiany ich koncentracji mogą być jednakże istotnym wskaźnikiem oddziaływania plazmy ze ścianą naczynia plazmowego. Najprostszą, nieinwazyjną metodą monitorowania poziomu zanieczyszczeń jest emisyjna spektroskopia optyczna. Ze względu na fakt, iż w temperaturach występujących w plazmach fuzyjnych obserwuje się wyłącznie jony zanieczyszczeń o wysokiej krotności, obserwowane linie widmowe znajdują się w zakresie ekstremalnego ultrafioletu. Powoduje to z szereg problemów technicznych, związanych m.in. z , niską wydajnością elementów dyspersyjnych dla tych długości fal, silną absorpcją tego promieniowania w dowolnym ośrodku oraz jego trudnościami budowy jego detektorów. Konstruowany, we współpracy z IPP Greifswald oraz IFPiLM w Warszawie, specjalistyczny, dedykowany spektrometr „C/O monitor for Wendelstein 7-X” ma z dużą czułością i dużą rozdzielczością czasową rejestrować zmiany natężenia linii Lyman-α jonów wodoropodobny tlenu, azotu, węgla i boru. |