Celem projektu SIBAF jest szybsze i wydajniejsze badanie nowych materiałów na potrzeby przyszłych elektrowni termojądrowych
Centrum Helmholtza GSI ds. Badań Ciężkich Jonów oraz Międzynarodowe Centrum Akceleratorów FAIR w Darmstadt otrzymują znaczne dofinansowanie na badania nad syntezą jądrową. Federalne Ministerstwo Badań Naukowych, Technologii i Przestrzeni Kosmicznej (BMFTR) przeznacza łącznie 9,7 mln euro w ciągu trzech lat na nowy projekt SIBAF. Z tej kwoty 8,1 mln euro zostanie przeznaczone na działalność GSI i FAIR.
SIBAF to skrót od „Superconducting Ion Accelerator as a Basic Technology for Fusion Research” (Nadprzewodzący Akcelerator Jonów jako Podstawowa Technologia Badań nad Fuzją). Celem projektu jest zbudowanie infrastruktury akceleratorowej, która umożliwi szybsze badanie i kwalifikację nowych materiałów do przyszłych elektrowni termojądrowych. Projekt jest koordynowany przez GSI/FAIR, a Uniwersytet Goethego we Frankfurcie jest kolejnym partnerem.
Materiały muszą wytrzymać ekstremalne warunki
Jednym z głównych wyzwań technologicznych w rozwoju elektrowni termojądrowych jest znalezienie odpowiednich materiałów. Muszą one wytrzymywać ekstremalnie wysokie temperatury i intensywne promieniowanie neutronowe przez długi czas.
Eksperymenty z neutronami pozostają niezbędne w badaniach naukowych, ale są kosztowne i możliwe do przeprowadzenia jedynie w kilku instytucjach na świecie. SIBAF uzupełnia to podejście, napromieniowując materiały ciężkimi jonami. Pozwala to na szybsze generowanie uszkodzeń radiacyjnych w precyzyjnie kontrolowanych warunkach. Jednocześnie zmniejsza się aktywacja badanych próbek, co ułatwia późniejszą analizę.
Akcelerator HELIAC jest w dalszym ciągu rozwijany
Nadprzewodzący akcelerator fal ciągłych HELIAC – „liniowy akcelerator Helmholtza” – będzie dalej rozwijany na potrzeby tych badań. Części akceleratora są już budowane na terenie kampusu GSI/FAIR.
Specjalistyczny system napromieniowania zostanie opracowany na bazie pierwszego kriomodułu HELIAC i istniejącego iniektora wysokonaładowanego HLI. Funkcje obejmują kontrolowane temperaturowo środowiska próbek i zautomatyzowaną obsługę próbek.
Połączenie technologii nadprzewodzących akceleratorów z nowymi metodami napromieniowania i charakteryzacji materiałów powinno umożliwić szybsze, bardziej powtarzalne i energooszczędne badania potencjalnych materiałów do syntezy jądrowej. GSI/FAIR i Uniwersytet Goethego wspólnie dążą do przekształcenia HELIAC w unikalną infrastrukturę do kwalifikacji materiałów do syntezy jądrowej z wykorzystaniem wiązek jonów, jedyną tego typu w Europie.
„Praktyczne zastosowania” technologii akceleratorowej
Koordynatorem projektu SIBAF jest dr Maksym Miski-Oglu, kierownik grupy badawczej cw-Linac w GSI/FAIR. „SIBAF przełoży wiedzę specjalistyczną w zakresie technologii nadprzewodzących akceleratorów liniowych, gromadzoną przez wiele lat, na praktyczne zastosowania” – wyjaśnia Miski-Oglu. Rozwój ten może zatem bezpośrednio wesprzeć poszukiwania odpowiednich materiałów do przyszłych elektrowni termojądrowych.
Profesor María Eugenia Toimil-Molares, kierownik ds. badań materiałowych, postrzega nowe urządzenie do napromieniowania jako ważne uzupełnienie istniejącej infrastruktury badawczej. Ciągłe napromieniowanie falami ciężkimi jonami umożliwia szybszą i lepiej kontrolowaną akumulację uszkodzeń, a tym samym może znacząco przyczynić się do kwalifikacji nowych materiałów.
Znaczenie dla przyszłych technologii energetycznych
Profesor Thomas Nilsson, dyrektor naukowy GSI i FAIR, uważa, że dofinansowanie jest również dowodem na rosnące znaczenie badań naukowych prowadzonych w Darmstadt nad nowymi technologiami energetycznymi.
„SIBAF znacząco przyspieszy rozwój i kwalifikację materiałów do zastosowań w fuzji jądrowej, oferując jednocześnie doskonałe możliwości szkoleniowe dla kolejnego pokolenia naukowcówi inżynieróww dziedzinie technologii akceleratorowych i fuzji jądrowej” – powiedział Nilsson. Projekt wzmocni również wkład Niemiec w międzynarodowe badania nad fuzją jądrową.
Konsorcjum pragnie również wyrazić wdzięczność Profesorowi Winfriedowi Barthowi za wkład w koncepcję, przygotowanie i wstępne złożenie wniosku projektowego.
Część programu finansowania „Fuzja 2040”
SIBAF otrzymuje wsparcie w ramach wytycznych finansowych „Podstawowe technologie syntezy jądrowej – w drodze do elektrowni termojądrowej”. Finansowanie to wspiera kluczowe technologie niezbędne do budowy i eksploatacji przyszłych elektrowni termojądrowych.
Wytyczne są częścią programu „Fuzja 2040 – Badania nad drogą do elektrowni termojądrowej”. Jego celem jest stworzenie naukowych i technologicznych podstaw niezbędnych do budowy i eksploatacji pierwszej elektrowni termojądrowej w Niemczech. Badania nad syntezą jądrową są również elementem Agendy High-Tech rządu federalnego Niemiec.
(DARMSTADT – RED/GSI)
Zdjęcie główne: Pierwszy kriomoduł CM1 firmy HELIAC: Przez prostokątne drzwi widoczne są nadprzewodzące solenoidy i komory. Zdjęcie: GSI
