EUROfusion_NCBJ-JET1

 

Barwy i godło Rzeczypospolitej

DOFINANSOWANO ZE ŚRODKÓW BUDŻETU PAŃSTWA

Wspólny Program Fuzji Jądrowej
(akronim: EUROfusion_NCBJ-JET1)

Dofinansowanie: 51 442 zł

Całkowita wartość: 90 257 zł

Opis zadania:

W ramach programu „Projekty Międzynarodowe Współfinansowane” (dalej „program PMW”) realizowany był projekt międzynarodowy współfinansowany pt.: „Wspólny Program Fuzji Jądrowej” (akronim: EUROfusion_NCBJ-JET1) w ramach międzynarodowego programu HORYZONT 2020 EURATOM (H2020-Euratom) na podstawie umowy zawartej z Komisją Europejską o numerze 633053. Kontynuowane były badania naukowe oraz prace rozwojowe związane z europejskim programem fuzji termojądrowej.

Konsorcjum EUROfusion, którego Polska jest członkiem, ma na celu badania i rozwój technik fuzji jądrowej dla potrzeb wytwarzania energii elektrycznej. Prezentowany projekt jest częścią europejskiego programu badawczego obejmującego prace nad poszukiwaniem źródeł energii w oparciu o reakcje syntezy jądrowej. Celem tego programu jest uzyskanie energii elektrycznej w elektrowni DEMO (Demonstration Fusion Power Plant) w roku 2050. DEMO ma być pierwszym reaktorem termojądrowym produkującym energię elektryczną. Powstanie prototypowego reaktora termojądrowego ITER („droga” po łacinie) budowanego przez międzynarodowe konsorcjum w Cadarache we Francji jest istotnym krokiem na drodze do realizacji tego celu.

Badania i rozwój technik w zakresie fuzji jądrowej obejmują nie tylko badanie plazmy (zjonizowanej materii o stanie skupienia przypominającym gaz), w której następuje reakcja syntezy lekkich jąder wodoru (deuteru i trytu, D-T), ale także opanowanie technologii niezbędnych do działania elektrowni, jak również do opracowania materiałów odpornych na ekstremalne warunki panujące we wnętrzu reaktora. Neutrony oraz promieniowanie gamma są istotnymi produktami tej reakcji. Przewidywana intensywność strumienia neutronów oraz kwantów gamma powstających w planowanych reaktorach termojądrowych jest na tyle duża, że konieczne jest badanie uszkodzeń radiacyjnych materiałów użytych do konstrukcji w czasie odpowiadającym eksploatacji reaktora termojądrowego.

Zmodernizowane detektory, przygotowane w poprzednich latach przez zespół z NCBJ, zostały zainstalowane na tokamaku JET zarówno w kamerze promieniowania gamma (Gamma-ray Camera), jak i spektrometrze promieniowania gamma (Gamma-ray Spectrometer). Te systemy detekcyjne zapewniają dobrą zdolność rozdzielczą (5% dla energii promieniowania gamma wynoszącej 0.622 MeV), a także pozwalają na pomiary promieniowania gamma w zakresie energii od kilku keV do kilkunastu MeV. Są m.in. wykorzystywane do badania wytwarzania elektronów ucieczki, tzw. „runaway electrons”. Prace te przyczyniają się do zrozumienia fizyki elektronów ucieczki, co jest istotne do modelowania tych zjawisk w budowanym reaktorze ITER.

W 2021 roku prowadzone były prace dotyczące wykorzystania diagnostyk promieniowania gamma oraz promieniowania rentgenowskiego dla potrzeb kampanii deuter‑tryt (D‑T) na tokamaku JET.

Wykonano symulacje Monte Carlo odpowiedzi detektorów na promieniowanie gamma, ze szczególnym uwzględnieniem promieniowania o energii około 16 MeV.

Wysokorozdzielcza spektroskopia rentgenowska jonów helopodobnych jest przydatnym narzędziem do określania temperatury jonowej i elektronowej plazmy, jej prędkości rotacji, stężeń zanieczyszczeń metalicznych i efektywnego ładunku w reaktorach termojądrowych typu tokamak. Badania prowadzone w ramach niniejszego projektu dotyczyły efektu nakładania się dielektronowych satelitów n≥3 pochodzących od jonów Ni25+ z linią rezonansową „w” pochodzącą od jonu Ni26+ oraz efektu silnej rotacji toroidalnej plazmy.

Uzyskane wyniki przedstawiono w prezentacjach oraz publikacjach:

  1. Karol Kozioł, Jacek Rzadkiewicz, „Collisional-Radiative Modelling of high-resolution X-ray spectra emitted by Ni ions from JET plasmas”, 2021–03–26, seminarium zdalne, JET Culham (Wielka Brytania)
  2. Jacek Rzadkiewicz, Karol Kozioł, „Ion temperature measurements in high rotation discharges by means of KX1 diagnostic at JET”, 2021–04–28, seminarium zdalne, JET Culham (Wielka Brytania)
  3. Karol Kozioł, Jacek Rzadkiewicz, „Ion temperature spectroscopic measurements in high rotation discharges by means of X-ray diagnostic at JET” (https://agenda.infn.it/event/20740/book-of-abstracts.pdf, strona 33, wcześniejszy tytuł: „Verification of Ni ion dielectronic satellite structure in JET plasma diagnostic for low and high plasma rotation”), komunikat na konferencji International Conference on Diagnostics For Fusion Reactors (ICFRD2020), 6–10.09.2021, Varenna (Włochy), https://agenda.infn.it/event/20740/
  4. Karol Kozioł, Andrzej Brosławski, Ashwin Patel, Henri Weisen, Jacek Rzadkiewicz and JET Contributors, „Ion temperature spectroscopic measurements in high rotation discharges by means of x-ray diagnostic at JET”, publikacja wysłana do druku w czasopiśmie Journal of Instrumentation
  5. Izabella Zychor, „Wspólny Program Fuzji Jądrowej (akronim: EUROfusion_NCBJ-JET1) JET1 campaigns”, seminarium (tryb zdalny), Narodowe Centrum Badań Jądrowych, Świerk, 6.12.2021
  6. Izabella Zychor „Scintillator response to 16.4 MeV gamma-rays – Monte Carlo simulations”.