Sunce iz naše laboratorije - istraživanja na Fizičkom fakultetu u Beogradu

(Ivan Dojčinović)

Čovečanstvo se sa sve većim ekonomskim razvojem našlo pred velikim izazovom – kako sprečiti veliku energetsku krizu koja nam preti i kako fosilna goriva učini nepotrebnim? Kao jedino, opšteprihvatljivo rešenje fizičari nude ovladavanje procesima termonuklearne fuzije. A to znači – stvoriti energiju Sunca u laboratoriji.

Ogroman kondenzator u uglu Laboratorije za fuzionu plazmu Fizičkog fakulteta obezbeđuje dovoljno energije za startovanje magnetoplazmenog kompresora (MPK). Ovaj uređaj najviše liči na rotor motora s elektrodama, kružno raspoređenim oko katode u obliku strelica. Taj oblik je bio neophodan kako bi se omogućilo da plazma dostigne ogromne brzine, a materijal kompresora ostane neoštećen.

Smešten u zaštitnoj komori, pod vakuumom, MPK se aktivira okidačem sa nekoliko metara daljine. Jak prasak i blesak ispunjava laboratoriju. U režimu takozvanog jonskog prenosa struje MPK u komori dostiže ogromne struje pražnjenja. Sve to traje samo 150 mikrosekundi. Mlaz plazme se kroz komoru kreće brzinom od 120 km/s, a potom udara u metu.

– U vakuumu plazma može da pređe veoma velika rastojanja, zbog zamrznutosti magnetnog polja u plazmi. Najsličnija pojava koja postoji u prirodi je plazma koju Sunce tokom erupcija izbacuje u svemir sa svoje površine. Inače, deo te plazme dolazi i do Zemlje, gde magnetnim poljem biva usmeren ka polovima, zbog čega nastaje aurora borealis – objašnjava dr Ivan Dojčinović, predstavnik tima Laboratorije za fuzionu plazmu Fizičkog fakulteta BU koji je pokrenuli inicijativu da se Srbija uključi u izgradnju ITER-a – internacionalnog termonuklearnog eksperimentalnog reaktora u mestu Kadaraš na jugu Francuske.


Ekipa beogradskih naučnika

U pitanju je međunarodni naučnoistraživački projekat koji za cilj ima dokazivanje iskorišćavanja nuklearne energije dobijene procesom fuzije kao efikasnog i "čistog" izvora energije. ITER timu pripadaju: Japan, Indija, Kina, Koreja, Rusija, SAD i Evropska unija.
Radi povezivanja s ITER-om, u Laboratoriji Fizičkog fakulteta biće ispitivane interakcije ubrzane plazme sa materijalima, i to sa berilijumom, volframom i ugljeničnim vlaknima.

– To su materijali koji će biti u neposrednom kontaktu sa plazmom i čija će izdržljivost biti na velikom testu kada eksperimenti u ITER-u počnu. Takozvani tokamak, toroidalna komora sa magnetnim kalemom (a ITAR će biti najveći dosad) ima oblik kifle. Ima jako magnetno polje koje drži plazmu. Ono povremeno, tokom eksperimenata, bude narušeno, pa plazma dolazi do zida komore i oštećuje ga. Naša istraživanja su stoga usmerena na ispitivanje materijala koji bi mogli da "izdrže" udare plazme dovoljno dugo vremena – objašnjava dr Dojčinović.

S dobijenim rezultatima, naši stručnjaci se uključuju u evropske i svetske projekte.

– Tako ćemo postati jedan od dva najaktivnija centra u svetu za ispitivanje interakcije fuzione plazme s materijalima – kaže dr Dojčinović.

Kako bi predstavili dosadašnje rezultate i uspostavili dublje veze, Dojčinović i njegovi mladi saradnici – Ana Kostić, Nikola Stevanović, Ivan Šupić, Sanja Zdolšek i Nikola Božović –bili su u junu ove godine u ITER-u.

– Učestvovanje u ovim istraživanjima otvara nam niz mogućnosti. Pre svega, uključenje Srbije u Euratom, što daje mogućnost priključenja evropskim fuzionim projektima i mogućnosti za saradnju sa Japanom, Rusijom, Kinom i Indijom. I to ne samo na polju istraživanja, već i školovanja kadrova. Naši stručnjaci sarađivaće s najrazvijenijim istraživačkim centrima u svetu, a kadrovi iz Indije i Kine dolaziće kod nas na obuku. Nadamo se da ćemo s tim početi već od jeseni – objašnjava dr Dojčinović.
Fizika plazme se u Srbiji izučava već pola veka. Prof. Jagoš Purić je pokrenuo ideju i uspostavio saradnju sa Sovjetskim Savezom još osamdesetih godina. Prve eksperimente pokrenuo je prof. Milorad Kuraica. Njih dvojica, zajedno sa dr Dojčinovićem okupljeni su u Laboratoriji za fuzionu plazmu Fizičkog fakulteta i Centru za nauku i tehnološki razvoj, zajedno sa grupom mladih naučnika, diplomaca.

Šta je ITER?

ITER (internacionalni termonuklearni eksperimentalni reaktor) baziran je na tokamak konceptu. Gorivo za fuzioni reaktor bi se dobijalo iz vode (deuterijum) i iz litijuma (tricijum). Za odvijanje nuklearne fuzije potrebni su određeni uslovi poput ekstremno visoke temperature od 200 miliona stepeni Celzijusa. Dva su načina da se postignu ovi uslovi: magnetni (koji koristi magnetno i električno polje za zagrevanje i "kanalisanje" vodonikove plazme) i inercioni (koji koristi lasere za zagrevanje i "kanalisanje"). ITER koristi prvi princip. Izgradnja ITER-a je počela pre dve godine i biće završena 2018. godine. Eksperimenti bi trebalo da traju do 2050.

(Napomena: tekst je u potpunosti preuzet iz lista Blic od 12.07.2009.)

Fizički Fakultet Beograd

magnetoplazmeni kompresor

MPK

Ivan Dojčinović

ITER

internacionalni termonuklearni eksperimentalni reaktora

Kadaraš

Ana Kostić

Nikola Stevanović

Ivan Šupić

Sanja Zdolšek

Nikola Božović