Naukowcy i inżynierowie z ośmiu krajów, m.in. z Polski, zademonstrowali zastosowanie laserów na tokamaku Joint European Torus (JET) – poinformowała Ewa Nowacka, rzeczniczka Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy (IFPiLM), w przesłanym PAP w środę komunikacie.

Tokamak – urządzenie do przeprowadzania kontrolowanej reakcji termojądrowej – to cewka w kształcie podobnym do obwarzanka, utworzona z jednego odcinka ciasno nawiniętego przewodu.

W eksperymencie zastosowano spektroskopię rozkładu indukowanego laserem (LIBS). To technika analityczna wykorzystująca laser o dużej mocy do pomiaru składu materiału. Jej wdrożenie na JET odbyło się przy użyciu zdalnie sterowanego systemu robotyki.

Badacze udowodnili, że wykorzystanie laserów to opłacalna technologia pomiaru retencji paliwa termojądrowego w przyszłych reaktorach fuzyjnych. Na skierowanych w stronę plazmy elementach tokamaka wykryto izotopy wodoru z mieszanki paliwowej deuteru i trytu (D-T).

„Eksperyment był ukoronowaniem prowadzonych od kilkunastu lat wysiłków nad stworzeniem metody pomiaru retencji paliwa oraz akumulacji zanieczyszczeń w ścianach reaktorów termojądrowych takich jak ITER (ang. International Thermonuclear Experimental Reactor – Międzynarodowy Eksperymentalny Reaktor Termonuklearny we Francji). W badaniach tych Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy od początku odgrywał ważną rolę, która teraz skupi się na opracowaniu modeli sztucznej inteligencji w celu analizy pomiarów LIBS w czasie rzeczywistym” – powiedział cytowany w komunikacie dr Paweł Gąsior z Zakładu Badań Plazmy Termojądrowej w IFPiLM.

Tokamak JET może wytwarzać duże ilości energii w reakcjach termojądrowych. Wykorzystywana w jego pracy wysokowydajna mieszanka paliwowa D-T będzie stosowana w przyszłych elektrowniach termojądrowych.

Cytowany w komunikacie Jari Likonen, główny naukowiec w Fińskim Centrum Badań Technicznych, wyjaśnił działanie zastosowanej technologii: „LIBS działa poprzez szybkie wystrzeliwanie wiązki lasera na powierzchnię płytki lub innego elementu. Generuje to małą plazmę zawierającą atomy, jony i wolne elektrony emitujące światło, które jest mierzone za pomocą spektrometru”.

Technologia LIBS jest już stosowana m.in. w analizie geologicznej w eksploracji kosmosu, diagnostyce znalezisk archeologicznych albo badaniu dyfuzji metali w ogniwach fotowoltaicznych.

„Powstała technologia jest zwarta, lekka, niezawodna i solidna na tyle, by umożliwić wykonanie setek pomiarów na JET” – ocenił cytowany w dokumencie dr Salvatore Almaviva, ekspert w dziedzinie metrologii laserowej w ENEA, Włoskiej Narodowej Agencji Nowych Technologii, Energii i Zrównoważonego Rozwoju Gospodarczego.

Czujnik LIBS zamontowano na zdalnie sterowanym systemie robotycznym JET, zaprojektowanym do zadań konserwacyjnych, naprawczych i diagnostycznych w środowisku radioaktywnym. Dr Almaviva dodał: „Za pomocą jednego strzału lasera czujnik może wykryć wszystkie pierwiastki chemiczne obecne w analizowanej płytce lub elemencie oraz w ograniczony sposób ich izotopy”.

Wyniki prac zostaną zaprezentowane w maju br. podczas konferencji 20th International Conference on Plasma-Facing Materials and Components for Fusion Applications w Słowenii.

W międzynarodowej współpracy oprócz polskich naukowców wzięły udział zespoły badawcze z Finlandii, Niemiec, Włoch, Estonii, Łotwy, Słowacji i Wielkiej Brytanii. To kraje należące do EUROfusion, konsorcjum zaangażowanego w badania i rozwój energii termojądrowej.

Partnerami projektu są: ENEA, Italian National Agency for New Technologies, Energy and Sustainable Economic Development (Włochy), Forschungszentrum Jülich (Niemcy), VTT Technical Research Centre of Finland Ltd, United Kingdom Atomic Energy Authority. Prace zespołu wspierają: Comenius University of Bratislava (Słowacja), Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy, IFPiLM (Polska), Institute of Solid State Physics, University of Latvia, University of Tartu (Estonia).(PAP)

abu/ bar/