CENTRUL DE CERCETARE HYPERION

Untitled Document

Contract 71-002/2007

OBIECTIVE GENERALE:
Proiectul se incadreaza in obiectivele programului 4 in felul urmator
- directia 7: Materiale, procese si produse inovative

- 7.4: Tehnologii nucleare,

- 7.4.4: Tehnologii energetice avansate, bazate pe fisiune si fuziune nucleara.

Scopul urmarit este efectuarea de cercetari teoretice si experimentale in vederea obtinerii de rezultate, metode si produse informatice originale in domeniul fizicii si tehnologiei unor componente aflate in faza de studiu ale celei mai importante surse de energie pentru viitorul apropiat: energia de fuziune nucleara. Se urmareste clarificarea unor probleme extrem de importante pentru fizica aplicata: transferul de caldura la temperaturi criogenice, radiatia plasmei fierbinti (radiatie care prin pierderile de energie impiedica autointretinerea reactiei de fuziune), crearea de modele si programe de calcul complexe care sa explice comportamentul plasmei. Dupa cum se stie, astfel de probleme se afla inca in faza de cercetare si trebuiesc rezolvate cu prioritate in vederea implementarii cat mai rapide a tehnologiei de fuziune. Intentionam sa continuam si sa valorificam progresele actuale in studiul mecanismelor fundamentale tratate de regula in mod general, prin adaptarea rezultatelor respective pe aspectele specifice conditiilor de functionare ale reactorilor de fuziune nucleara.

In acest scop, cercetarea teoretica trebuie canalizata spre cazurile concrete ale plasmei termonucleare si instalatiilor criogenice aferente.

Dupa cum se stie in noiembrie 2006 s-a semnat la Paris ultimul acord ITER la care si Romania este parte.

ITER a fost proiectat ca o instalatie experimentala capabila sa functioneze in conditii de operare nominale in care puterea de fuziune de aprox.500 MW este prevazuta a fi furnizata pe parcursul a 400 s.

Unele dintre cele mai importante componente ale instalatiei ITER sunt unitatea centrala Tokamak, sistemele de racire, sistemele de instrumentatie si control, precum si de monitorizare a radiatiei.. Reactorul de fuziune este proiectat sa functioneze in regim de temperaturi inalte, de peste 100 milioane de Kelvin, plasma fiind confinata cu ajutorul unui camp magnetic intens creat de electromagneti supracoductori care trebuie mentinuti la o temperatura de 3,7 K. Tehnologia din zilele noastre a permis construirea de instalatii criogenice care sa asigure functionarea electromagnetilor superconductori in regim stabil in conditiile si parametrii proiectati.

Dupa cum se prevede in documentele europene recente referitoare la ITER, dintre care mentionam CONTENT OF PROGRAMME AND CALLS IN 2007 in care se precizeaza (topic : Fusion-2007-7.1 : Fusion Education) ca tematica pentru anul 2007 va viza ridicarea calificarii in fizica si ingineria plasmei de fuziune precum si imbunatatirea interpretarii experimentelor de fuziune, descrierii interactiilor sistemelor atomice cu radiatia electomagnetica (imprastiere Rayleigh si Compton) si implicit a performantelor diagnozei spectroscopice a plasmei de fuziune din instalatiile Tokamak ale ITER (topic : Fusion-2007-7.3 : Atomic data and modelling in support of fusion plasma modelling and diagnostics).

Rezultatele importante obtinute de colective din tara noastra in domeniul fizicii teoretice ne indreptatesc sa consideram ca putem aduce contributii sustenabile si in acest domeniu de mare complexitate, ceea ce ar mari semnificativ prestigiul cercetarii romanesti si ar conduce la integrarea rapida a Romaniei in structurile de cooperare internationala in directia exploatarii acestei surse energetice de mare viitor.


Obiective generale: Cercetari teoretice si experimentale avansate, concretizate in publicatii la nivel de varf (ISI), vizand obtinerea de tehnologii si metode pentru rezolvarea unor probleme complexe existente in domeniul energiei de fuziune nucleara.

I. Obiective specifice pentru partea de proiect privitoare la studiul pierderilor de energie in plasma sunt:

- Studiul mecanismelor de racire a plasmei de fuziune prin procese radiative: radiatia de franare, recombinare radiativa, recombinarea dielectronica ;

-Obtinerea de rezultate originale privind pierderea de energie prin radiatie de franare a electronilor din plasma cu distributie maxwelliana dupa viteze;

- Obtinerea de rezultate originale pentru disiparea si schimbul de energie in plasma fiebinte prin procese inelastice de tip recombinare radiativa;

-Elaborare de programe numerice si simbolice originale pentru calculul marimilor implicate in mecanismele de racire a plasmei;

II. Obiective specifice pentru partea de proiect privitoare la instalatiile criogenice sunt:

-Promovarea unor modele de calcul complexe pentru transferul de caldura la temperaturi joase in instalatiile criogenice de lichefiere heliu;

- Promovarea unor produse informatice pentru calculul transferului de caldura si al pierderilor de exergie, particularizate pe instalatii de lichefiere heliu; Aceste aplicatii informatice vor fi realizate cu softurile Fluent 6.2, Gambit 2.1, Labview 7, CATIA V5;

- Studii privind transferul de caldura si masa intr-un sistem de purificare heliu ce urmeaza a fi utilizat intr-o instalatie de lichefiere heliu, respectand cerintele acestei instalatii;

- Validarea produselor informatice realizate cu ajutorul unor date experimentale obtinute din testele ce se vor realiza pe o instalatie de lichefiere heliu;

- Promovarea unei metode de optimizare a functionarii instalatiei criogenice bazate pe calculul pierderilor de exergie pe componentele instalatiei.

Studiul proceselor energetice din masinile si instalatiile termice se face considerand energia atat din punct de vedere cantitativ, cat si calitativ. Astfel, abaterile de la conditiile de reversibilitate a proceselor termodinamice afecteaza negativ performantele masinilor si instalatiilor in care se desfasoara aceste procese.
Rezulta ca valoarea de utilizare a unei energii depinde nu numai de cantitatea acesteia, ci si de gradul ei de transformabilitate intr-o forma ordonata de energie cum este energia mecanica sau cea electrica.
Studiul conditiilor in care pierderile de energie sunt minime, atunci cand se urmareste atingerea temperaturilor joase, este justificat de faptul ca, odata cu scaderea temperaturii, necesarul de energie creste rapid.
Implementarea acestor metode va permite atingerea nivelului de compatibilitate si competitivitate necesar pentru integrarea unitatilor de cercetare cu preocupari in domeniul criogeniei din Romania si din aria europeana de cercetare.
Promovam acest proiect pentru a ne alinia la cerintele actuale ale programelor europene din domeniul fuziunii nucleare, pe o tematica in care avem o experienta importanta.