Българка ръководи важна част от проекта на най-големия реактор за ядрен синтез

Наука ОFFNews Последна промяна на 26 април 2016 в 10:00 16526 1

Кредит личен архив на А. Енчева

Анна Енчева на строежа – точно където са положени основите на реактора, за интервю пред CNN, октомври 2015

Международният проект ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor - Международен експериментален реактор за термоядрен синтез) в който участват Европейският съюз, Русия, Китай, Корея, Япония, Индия и САЩ е съизмерим по мащаб с проекта на Големия адронен колайдер.

И в изграждането на това грандиозно съоръжение като ръководител на много отговорна част от него работи една българка - Анна Енчева. 

Анна Енчева е родена в Казанлък, възпитаничка на софийския Технически Университет, после работи във ФЕСТО и в технологичен отдел в Института Макс Планк, Германия. Защитава докторска степен с дисертационен труд на тема "Термохидравлично изследване на резбови турболентен ускорител при принудителна конвекция" през 2006г. Спечелила е мястото в ITER с конкурс заради добрата комбинация от научен, инженерен и управленски опит.

Разговаряме с нашата сънародничка - единствения български учен в този най-мащабен енергиен проект.

Може ли да кажете още нещо за научната си кариера и как стигнахте до ITER? Защо точно с енергетика решихте да се занимавате?

Съвсем случайно. Винаги съм искала да стана адвокат като майка ми. В годините на преход между двата строя кандидатствах и получих място в елитен университет в Англия, специалност международно право. Имах и стипендия, но дори родителите ми с много добри професии – адвокат и инженер- кандидат на техническите науки от малък провинциален град, не можеха да си позволят да покрият разноските за общежитие и храна. В последния момент, кандидатствах и ме приеха в специалност Индустриално инженерство към Английския факултет, ТУ-София. От там, след завършването на магистратура и три години работа в индустрията (българското представителство на фирма ФЕСТО), започнах работа към Общество Макс Планк, Институт по физиката на плазмата, Мюнхен, Германия и докторска работа в паралел. След това последваха две години към Института по физика на плазмата в Лозана, Швейцария, като там отговарях за инженерната част на важен проект за ITER и от 2007 пътят ме доведе до самата ITER, за което въобще не съжалявам.

Анна Енчева като носител на специалната награда на EDF(френската агенция по ядрена енергетика) Fem'Energia (Aнна на снимката най-вдясно). Снимка: личен архив на А. Енчева

Награждаването на Анна Енчева със специалната награда на EDF. Снимка: личен архив на А. Енчева

Как върви строителството на ITER ? Ще се спазят ли сроковете?

В сърцето на ITER е Комплексът токамак, 400 000-тонна сграда, съставена от сградите Токамак, Диагностиката и Сградата за тритий.

Размерите на Комплекса на токамака са внушителни, 80 метра височина (включително сутеренни нива), дължина 120 метра и 80 метра ширина, Комплексът на токамака ще доминира на платформата ITER, когато се завърши. Седеметажната сграда ще приюти не само реактора, но също така и повече от 30 различни системи, които са необходими за работа на машината.

Снимка: личен архив на А. Енчева

Комплексът токамак е структура от стоманобетон, положена на антисеизмични изолатори. Покривът е на 60 метра над нивото на земята; сутеренния етаж е около 11 метра под земята.

Строителството ще продължи четири години и ще са необходими 16,000 тона арматурна стомана, 150,000 m³ бетон и 7500 тона стомана за строителни конструкции. Европейската агенция възложи договора за строителни работи през декември 2012 г. на френско-испански консорциум VFR (включващ френски компании VINCI Construction Grands Projets, Razel-Bec, Dodin Campenon Bernard, Campenon Bernard Sud-Est, GTM Sud and Chantiers Modernes Sud, и испанската фирма Ferrovial Agroman).

Договорът за строителство на Комплекса на токамака включва също и изграждането на сградата за сглобяване и инсталиране на компонентите; Сградата на радиочестотно загряване; зони за отопление, вентилация и климатизация; съоръжение за почистване на строителна площадка и много други.

Снимка: личен архив на А. Енчева

След завършването на основите на комплекса токамак през август 2014 г., с дебелина 1.5-метра и площ от 9300 м2, сега се работи върху по-ниските нива на комплекса. Докато строителството продължава, десетки хиляди вградени плочи ще бъдат зазидани в бетона на подовете, стените и таваните на различните нива на сградата, за да се осигури по-късно закрепването на различни компоненти, системи и оборудване.

Сградите, където ще се сглобяват криостата и полоидалните бобини са вече завършени.

Възможно ли е алтернативните технологии за ядрен синтез - например немския стеларатор или варианта на компанията Tri Alpha Energy - да се окажат по-ефективни, предвид че "токамаците" са най-стари като замисъл?

Токамакът и стелараторът са два вида експериментални машини на основата на ядрен синтез, при които плазмата се задържа във вакуумна камера. При стеларатора външни бобини създават завъртени магнитни линии около вакуумната камера с цел да задържат плазмата. При токамака има два вида магнити, външни, които обграждат вакуумната камера и вътрешен трансформатор, който движи тока в плазмата чрез пулсове, създавайки завъртени магнитни линии.

Основния недостатък на стеларатора са големите изисквания за допуски при инсталирането и производството на компонентите; магнитните линии трябва да са изключително точни (десетки от мм) и това се постига много трудно заедно с много сложната форма на бобините.

Токамакът, от друга страна, е най-успешната концепция на ядрен синтез, тоест е най-близко до постигане на всички условия за ядрен синтез. Но основният проблем тук е възможността от появата на разпадане на плазмата (disruptions) поради режима на работа – пулсен режим. Реактор от такъв тип изисква да работи в непрекъснат режим и да има контрол върху разпадането на плазмата. Защото, ако има разпадане на плазмата, ядреният процес прекъсва.

Проектът Tri Alpha Energy е частен проект, финансиран от инвеститори, недобре известен на широката публика, поради секретния си начин на работа и вероятно участие във военни проекти. До момента няма ясни доказателства, че може да е по-успешен от това, което ние правим.

Какви са предимствата на ITER ? Промени ли се нещо в първоначалния проект в хода на изграждането му?

Организацията ITER официално е регистрирана като такава от края на 2007 година. Основната й характеристика е, че почти 90% от изработването на компонентите и строежа й е разпределено между седемте страни-участнички, Европейския съюз, Русия, Китай, Корея, Япония, Индия и САЩ. Общата й стойност е приблизително 7826 милиона евро, но реалната й търговска цена ще е по-висока.

Управлението й става не само чрез централния екип, който се намира в Кадараш, Франция, но и чрез агенциите на страните-участнички. Това затруднява сравнително много процеса на вземане на добри технически решения и често политическата принадлежност и интереси има голям превес. Това според мен е най-големият проблем, който от своя страна води и до удължаване на сроковете по строежа и изработката на компонентите.

Каква е ролята Ви в проекта и строителството?

След като 5 години работих към отдел Диагностика, като отговарях за инженерната част на всички, около 45, диагностични системи, от юни 2013 ми предложиха да ръководя Проекта по бобините (направени от проводник с минерална изолация), вътре в самата машина. Това е много важна система, без която машината не може да работи. Тези бобини стабилизират плазмата в горно и долно положение и ограничават появата на локални изригвания на плазмата, които могат да разрушат компонентите в досег с нея. От технологична и инженерна гледна точка е много интересен проект и най-голямото предимство е, че е една от малкото системи, която ще бъде с директен договор между ITER и доставчика, защото е система, която бе въведена по-късно.

Не смятате ли, че разпространеното увлечение по "зелена" енергия вече направи така, че да обезсмисли подобни проекти?

Един от основните недостатъци на всички до момента съществуващи алтернативни енергийни източници е невъзможността им да покрият все повече нарастващите нужди от електроенергия за домашни и индустриални цели.

Основните предимства на реакторите на базата на ядрения синтез, ако заработят успешно са:

  • Отделя се около 4 милиона повече енергия в сравнение с нормалните източници, като газ, въглища, нефт;
  • Основното гориво при ядрения синтез е широко разпространено и е неизчерпаемо – деутерий може да се дестилира от всякакъв вид вода;
  • Ядреният синтез не отделя въглероден диоксид или други газове в атмосферата. Основният му продукт е хелий, който е инертен и нетоксичен газ;
  • Активността на компонентите при тази реакция е много ниска и материалите могат да се рециклират и използват отново след 100 години;
  • Мощността на такива реактори ще е сравнима като тази на традиционните ядрени реактори (между 1 и 1.7 гигавата). Средната цена на киловатчас електроенергия ще е също подобна, като ще бъде малко по-скъпа в началото, както при въвеждането на всяка нова технология.

Имат ли основание някои да се страхуват от ядрената енергетика по принцип?

Страховете са обясними, те идват от крайностите на този ядрен процес – да се използва едновременно като оръжие и средство за енергия. Изисква се много малко енергия, за да се разделят два атома и да се създаде верижна реакция, на чийто принцип се основават традиционните ядрени централи. Тази реакция отделя също високи радиоактивни частици. Радиоактивните отпадъци са много опасни. Въпреки, че няколко страни, в това число и Франция, имат много добра традиция в това отношение, други страни след Чернобил, Three Mile Island, Фукушима са вече резервирани към използването на този тип енергия.

Накратко, ако ядрената реакция не е контролирана, реакторът експлоатира или се разтапя и става една голяма купчина от радиоактивни отпадъци. Отделят се милиони радиоактивни частици във въздуха, земя, вода. За сравнение, ако ядреният синтез загуби контрол, основните и важни компоненти – висока температура и плътност на плазмата се загубват и процеса спира. Ядреният синтез създава много малко радиоактивни отпадъци и то в самата близост до реактора. В пъти е по-сигурно да се използва ядрен синтез за производство на електроенергия.

Страница на статията : 0102
Виж още за:
Най-важното
Всички новини

Още от Физика

Коментари

За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!