Transfer domaćeg znanja u fuzijsku energetiku kao potencijalni pokretač gospodarstva

IFMIF-DONES europskije  strateški projekt vrijedan 707 milijuna eura kojemu je cilj izgradnja istraživačke infrastrukture međunarodnog uređaja za ozračivanje fuzijskih materijala. Kao španjolsko-hrvatska inicijativa, 2018. je uvršten među projekte ESFRI-a, strateški važne za EU. Republika Hrvatska će za IFMIF-DONES isporučiti opremu proizvedenu u RH u vrijednosti 5 posto projekta, odnosno oko 35 milijuna eura. To znači da će Hrvatska osigurati komponente IFMIF-DONES-a kao nenovčani doprinos do 5 posto vrijednosti izgradnje IFMIF-DONES-a, u skladu s proračunskim ograničenjima i korištenjem sredstava u sklopu Nacionalnog programa za otpornost i opravak te strukturnih fondova EU europskih fondova.

Fuzijska istraživanja u sklopu IFMIF-DONES-a koordinira zagrebački Institut Ruđer Bošković pod vodstvom dr. sc. Tončija Tadića, a u projektu su partneri Institut za fiziku, Prirodoslovno-matematički fakultet, Fakultet strojarstva i brodogradnje te Metalurški fakultet Sveučilišta u Zagrebu kao i Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnjeSveučilišta u Splitu.

VELIKA PRILIKA ZA TVRTKE I STRUKU

Za veliki doprinos Hrvatske u ovom projektu ključan je bio upravo dr. sc. Tonči Tadić, koji je na nedavnom Hrvatsko-španjolskom forumu podsjetio kako je sporazum kojim je projekt IFMIF-DONES dobio zeleno svjetlo potpisan još u ožujku ove godine te je tada taj korak označen kao vrhunac ovogeuropskog fuzijskog projekta. Na spomenutom Forumu, u nazočnosti predsjednika Republike Hrvatske Zorana Milanovića i Njegovog Veličanstva španjolskog kralja Filipa VI., potpisan je Memorandum o razumijevanju između Ministarstva znanosti i obrazovanja Republike Hrvatske i Ministarstva znanosti i inovacija Kraljevine Španjolske. Na temu suradnje u Programu IFMIF-DONES koji je dio fuzijske strategije Europske unije.

Španjolska osigurava 50 posto vrijednosti IFMIF-DONES-a u vrijednosti od 350 milijuna eura u komponentama i gradnji, dok 25 posto vrijednosti IFMIF-DONES-a osigurava Europska Komisija kroz EU agenciju Fuzija za Energiju (F4E). Očekuje se da ostatak sredstava u novcu ili u komponentama osiguraju zainteresirane članice EU, obzirom da je u pripremnom projektu IFMIF-DONES PreP i u Radnoj skupini Euratoma za IFMIF-DONES sudjelovalo još 11 članica EU, koje su iskazale interes za donacije komponenti ili za sufinanciranje operativnih troškova. Očekuje se ujedno i sudjelovanje Japana u ovom projektu.

Treba se organizacijski prilagoditi, i na Institutu Ruđer Bošković, i na ostalim ustanovama koje sudjeluju, za deset godina gradnje i trideset godina eksploatacije projekta
Tonči Tadić

Donacijom opreme u iznosu od pet posto vrijednosti projekt.a Hrvatska stječe pravo na pet posto eksperimentalnih kapaciteta na ovom jedinstvenom uređaju, što možemo poslije koristiti kao ulog za buduću znanstvenu suradnju s drugim članicama EU-a, odnosno sa zemljama izvan EU-a. Štoviše, budući da IFMIF-DONES ne znači samo uređaj u Granadi nego i istraživački program na uređajima za potporu u zemljama partnerima, u Hrvatskoj će biti instalirani uređaji za potporu IFMIF-DONES-u u vrijednosti od 20 milijuna eura, također financirani iz strukturnih fondova EU.

Jedan od uređaja za potporu IFMIF-DONES-u je DiFU komora s dva snopa iona za ozračavanje fuzijskih materijala u IRB-u, kakvu osim Hrvatske u Europi posjeduju još samo Francuska, Britanija i Njemačka, dok SAD ima svega dva slična uređaja.

Nadalje, ovim potpisom Hrvatska omogućava svojim kompanijama sudjelovanje i na javnim natječajima za komponente IFMIF-DONES-a koje će raspisati Španjolska, bilo kao izravni ponuđači ili kao podizvođači i partneri španjolskih kompanija.

– Ovo je zapravo prvi projekt te veličine u kojem Hrvatska posve ravnopravo sudjeluje i u koji je, zajedno sa Španjolskom, uključena od samog početka. Zajedno smo napraviti kandidaturu da ovaj projekt postane dio  ESFRI Roadmapa (ESFRI – European Strategic Forum on Research Infrastructures). Nažalost, to je i jedini hrvatski ESFRI projekt, iako bi ih moglo biti više, objašnjava za Universitas dr. sc. Tonči Tadić sa Zavoda za eksperimentalnu fiziku Instituta Ruđer Bošković

PRIMJENA ISTRAŽIVANJA I INOVACIJA

O ulozi Metalurškog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu u projektu DONES više nam je rekla prof. dr. sc. Zdenka Zovko Brodarac. Prepoznavši kompetencije i reference Metalurškog fakulteta i pojedinih istraživača u segmentu razvoja i karakterizacije materijala neophodnih za izgradnju reaktora, pozvani su aktivno sudjelovati u prijavi i provedbi projekta, pojašnjava nam prof. Zovko Brodarac, donedavna dekanica sisačkog Metalurškog fakulteta (SIMET):

–  Metalurška proizvodnja smatra se jednim od pokretača svjetskog gospodarstva. Time je i Metalurški fakultet prepoznao nišu izvrsnosti u opremanju ustanove visokosofisticiranom opremom kroz projekte Centar za ljevarstvo – SIMET i VIRTULAB – Integrirani laboratorij za primarne i sekundarne sirovine, oba financirana iz Europskog fonda za regionalni razvoj, Operativnog programa Konkurentnost i kohezija (2014-2020.) i ukupne vrijednosti od 55. mil. HRK.

Proizvodne djelatnosti i obrazovanje čine temelj razvoja svake države te je i strategiju razvoja nužno osloniti upravo na izvrsne mlade ljude koji stjecanjem znanja na Metalurškom fakultetu te istraživačkim pristupom obogaćuju Republiku Hrvatsku specifičnim znanjima, vještinama i kompetencijama. Sve se to ogleda u strateškim pravcima Metalurško inženjerstvo, Metalni materijali te Sigurnost, zdravlje na radu i radni okoliš. Izvrsnost se temelji na ulaganju u visokosofisticiranu opremu kao potencijal postizanja novih i/ili inovativnih znanja, kreativnosti te prepoznatljivosti na europskoj istraživačkoj karti.

Ulaganjem u organizacijsku reformu i infrastrukturu u sektoru istraživanja, razvoja i inovacija, nastoji se povećati sposobnost sektora za provođenje istraživanja vrhunske kvalitete i zadovoljavanje potreba gospodarstva, a sve to doprinosi jačanju gospodarstva primjenom istraživanja i inovacija.

Proizvodne djelatnosti i obrazovanje čine temelj razvoja svake države te je i strategiju razvoja nužno osloniti upravo na izvrsne mlade ljude koji stjecanjem znanja na Metalurškom fakultetu te istraživačkim pristupom obogaćuju Republiku Hrvatsku specifičnim znanjima, vještinama i kompetencijama
Zdenka Zovko Brodarac

Globalno tržište, pa tako i izgradnja reaktora DONES, zahtijeva optimizaciju postojećih tehnologija i racionalizaciju troškova proizvodnje. Svrsishodnost Centra za ljevarstvo – SIMET ogledat će se stoga u ciljanim istraživanjima u razvoju materijala i transferu tehnologija prema partnerima iz realnog sektora pod motom od ideje do gotovog proizvoda. Aktivnosti bi bile usmjerene u tri osnovna smjera: dizajniranje inovativnih materijala prema specifičnim zahtjevima tržišta, odnosno proizvođača, te karakterizacija sintetiziranog ili inoviranog materijala prema specifičnim poboljšanim i/ili zahtijevanim svojstvima konačnog proizvoda, zatim razvoj proizvoda primjenom sofisticiranih CAD/CAE razrade procesa lijevanja i skrućivanja te predviđanje potencijalnih grešaka. Razvojem proizvoda uz izradu prototipa i alata, naglasak je postavljen na inovacije i optimizaciju procesa i postupaka proizvodnje:

– Važna komponenta sudjelovanja u ovakom projektu je i cjeloživotno učenje, kroz koje je namjera približiti studentima, stručnjacima iz gospodarstva i svim zainteresiranim dionicima sofisticiranu opremu i istraživanja te na istima utemeljeno znanje. Štio će pak  omogućiti razvoj inženjerskih vještina, inovativnost i inventivnost u rješavanju projektnih zadataka i time lansirati globalno kompetentne stručnjake u područje metaloprerađivačke industrije i djelatnicima metalurških poduzeća.

Dizajniranje i razvoj proizvoda uz izradu prototipa, stavlja naglasak na inovacije i optimizaciju procesa i postupaka proizvodnje uz ciljane ishode istraživanja i razvoja s pažljivo odabranom opremom jedinstvenom u Republici Hrvatskoj čiji doprinos razvoju materijala i tehnologija je prikazan shematskim prikazom istraživačkih metoda i tehnika povezanih u Centar za ljevarstvo – SIMET.

– Time je Metalurškom fakultetu dodijeljena aktivna uloga u provedbi komplementarnih istraživanja te pripremi i karakterizaciji uzoraka u okviru projekta DONES, zaključuje prof. Zovko Brodarac.

OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE

Zadaća djelatnika Fakultetar strojarastva i brodogradnje je razvoj dvaju kranova (dizalica) nužnih za rad DONES ispitnog pogona, saznajemo pak od docenta dr. sc. Matije Hoića, voditelja Katedre za transportne uređaje i konstrukcije pri Fakultetu strojarstva i brodogranje:

– Prvi kran je autonomni višeužetni mosni kran velike nosivosti nazvan Heavy Rope Overhead Crane (HROC) čija će glavna zadaća biti podizanje poklopaca koji osiguravaju radioaktivnu izolaciju središnje ispitne komore. Drugi kran je autonomni mosni kran s teleskopskim mehanizmom dizanja nazvan Access Cell Mast Crane (ACMC) koji će omogućavati izmjenu ispitnih uzoraka, te pregled, servis i popravak opreme u glavnoj ispitnoj komori.

Sudjelovanje u razvoju DONES ispitnog pogona počinje 2016. godine kada FSB-ovi prof. Zvonimir Tomičević s Katedre za eksperimentalnu mehaniku  i dr.sc. Damjan Čakmak sa Katedra za primijenjenu dinamiku Zavoda za mehaniku počinju rad na razvoju koncepata oba krana u suradnji s tvrtkom INETEC d.o.o.. Od 2020. na detaljnom razvoju konstrukcije kranova rade prof. Milan Kostelac, doc. Matija Hoić i dr. sc. Daniel Miler za Zavoda za motore i transportna sredstva dok se prof. Zvonimir Tomičević i Ana Vrgoč mag. ing. posvećuju seizmičkoj analizi oba krana.     

– Katedra za eksperimentalnu mehaniku priprema se za eksploataciju DONES-a u istraživanjima u i izvan fuzije koji uključuju ispitivanje ozračenih materijala te korištenje izvora neutronske tomografije za karakterizaciju naprednih materijala. Svaki od djelatnika FSB-a koji sudjeluje na ovom projektu koristi znanja i iskustva iz svoje stručne i znanstvene karijere. Sudjelovanjem na projektu DONES, FSB se uključio u projekt razvoja funkcionalnih fuzijskih reaktora koji će činiti jedan od dva glavna izvora električne energije za područje EU u daljoj budućnosti. Drugi glavni izvor su obnovljivi izvori energije na čijem razvoju djelatnici FSBa daju značajan doprinost duži niz godina, rekao nam je doc. Hoić.

Donacijom opreme u iznosu od pet posto vrijednosti projekt.a Hrvatska stječe pravo na pet posto eksperimentalnih kapaciteta na ovom jedinstvenom uređaju, što možemo poslije koristiti kao ulog za buduću znanstvenu suradnju s drugim članicama EU-a, odnosno sa zemljama izvan EU-a

O konkretnim energentskim dosezima projekta, kaže, teško mu je govoriti. Međutim, u narednim će godinama Republika Hrvatska svakako baštiniti energetsku neovisnost u sklopu energetske neovisnosti EU. Drugim riječima, primat će električnu energiju iz fuzijskih elektrana s područja Europske unije. Konkretna planirana fuzijsku elektrana DEMO planirana je za puštanje u rad oko 2050. godine, a daljnji komercijalni reaktori će biti izgrađivani tek u drugoj polovici 21. stoljeća, zaključuje Matija Hoić.

---

Dr. sc. Tonči Tadić, Institut Ruđer Bošković za Univeritas:

Ugled Hrvatske i njene znanosti

Za Hrvatsku ovaj projekt i ta suradnja znači jednu golemu novinu, u smislu sudjelovanja u europski mega-projektima, i to u više aspekata. Po prvi puta sudjelujemo u organiziranju takvog projekta, tj. sudjelovali smo u osmišljavanju menadžmenta za takav megaprojekt na europskoj razini kroz Obzor-2020 projekt DONES Preparatory Phase (DONES PreP). Štoviše, vodili smo dio DONES PreP koji se odnosi na upravljanje projektom i na organizaciju posla. S druge strane, ovo je prvi puta nakon šest desetljeća, da Hrvatska isporučuje doista velike komponente za jedan europski megaprojekt. Zadnji put smo 1961. isporučili jedan (brojem: 1) magnet za CERN, i ništa nakon toga. Ovdje je riječ o javnoj nabavi, izradi i isporuci hrvatskih dijelova DONES-a u vrijednosti 35 milijuna Eura, korištenjem EU fondova, te pripremi uređaja za potporu DONES-u u Hrvatskoj isto korištenjem EU fondova u vrijednosti 20 milijuna Eura.

I, treće, to nije tipičan hrvatski znanstveni projekt koji traje par godina. Ne, ovdje s radi o tome da se treba organizacijski prilagoditi, i na Institutu Ruđer Bošković, i na ostalim ustanovama koje sudjeluju, za deset godina gradnje i trideset godina eksploatacije projekta. I to je nešto što je potpuna novina, jer se kod nas, kao što znate, sve nekako radi ad hoc. Često pritom improvizirajući. A ovaj projekt iziskuje stvaranje sustava i dugoročni rad, kako za pripremu javne nabave, izrade i isporuke hrvatskih dijelova DONES-a, tako i za pripremu eksploatacije. Dakle, trebamo imati timove koji će iskoristiti činjenicu što Hrvatska korištenjem EU fondova donira 5 posto opreme i time stječe pravo na 5 posto eksperimentalnih kapaciteta DONES-a. Pazite, to ne moramo mi iskoristiti, ali nam to može biti ulog za partnerstvo u eksperimentima sa bilo kime izvan DONES-a.

Rad na ovome projektu, i za mene i za ekipu u IRB, IF, PMF, FSB, FESB i SIMET, jest dokaz da mi to možemo! I ovo će biti svojevrsni poticaj ostalima da se uključe u slične velike ESFRI projekte, s daleko većim intenzitetom nego dosad.

Svaki takav veliki ESFRI projekt zapravo je technology hub. Sudjelovanje u tako velikim projektima, bilo da se radi CERN-u, Međunarodnoj svemirskoj agenciji ili sličnome, ako ne rezultira transferom tehnologije i angažiranjem hrvatskim kompanija, nužno povlači pitanje „Zašto mi u tome sudjelujemo?“ Svrha cijele priče nisu samo znanstveni radovi i njihovo brojanje, nego pozicioniranje hrvatskih kompanija u visokotehnološkim poslovima javne nabave za velike europske znanstvene projekte, dakle zaradu i reference za naše kompanije. Ako toga nema, onda se sav taj angažman svodi na znanstveni turizam i brojanje citata.

Sam DONES neće proizvoditi enegiju. Međutim, on otvara Hrvatskoj tri dosad slabo istražena područja. Ne samo u smislu znanosti, nego i smislu tehnologije. Jedno su akceleratori velike snage. Snaga ovog uređaja, snaga njegovoj snopa je 10 tisuća puta veća nego snaga akceleratora u CERN-u. Koja će biti primjena akceleratora velike snage u budućnosti, ne znamo, ali vrlo lako je moguće  da to bude u energetici. Drugi dio odnosi se na tehnologiju tekućih metala. Pumpanje, ubrzavanje, dijagnostiku. I treći segment je gomila remote handling opreme za održavanje takvih sustava. Sve to skupa je u konačnici povezano sa samom fuzijom, jer se i u fuzijskom reaktoru planira korištenje tekućih metala i sofisticirane opreme na daljinskom upravljanje, te naravno, dijagnostike otporne na zračenje.

Kada će se jednom graditi fuzijska elektrana DEMO, pitat će se koja zemlja ima iskustvo u tim tehnologijama. Nadalje, kada će svoju kopiju DONES-a raditi Japanci, Amerikanci, Korejci, svi će se referirati na ustanove i kompanije iz Hrvatske koje su u tome u sudjelovale. Tako da mislim da je to dugoročno veliki potencijal i prilika za naše znanstvenike i tehnologe.

Samo treba ustrajati ovih 10 godina da isporučimo tu opremu, da ona bude dobra i korisna, radi ugleda Hrvatske i njene znanosti!