‘S jedne strane imamo ITER, fuzijski reaktor koji bi trebao stvoriti goruću plazmu zadovoljivši Lawsonov kriterij, a košta oko 15 milijardi eura. Njegov zadatak je stvoriti goruću plazmu i naravno testirati tehnologiju za fuzijsku elektranu. Naš DONES košta dvadeset puta manje, a njegova je uloga za fuzijsku elektranu DEMO testirati odgovarajuće materijale. U obje priče uključen je Institut ‘Ruđer Bošković’ u nastojanju da sudjeluje s ostalim partnerima u Europskom fuzijskom programu na razvoju svih metoda potrebnih za ITER. DONES bi trebao ukupno koštati oko 700 milijuna eura“, ukratko je Tonči Tadić, nuklearni fizičar, objasnio bit dosad najznačajnijeg znanstvenog projekta financiranog europskim novcem, u kojem sudjeluje Hrvatska sa Španjolskom. Zato je nedavno u nazočnosti predsjednika Zorana Milanovića i španjolskog kralja Filipa VI. na hrvatsko-španjolskom forumu IFMIF–DONES u Zagrebu potpisan Memorandum o razumijevanju između Ministarstva znanosti i obrazovanja Republike Hrvatske i Ministarstva znanosti i inovacija Kraljevine Španjolske. Memorandum na temu suradnje u okviru fuzijske strategije Europske unije potpisali su ministar znanosti Radovan Fuchs i španjolska ministrica Diana Morant. Taj zajednički hrvatsko-španjolski projekt u istraživanju nuklearne fuzije kao zaloga za energetsku budućnost svijeta najznačajniji je hrvatski projekt financiran europskim novcem. Tim smo povodom i razgovarali s Tončijem Tadićem, nuklearnim fizičarom i višim znanstvenim suradnikom na Institutu „Ruđer Bošković“, ali i predsjednikom Vijeća tog velikog europskog projekata. Tadić je bio i saborski zastupnik u dva saziva Sabora. Iako je u hrvatsku politiku ušao kao član HSLS-a početkom 1990-ih, u četvrti i peti saziv Sabora ušao je na listi Hrvatske stranke prava, koju je napustio 2007.

NACIONAL: Prošli tjedan Švicarska je postala prva zemlja koja je ograničila uporabu električnih automobila. „Privatna uporaba električnih automobila dopuštena je samo za apsolutno nužna putovanja (npr. profesionalna praksa, kupovina, posjeti liječniku, prisustvovanje vjerskim događajima, prisustvovanje sudskim pregledima)”, glasi ta švicarska nova uredba. Kako to tumačite?

To je upozorenje. Švicarci su i praktički pokazali da imamo problem s proizvodnjom dovoljne količine električne energije, a od električne energije se očekuje da će u budućnosti zamijeniti fosilna goriva, posebno naftu i ugljen. Čovječanstvo treba nove izvore energije. Ne može se oslanjati na fosilna goriva, posebno ako se ide na potpunu elektrifikaciju prometa, pa onda u tu svrhu i električne automobile. I za njih je potrebna energija, a obnovljivi izvori neće biti dovoljni. Potrebno je izobilje električne energije. Na svjetskoj razini iz obnovljivih izvora proizvodi se samo pet posto energije. Glavninu i dalje daju fosilna goriva. To nije problem samo zbog globalnog zatopljenja, nego i zato što fosilnih goriva nema u neograničenim količinama. Njihove rezerve nisu beskonačne. Fuzija je jedan od mogućih odgovora na taj problem.

NACIONAL: Hoće li taj projekt vezan za proizvodnju energije iz fuzije biti dugotrajan proces?

Sigurno se to neće moći napraviti za jedno desetljeće, a o fuzijskoj energiji govori se još od 1950-ih godina. Prošlo je od tada zamalo 70 godina. Ali tu je bilo mnogo nepoznanica vezano za održavanje jako vruće plazme. Za to su potrebna 200.000 puta veća magnetska polja nego što je magnetsko polje Zemlje te posebne konfiguracije magnetskih polja, složeni sustavi grijanja plazme i dijagnostike procesa u fuzijskom reaktoru, pa i sam oblik fuzijskog reaktora. Sve to se razvijalo kroz protekla desetljeća, a glavnina napora dosad bila je usmjerena na dobivanje stabilnog stanja goruće plazme, odnosno stabilne fuzijske reakcije.

NACIONAL: Je li i projekt DONES u kojem sudjeluje hrvatski Institut „Ruđer Bošković“ sa Španjolcima treba odgovoriti na te nepoznanice?

DONES je engleska kratica za DEMO Oriented Neutron Source. Pri tome DEMO znači europsku demonstracijsku fuzijsku elektranu. Da bi EU sagradio svoj DEMO, morate imati izvor vrlo brzih neutrona i to vrlo velike gustoće toka neutrona, slične onima iz goruće plazme fuzijskog reaktora ili ako baš hoćete, sličan toku neutrona na površini Sunca. Time možemo testirati izdržljivost materijala na takvu vrstu neutrona za buduću fuzijsku nuklearku. Ne mogu se testirati materijali za buduću fuzijsku nuklearku u običnim nuklearnim reaktorima. U tome je svrha DONES-a, koji će biti u punom pogonu krajem 2031. Njegova je uloga presudna za DEMO. Sve i da se razvije ITER do kraja i dobijemo stabilnu fuzijsku reakciju, falit će nam informacije od kojih se materijala može napraviti reaktor da može izdržati taj silni tok brzih fuzijskih neutrona.

‘Potrebno je izobilje električne energije. Na svjetskoj razini iz obnovljivih izvora proizvodi se samo pet posto energije. Glavninu i dalje daju fosilna goriva. To nije problem samo zbog globalnog zatopljenja’

NACIONAL: A što je ITER?

To je eksperimentalni fuzijski reaktor u koji je planirano ulaganje 15 milijardi eura i njegov zadatak je stvoriti goruću plazmu i naravno testirati tehnologiju za fuzijsku elektranu. ITER u stvari označava kraticu na engleskom za International Thermonuclear Experimental Reactor. Plan je da ITER oko 2035. omogući stabilnu fuzijsku reakciju, koja će trajati punih 20 minuta, a očekuje se da će osloboditi 5 ili čak 10 puta više energije od one uložene u grijanje plazme. Stanje goruće plazme, dakle, stabilne fuzijske reakcije, koja daje višak energije, po svoj prilici je moguće. To se dokazalo prošle godine na najvećem svjetskom tokamaku JET, Joint European Torusu u Velikoj Britaniji, a kojim operira Europski fuzijski program EUROfusion. Fuzijska reakcija na JET-u u studenome 2021. trajala je punih šest sekundi, a onda su o tome pisali svi svjetski mediji kao o senzaciji, iako je emitirana energija svega polovica od uložene za grijanje plazme. Duže se nije moglo jer su tamo stare bakrene zavojnice hlađene vodom. Uređaj je bio iz 1981.godine.

NACIONAL: Kako je došlo do pokretanja DONES-a?

Europska komisija suočena s činjenicom da ITER iznimno puno košta – oko 15 milijardi eura i cijena stalno raste – predložila je u prosincu 2014. na Upravnom vijeću Europske agencije Fuzija za energiju (F4E) da gradnju DONES-a financira zemlja domaćin, odvajajući u tu svrhu dio sredstava iz europskih fondova i usmjeravajući ih na ugradnju DONES-a. Zemlja domaćin dala bi tako polovicu sredstava za gradnju DONES-a koristeći europska sredstva, dakle oko 350 milijuna eura, dok je ukupna vrijednost projekta dvostruka ili oko 700 milijuna eura. To se može činiti jako veliki zalogaj za Hrvatsku. Međutim, treba imati u vidu da je dobit od takvog projekta 10 puta veća od uloženoga, od čega glavnina ostaje zemlji domaćinu. Pod dobit se podrazumijevaju kompanije, transfer tehnologije, vrijednost znanstvenih radova i doktorata, reference za industriju, ali i konkretni poslovi gradnje i održavanja uređaja i svih pratećih sustava. Iz tih se razloga i razvila ideja da budemo kandidati za DONES.

NACIONAL: Tko je sve pokazao interes osim Hrvatske za taj projekt?

Interes za taj projekt 2015. godine pokazale su tri zemlje, odnosno tri ministarstva znanosti. španjolsko, hrvatsko i poljsko. U svibnju 2016. poseban tim Europske agencije za fuziju obišao je sve tri zemlje te razgovarao s vodećim institutima i predstavnicima vlade. U rujnu 2016. sve tri zemlje su u Barceloni, sjedištu Europske agencije za fuziju, predstavili svoje lokacije. Na kraju je u veljači 2017. Europska komisija kroz Europsku agenciju za fuziju poslala upitnik o lokaciji u sve tri zemlje, koji je bio jednako složen kao i upitnik za Europsku agenciju za lijekove EMA. Bila su vrlo konkretna pitanja. Od lokacije, geoloških preduvjeta, seizmičkih, klimatoloških, hidroloških, prometnih do smještaja zaposlenika, dječjih vrtića i mogućnosti obavljanja vjerskih obreda. Upitnik su ispunile samo Španjolska i Hrvatska, Poljska je odustala.

NACIONAL: Jeste li vi ispunjavali taj upitnik?

Ispunjavanje tog upitnika odradili smo Vjeko Jukić i Martina Velnić iz Ministarstva gospodarstva i ja. Kako god bilo, mi smo 2017. podnijeli kompletan set odgovora na sva pitanja Europske agencije za fuziju. Bilo je to 40 stranica teksta, 70 stranica studija i karata. U izradi kandidature pomagali su nam brojni hrvatski instituti i znanstveni zavodi, primjerice Državni hidro-meteorološki zavod, Hrvatski operater prijenosnog sustava, Rudarsko-geološko-naftni fakultet, Državni zavod za nuklearnu sigurnost, Hrvatske vode, Hrvatske šume i drugi, ali naravno i Sisačko-moslavačka županija u kojoj je bila lokacija za DONES, na zapadnim obroncima Moslavačke gore.

‘Hrvatska do sada nikada nije bila u tako važnom paneuropskom mega-projektu i projektu svjetske energetske budućnosti’, kaže Tonči Tadić. FOTO: Tomislav Čuveljak/NFOTO

NACIONAL: No kao lokacija za DONES odabrana je Španjolska, a ne Hrvatska.

Na kraju su ostale samo dvije valjane ponude za DONES. Tada su se tijela Euratoma potiho počela dijeliti na hrvatski i španjolski tabor. Osjetio sam da to može postati ozbiljan problem.

NACIONAL: Zašto je to moglo postati ozbiljan problem?

Osjetio sam da se jako hlade odnosi s našim prijateljima u Španjolskoj i da se gledamo preko nišana. Nije mi to bilo drago, jer je glasovanje o naše dvije lokacije moglo ostaviti dosta „zle krvi“ u fuzijskom programu EU-a. Osim toga, Jean-Claude Juncker kao tadašnji predsjednik Europske komisije mogao je reći nama i Španjolcima da odustanemo od kandidature jer će doći do još jedne podjele u Europskoj uniji, a on to nije želio. Zato sam nazvao svog španjolskog suparnika Ángela Ibarrua i predložio mu džentlmenski sporazum. Čija je lokacija bolja taj dobiva uređaj, a onaj drugi mu postaje strateški partner. U tom trenutku obojica smo imali i dobre prijatelje kao direktore instituta, pa su oni odmah potpisali sporazum u srpnju 2017. te smo mirno čekali ishod posebnog Tehničkog savjetodavnog panela (TAP) Europske agencije za fuziju krajem kolovoza.

NACIONAL: Jeste li zadovoljni tim ishodom?

Rečeno je bilo da su obje lokacije izvrsne. I naša na Moslavačkoj gori i španjolska lokacija u Granadi. Španjolska lokacija je međutim bila kompletnija od naše u smislu obavljenih građevinskih priprema, tj. prilaznih cesta, zaravnatog terena bez šume, pripremljenih dalekovoda i slično. Mi smo temeljem džentlmenskog sporazuma na to pristali, pa su 2018. ministrica znanosti Blaženka Divjak i ministar Pedro Duque potpisali Memorandum o razumijevanju da dvije zemlje zajednički rade na tome kao partneri. Lokacija na Moslavačkoj gori ostala je rezerva za slučaj ako na području Granade u Španjolskoj ne bude mogućnosti realizirati projekt. Partnerstvo je iskazano i u zajedničkoj kandidaturi DONES-a za status Europske strateške znanstvene infrastrukture (ESFRI). Izborili smo se zajednički da DONES bude na ESFRI Roadmapu, na listi europskih strateških znanstvenih projekata. To je prvi takav hrvatski ESFRI projekt. Tako je počela naša suradnja okrunjena i potpisima ministara Radovana Fuchsa i Diane Morant 17. studenoga ove godine, u nazočnosti šefova dviju država, španjolskog kralja Filip VI. i hrvatskog predsjednika Milanovića.

NACIONAL: Što sad slijedi?

Iduće godine u ožujku konstituirat će se Upravni odbor projekta DONES kojeg će činiti Euroatom, Španjolska i Hrvatska. Nadamo se da će se tome priključiti Italija i Poljska, koje su u Barceloni izjavile da su voljne pristupiti tome, a i Slovenija je iskazala interes. Kako god bilo, netko je trebao potegnuti, a to smo bili mi i Španjolci. U međuvremenu sa Španjolcima smo razradili kompletan troškovnik, organizacijske aspekte vođenja takvog projekta, kao i pravne aspekte, između ostalog, o pravu intelektualnog vlasništva. Sve je to urađeno preko posebnog projekta DONES Preparatory Phase u okviru Obzora 2020. Moj španjolski kolega bio je voditelj projekta, a ja sam bio predsjednik Vijeća projekta, koji je okupljao 11 europskih zemalja. DONES je tako pred početkom izgradnje, a to prvi put dovodi Hrvatsku u posve neobičnu situaciju.

‘Iduće godine u ožujku konstituirat će se Upravni odbor projekta DONES koji će činiti Euroatom, Španjolska i Hrvatska. Nadamo se da će se tome priključiti Italija i Poljska, koje su izjavile da su voljne pristupiti’

NACIONAL: Zašto to Hrvatsku dovodi u neobičnu situaciju?

Neobičnu situaciju zato što do sada nikada nismo bili u tako važnom paneuropskom mega-projektu i projektu svjetske energetske budućnosti. Svi oni koji će htjeti stvoriti vlastitu fuzijsku elektranu morat će napraviti kopiju DONES-a. Amerikanci, Korejci, Japanci i Kinezi. Imam informaciju da bi i Japan htio biti dio DONES-a. Vjerojatno će se još netko pojaviti sa željom da bude barem promatrač. To je projekt koji se gradi 10 godina, a onda slijedi njegova eksploatacija u sljedećih 20 godina.

NACIONAL: Je li ovo na čemu sada radite u Zagrebu iz znanstvenog područja fizike plazme? O čemu je zapravo riječ?

Iako se u većini zemalja EU-a ljudi pretežno bave fuzijskom plazmom, hrvatski fuzijski program je mahom orijentiran na fuzijske materijale. Ipak, radi se o fuzijskom nuklearnom programu jer i fuzija je nuklearni proces koji uključuje s jedne strane dobivanje fuzijske plazme, njeno kontroliranje i dijagnostiku te njeno međudjelovanje sa stijenkom fuzijskog reaktora, a s druge strane razvoj fuzijskih materijala. Međudjelovanje plazme sa stijenkama fuzijskog reaktora stvara fuzijsku prašinu, a podsjećam da su čestice fuzijske prašine iz fuzijskih eksperimenata na JET-u proučavane upravo na našem institutu, što je dovelo do spoznaje kako se u njima ne skriva fuzijsko gorivo te ga se može dodati bitno više. To je ujedno dovelo do onog sjajnog rezultata sa 6 sekundi fuzijske reakcije na JET-u prošle godine. Razvili smo i prvi dijamantni detektor zračenja za DEMO koji radi na 450 stupnjeva. No ključni ulog u istraživanju fuzijskih materijala je naša komora DiFU koja pomoću ubrzanih iona iz dva akceleratora u Institutu „Ruđer Bošković“ imitira oštećenje materijala kakvo stvaraju neutroni. Takve komore osim nas imaju u Europi još samo Velika Britanija, Njemačka i Francuska. Japan i SAD imaju samo po dvije takve komore.

NACIONAL: Postoji li tradicija istraživanja fuzije na vašem institutu? Kakva je uloga Ivana Supek bila u tome?

Prilikom predstavljanja naše lokacije u Barceloni u rujnu 2016., bila mi je upućena zanimljiva serija pitanja. Između ostalog, bilo je pitanje i koliko dugo Hrvatska ima iskustvo s fuzijskim neutronima. Rekao sam da ono traje već 60 godina. Naime, još 1956. na „Ruđeru“ je „Končar“ napravio generator fuzijskih neutrona. Bilo je to godinu dana prije osnivanja Euroatoma. Na našem institutu je već tada postojao „mini DONES“, generator fuzijskih neutrona. To je bilo pomalo i nadrealno. Pazite, to su bili prvi počeci istraživanja fuzije u SAD-u, Sovjetskom Savezu, Velikoj Britaniji, a eto na „Ruđeru“ nekako paralelno kreće istraživanje međudjelovanja fuzijskih neutrona s materijalima. S priličnim ponosom prikazao sam taj podatak. Ipak, tih 1950-ih godina Ivanu Supeku i njegovim kolegama na Institutu je bilo stalo do čiste znanosti, a ne do praktičnih koraka u ostvarivanju fuzije. Iako se prikupilo obilje podataka o raspršenju tih brzih neutrona na raznim materijalima, nije se išlo u konkretnu razradu oštećenja na materijalima. Hrvatski fuzijski program de facto nije postojao prije nego što sam preuzeo koordinaciju nad njime krajem 2012.

NACIONAL: Postojeće nuklearne elektrane rade na principima fisije, a kada dođe do curenja iz takvih elektrana, opasnost je od radioaktivnog zračenja.

Razlika između fisije u postojećim nuklearkama i fuzije je u tome što kod fisije imamo posla s razbijanjem nestabilnih jezgri u nuklearnom gorivu pod udarom neutrona. Taj raspad jezgri stvara dvije jezgre produkta i neutrone, koji udaraju jezgre u lančanoj reakciji i nastavljaju tu reakciju. Rezultat tog procesa je emisija energije. Kod fuzije imamo spajanje jezgri atoma vodika u jezgru helija, gdje isto imamo emisiju energije, od čega 80 posto u vidu brzog neutrona, koji predaje energiju plaštu elektrane te je možemo koristiti, ali ujedno i razara materijale na koje naiđe. Kod fisije se koristi veća količina radioaktivnog i otrovnog teškog metala – nuklearnog goriva, dok se kod fuzije koristi vrlo mala količina razrijeđenog plina, od čega je jedan dio radioaktivni tricij. Fisiju je jednostavno pokrenuti, ali vrlo ju je teško zaustaviti. Kod fuzije pak pokretanje je teško, radi čega uostalom još uvijek nemamo stabilnu fuzijsku reakciju, dok se zaustavljanje može lako obaviti.

NACIONAL: Koja je razlika u opasnosti od radioaktivnosti po okoliš, ali i ljude između fisije i fuzije?

Različite su vrste radioaktivnosti. Tricij kod fuzije ne emitira neutrone nego elektrone, a uz to je lakši od zraka i bježi uvis. Ako dođe do curenja iz reaktora, onda će se raditi o vrlo maloj količini plina, a taj će se plin onda spojiti s kisikom i nastat će nekoliko litara vodene pare. To je sve.

‘Ključni ulog u istraživanju fuzijskih materijala je naša komora DiFU koja pomoću ubrzanih iona iz dvaju akceleratora u Institutu Ruđer Bošković imitira oštećenje materijala kakvo stvaraju neutroni’

NACIONAL: Što je Lawsonov kriterij, koji bi morao zadovoljiti ITER?

ITER bi trebao zadovoljiti Lawsonov kriterij za postizanje „goruće plazme“, ogromnu temperaturu plazme od 150 milijuna stupnjeva, dovoljno veliki volumen plazme i supravodljive zavojnice koje mogu držati plazmu na okupu dovoljno dugo. Lawsonov kriterij u fuziji je sličan kritičnoj masi kao preduvjetu za lančanu reakciju kod fisije. Britanski fizičar Lawson uspostavio je taj kriterij još 1950-ih. On kaže da moraš imati veliku količini jako zagrijanog plina da bi alfa čestice, odnosno jezgra helija kao produkt fuzijske reakcije mogla tom plinu predati svoju energiju tako da fuzijska vruća plazma, odnosno visoko zagrijani plin grije samog sebe. Održava sam sebe vrućim dok god mu dodaješ fuzijsko gorivo poput gigantskog plinskog rešoa. Dakle, razvoj fuzijskih reaktora vrti se oko zadovoljavanja Lawsonovog kriterija. To će po svoj prilici biti reaktor ITER.

NACIONAL: Unatoč već stvorenih šest sekundi fuzijske reakcije, nije bio stvoren i višak energije od kojeg se očekuje rješenje za sve energetske probleme svijeta u budućnosti.

Dokazalo se da je moguća dugotrajna fuzijska reakcija, koja doduše nije dala višak energije naprosto zato što je volumen plazme u tokamaku bio 10 puta manji od potrebnog da se zadovolji Lawsonov kriterij. Na ITER-u će to biti moguće. No kada ITER i dobije goruću plazmu, to je polovica priče. ITER će raditi samo u relativno kratkim intervalima po 20 minuta, pa će na kraju radnog vijeka imati oštećen materijal manje nego reaktor u Krškom. No nama treba fuzijska elektrana koja će raditi bez prekida. Za to su nam potrebni posebni materijali, koji mogu izdržati izuzetno veliki tok neutrona kao da ste na površini Sunca.

NACIONAL: Što onda rade ti neutroni na Zemlji, u simboličkom smislu Sunce na Zemlji?

Pravo je pitanje što brzi fuzijski neutron radi u materijalu. Neutron s jedne strane stvara šupljinu u materijalu, dakle mrvi se njegova kristalna struktura. S druge strane, fuzijski neutron pokreće nuklearne reakcije u materijalu, mijenja njegov kemijski sastav i što je najgore, dolazi do nakupljanja mjehura helija. Čelik zbog oba procesa postaje krt i bubri. Dakle, moramo imati reaktore od takvih vrsta čelika koji će izdržati i zračenje tog umjetnog Sunca, odnosno koji sami sebe liječe. Postoji recimo čelik EUROFER97 koji to može, ali samo na temperaturama do 350 stupnjeva. U tome je glavna uloga DONES-a.

NACIONAL: Kod fisijskih reaktora gorivo je zaštićeno posebnim neprobojnim kavezima. Tako je bilo u Černobilu, a tako je i u danas najvećoj europskoj nuklearki u Zaporižji u Ukrajini. No kod fuzijskih reaktora bit će problem i što razvijaju iznimno visoke temperature, koje rastaljuju sve poznate materijale.

I za to postoji rješenje. Taj vrući plin drži se na okupu vrlo jakim magnetskim poljima. Fuzijska reakcija stvara jezgre helija i neutrone, a ti neutroni griju plašt. Ti neutroni su blagoslov jer nam daju korisnu energiju, ali i prokletstvo, jer uništavaju materijale na fuzijskoj elektrani. Takve neutrone ne možete dobiti u klasičnoj nuklearki. No zaustavlja ih četiri metra betona.