RAPORT PÓŁROCZNY Z REALIZACJI ZADANIA BADAWCZEGO 1

RAPORT PÓŁROCZNY Z REALIZACJI ZADANIA BADAWCZEGO 1 Nr 2 pt. Badania i rozwój technologii dla kontrolowanej fuzji termojądrowej w ramach strategicznego projektu badawczego pt. Technologie wspomagające rozwój bezpiecznej energetyki jądrowej CZĘŚĆ A Numer umowy SP/J/2/143234/11 Okres sprawozdawczy od 01/01/2012 do 30/06/2012 1. DANE LIDERA Nazwa Adres INSTYTUT FIZYKI JĄDROWEJ IM. HENRYKA NIEWODNICZAŃSKIEGO PAN ul. Radzikowskiego 152, 31-342 Kraków Telefon 12 6628200 Fax 12 6628458 E-mail dyrektor@ifj.edu.pl Imię i nazwisko Prof. dr hab. Urszula Woźnicka Kierownik zadania badawczego Telefon 12 6628336 E-mail Urszula.Woznicka@ifj.edu.pl Imię i nazwisko Prof. dr hab. Urszula Woźnicka Osoba do kontaktu Telefon 12 6628336 E-mail Urszula.Woznicka@ifj.edu.pl 1 Raport powinien zostać przygotowany na podstawie Raportów półrocznych z realizacji części zadania badawczego, dostarczonych przez wykonawców Liderowi wg wzoru zamieszczonego na stronie internetowej NCBR. Lider jest zobowiązany do archiwizowania raportów z części zadania badawczego i udostępniania ich NCBR na każde żądanie. 1

2. SPRAWOZDANIE MERYTORYCZNE Z REALIZACJI ZADANIA BADAWCZEGO Poniżej należy opisać prace zrealizowane w poszczególnych etapach oraz uzyskane wyniki w odniesieniu do Opisu Zadania Badawczego, ze szczególnym uwzględnieniem końcowych wyników poszczególnych etapów. 2 Etap nr 1 (IFPiLM). Badanie fizyki oddziaływania impulsowych strumieni plazmy z tarczami wykonanymi z W/CFC/SS pod kątem weryfikacji modeli numerycznych opisujących konwersję energii strumienia plazmy w energię promieniowania, w warstwie plazmy uwalnianej z tarczy, depozycję tej energii na tarczy oraz spowodowaną tym zjawiskiem erozję materiału tarczy. W pierwszej połowie roku zgodnie z harmonogramem etapu 1.1 zaplanowano: Wykonanie i adaptację następujących diagnostyk do pomiarów parametrów plazmy powstającej przy powierzchni tarcz z różnych materiałów, a mianowicie: Interferometrię, Spektroskopię widzialną i rentgenowską System detektorów do rejestracji miękkiego prom. X. W pierwszym półroczu 2012 r., tak jak to zostało zaplanowane, zrealizowano następujące punkty etapu 1.1: 1. Wybór diagnostyk do pomiarów swobodnych strumieni plazmowych, jak i ich oddziaływania z tarczami stałymi. Do pomiarów parametrów plazmy zostały wybrane następujące diagnostyki: 16-kadrowa interferometria, która umożliwi rejestrację pojedynczego kadru z rozdzielczością czasową 1 ns z odstępem między kadrami rzędu 10 20 ns. Pomiary interferometryczne pozwalają na określenie rozkładu gęstości kolumny plazmowej. Zestaw czterech detektorów półprzewodnikowych do rejestracji promieniowania rentgenowskiego - zastosowanie czterech takich samych detektorów, z których każdy rejestrować będzie sygnał z innego obszaru wzdłuż osi z układu, umożliwi to określenie emisji miękkiego promieniowania X z różnych obszarów kolumny plazmowej. Dodatkowo, zastosowanie różnych filtrów krawędziowych w układzie tych detektorów, daje możliwość rejestracji sygnałów pochodzących z różnych zakresów energetycznych, widma co umożliwi określenie temperatury plazmy. Spektroskopia optyczna zastosowanie pomiarów spektralnych w zakresie widzialnym i bliskim ultrafiolecie pozwoli na pomiar kształtu linii Deuteru serii Balmera, których analiza pozwoli określić koncentrację plazmy. Ponadto rejestracja linii spektralnych badanego materiału może dać informacje o temperaturze wzbudzenia atomów tarczy. W tym przypadku planowane jest zastosowanie dwóch rodzajów spektrometrów o różnej rozdzielczości, oba z siatką typu echella. Układ liczników i sond do pomiarów neutronowych pomiary neutronowe wykonane zostaną za pomocą liczników srebrnych i sond scyntylacyjnych. Kamera CCD do rejestracji pyłów powstających w wyniku oddziaływania strumieni plazmowych z badanymi tarczami. Obserwacja mikro- i makroskopowego pyłu powstającego w efekcie oddziaływania plazmy na ściany tokamaka pozwala określić, czy dany materiał produkuje pył, jak dużo go produkuje oraz można próbować określić prędkość uwalnianego pyłu, jak również badać jego zachowanie w różnych warunkach eksperymentalnych. Kamera na podczerwień lub/i układ pirometrów zastosowanie tego typu diagnostyki pozwoli określić temperaturę powierzchni badanej tarczy, która w zależności od warunków eksperymentu może się zmieniać. 2. Ustalono na podstawie zdjęć aparatem fotograficznym, wyposażonym w filtr dla długości fali odpowiadającej emisji linii Dα 656.1 nm ), poosiową długość strumienia plazmy w PF-1000. Na tej podstawie określono miejsce położenia 2 Sprawozdanie merytoryczne powinno zawierać szczegółowy opis zrealizowanych prac i osiągniętych wyników w poszczególnych etapach (w tym opis zastosowanych metod badawczych, użytej aparatury, analizę statystyczną wyników i szacunek błędów). W podsumowaniu każdego etapu powinien być sformułowany postulat dotyczący wykorzystania osiągniętych wyników w dalszych etapach realizacji zadania badawczego - należy przeprowadzić analizę uzyskanych wyników w odniesieniu do zakładanych celów. Poszczególne etapy powinny być opisywane w sposób jednolity, bez przedstawiania powszechnie znanych informacji. 2

przyszłych tarcz. 3. Przeprowadzono sesję eksperymentalną w celu: sprawdzenia synchronizacji interferometrii, spektroskopii optycznej, zestawu czterech detektorów półprzewodnikowych do rejestracji promieniowania rentgenowskiego, liczników srebrnych do pomiaru neutronów, wstępnego określenia parametrów strumienia plazmy, dla elektrody wewnętrznej PF-1000 zawierającej wolfram. Zrealizowano harmonogram pierwszego półrocza. Wykonanie punktów 1-3 pozwoli na zaprojektowanie i wykonanie tarczy, oraz przygotowanie pola eksperymentalnego i diagnostyk dla przeprowadzenia sesji eksperymentalnych w 2013 roku. Etap nr 2 (IFPiLM) Opracowanie modelu matematyczno-fizycznego opisującego oddziaływanie impulsowych strumieni plazmy z tarczami wykonanych w Etapie 1.1. W pierwszej połowie roku zgodnie z harmonogramem etapu 1.2 zaplanowano i zrealizowano: Przyjęcie geometrii i modelu fizycznego pozwalającego na oszacowanie gęstości strumienia energii plazmy akcelerowanej w PF-1000 z wykorzystaniem generatora C (Etap 8). W pierwszym półroczu 2012 r., tak jak to zostało zaplanowane, przedyskutowano możliwość ewentualnych modyfikacji układu PF-1000U mających na celu zwiększenie gęstości strumienia energii plazmy produkowanej w układzie, poprzez wydłużenie impulsu prądowego, wydłużenie elektrod i modyfikację sposobu podawania gazu roboczego typowo jest to deuter. Obecnie gaz jest napuszczany na tyle wcześnie przed wyładowaniem, że osiąga on stałą gęstość w układzie. W modelu uwzględniono też możliwość napuszczania gazu bezpośrednio przed strzałem, co pozwala różnicować rozkład gęstości gazu. Do symulacji użyto zero-wymiarowy model tzw. pługu śnieżnego. W modelu tym zakłada się, że prąd płynie jedynie w cienkiej warstwie plazmy, której ruch powoduje siła Lorenza j B. Plazma ta zgarnia i jonizuje część napotkanego gazu (ilościowo wyraża to stały współczynnik zgarniania) i nie oddziałuje z pozostałym. Zero-wymiarowość modelu oznacza, że warstwę prądową opisujemy podając jedynie jej uśrednione położenie wzdłuż osi układu z, prędkość v(z) (zaniedbujemy kształt warstwy) i jej całkowitą masę m(z). Zachowanie układu modelujemy następującymi równaniami -ewolucji masy zgarniętej m, położenia i prędkości pługu z i v, prądów i napięć na kondensatorach. Symulacje zostały przeprowadzone dla kilku scenariuszy napuszczania gazu, przy założeniu jednoczesnego załączenia obu generatorów. Empiryczny współczynnik zgarniania wyznaczyło dopasowanie przebiegu prądu otrzymanego podczas symulacji układu jednorodnie napełnionego gazem, do zmierzonego przebiegu prądu w PF-1000U. Wyznaczony współczynnik został przeniesiony na układ zasilany dwoma generatorami i z niejednorodnie napuszczonym gazem. Zakładając ewentualne przedłużenie elektrod PF-1000U, rozważano pięć scenariuszy impulsowego wtrysku gazu roboczego w obszar międzyelektrodowy, przyjmując rozmiar chmury gazowej rzędu 10 cm. Przeanalizowano warianty z gęstościowym tłem (napuszczanie do rury już zawierającej jednorodnie rozłożony gaz) równo, ubezpieczony, po bandzie w których udaje się osiągnąć największą masę pługu co daje stosunkowo mniejszy końcowy strumień energii kinetycznej gazu niż warianty z lekkim pługiem. Jeśli eksperyment prowadzony będzie w niezmodyfikowanym układzie PF-1000U optymalne jest jednokrotne (blisko początku rury) napuszczanie gazu. Pozwoli to jednak osiągnąć gęstość strumienia energii kinetycznej na poziomie 0,5 MJ/m 2. Wyższą gęstość na poziomie 1,3 MJ/m 2 można osiągnąć przedłużając układ do długości 1 m i przechodząc do scenariusza uderzenie z dwoma punktami dopuszczania gazu. Przedłużka taka mogłaby mieć nadany np. zwężający się kształt, aby dodatkowo zwiększyć gęstość strumienia energii kinetycznej koncentrując plazmę na mniejszym obszarze. Model zero-wymiarowy nie pozwala jednak ocenić strat plazmy jakie by przy tym wystąpiły. Jako że wydłużenie elektrod do długości kilku metrów wymagałoby dużej przebudowy układu badawczego, wydaje się to niecelowe wobec braku konieczności osiągania gęstości strumienia energii kinetycznej na poziomie 2,5 MJ/m 2 w symulacji oddziaływania ELM-ów na ściankę. Pośrednie długości elektrody (rzędu 2,5 m) są niekorzystne, gdyż (poza scenariuszem początek ) występuje tam depresja prądu plazmy związana z wyczerpaniem kondensatora głównego i powolnym włączaniem się generatora C. W efekcie niedogodności związane powiększaniem układu badawczego nie są równoważone osiąganą większą energią plazmy. Zrealizowano harmonogram pierwszego półrocza. Zbudowano model pozwalający na zoptymalizowanie strumienia energii kinetycznej w zależności od odległości mierzonej od końca izolatora układu elektrod PF-1000. Pozwoli to na optymalne określenie strumienia energii kinetycznej na tarczy 3

w zależności od miejsca wtrysku gazu w obszar międzyelektrodowy. Wykonanie tego punktu pozwoli na określenie warunków początkowych i brzegowych dla modelu oddziaływania strumienia plazmy o danej energii kinetycznej z tarczą, oraz pozwoli na zaprojektowanie miejsca, w którym można umieścić impulsowe zawory typu gas-puff (Etap 8) Szczegółowe sprawozdanie z realizacji ww etapu przedstawiono w Raporcie Półrocznym Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy. Etap nr 3 (IFJ PAN) Koncepcja nowych metod diagnostyki produktów syntezy termojądrowej. a) Badanie wpływu warunków zewnętrznych na pracę detektorów diamentowych (cz. 1). b) Wykonanie testów dla pojedynczego elementu matrycy detektorów quasi-punktowych. c) Modelowanie MC odpowiedzi urządzenia DET-12 dla wybranych próbek-tarcz materiałów rozszczepialnych. Interpretacja odpowiedzi urządzenia DET-12. Każda z wyszczególnionych powyżej prac (a, b, c) obejmuje cały rok 2012. Wszystkie prace zostały rozpoczęte i są kontynuowane wg harmonogramu bez opóźnień. ad a) Warunki zewnętrzne to m.in. obecność promieniowania innego, niż to, które ma być rejestrowane. W przypadku tokamaków to także wpływ wysokiej temperatury. Kontynuowane są pomiary czułości detektorów diamentowych na różne rodzaje padających jonów (cząstki alfa, protony, deuterony) w zależności od typu detektora dedykowanego pierwotnie do danego rodzaju promieniowania. Mierzono spektrometryczną odpowiedź na prędkie jony detektorów dla cząstek alfa (grubość 50 µm) i detektorów dla neutronów prędkich (500 µm). Rozpoczęto przygotowywanie projektu układu testowania wpływu temperatury na własności spektrometryczne detektorów diamentowych sccvd wraz z przedwzmacniaczem w komorze termostatycznej (20 70 ºC, w powietrzu) oraz projektu układu do testów sccvd w znacznie podniesionej temperaturze (20 200 ºC, w próżni). ad b) Wykonano kompletny pojedynczy element liniowej matrycy detektorów quasi-punktowych, tj. zestaw zawierający: mały organiczny scyntylator BCF-12 o przekroju 5 mm x 5 mm, światłowód SH8001 ( 2 mm), miniaturowy fotopowielacz z osłoną magnetyczną H3164-10. Wykonano obudowy dla połączeń fragmentów: scyntylator światłowód i światłowód fotopowielacz, zapewniające odpowiednią wytrzymałość mechaniczną oraz światłoszczelność. Układ jest gotowy do testów. ad c) Trwa komputerowa analiza procesu aktywacji neutronami o różnych energiach wybranych próbek materiałów rozszczepialnych i emisji neutronów opóźnionych oraz numeryczne modelowanie (metodą Monte Carlo) odpowiedzi urządzenia DET-12 na te neutrony emitowane z zaaktywowanych próbek. Równocześnie prowadzone studium interpretacji odpowiedzi urządzenia DET-12 (tzn. zarejestrowanego czasowego rozkładu liczby zliczeń) obejmuje w tym roku teoretyczną ocenę związku szerokości okien czasowych podczas rejestracji liczby neutronów opóźnionych z niepewnością oszacowania abundancji prekursorów. Etap nr 4 (NCBJ) Zaprojektowanie, wykonanie i laboratoryjne przetestowanie dwóch różnych urządzeń diagnostycznych przeznaczonych do analizy wysoko-energetycznych jonów (w tym produktów reakcji syntezy) i przystosowanych do warunków eksperymentalnych występujących w układach typu tokamak. W okresie od 1 stycznia do 30 czerwca 2012 zespół realizujący etap nr 4 opracował dokumentację technicznowykonawczą sondy typu pinhole wyposażonej w wirujący bęben do mocowania jądrowych detektorów śladowych (NTD), które można byłoby eksponować w czasie jednego wyładowania plazmowego w układzie tokamaka COMPASS (w Pradze). W szczególności zaprojektowano obudowę tej sondy, zakładając maksymalne wykorzystanie typowych elementów próżniowych, jak wysoko-próżniowe zawory szybrowe, czwórniki próżniowe itp. Zaprojektowano również system przekazywania ruchu obrotowego z zewnętrznych silników krokowych na ruch postępowo-zwrotny ruchomego wspornika głowicy pomiarowej. Dobrano również i częściowo skompletowano elementy tej sondy, w tym ww. czwórniki, 4

zawór odcinający i wysoko-próżniowy przepust do przekazywania ruchu obrotowego. Przygotowano także spis pozostałych elementy typowych wraz z listą ich potencjalnych dostawców, a także spis elementów, które mają być wykonane w drugim półroczu 2012 w warsztatach wg. opracowanej dokumentacji technicznej. Dla uproszczenia i obniżenia kosztów wykonania drugiej sondy, która ma być wyposażona w miniaturowy spektrometr masowy typu Thomsona - przyjęto, że wykorzystana będzie identyczna konstrukcja obudowy, przy czym wymianie ulegnie głowica pomiarowa, a zespół napędowy bębna zostanie zastąpiony przepustami niezbędnymi do doprowadzenia napięcia polaryzacji elektrod spektrometru. Podstawowe elementy tej sondy mają być skompletowane w drugim półroczu 2012. Dla o ceny możliwości pomiarowych projektowanych sond przeprowadzono komputerowe symulacje trajektorii jonów pochodzących z reakcji syntezy jądrowej D-D (tj. protonów o energii 3,02 MeV, jonów He 3 o energii 817 kev i trytonów o energii 1,01 MeV), które mogłyby być produkowane w tokamaku COMPASS. Wyniki tej pracy przedstawiono i przedyskutowano w czasie 11 th Kudowa Summer School Towards Fusion Energy. Materiały te zostały już opublikowane. Prace zaplanowane na pierwsze półrocze 2012 wykonano zatem w 100%. Etap nr 5 (IFPiLM) Opracowanie technologii obrazowania plazmy w zakresie promieniowania rentgenowskiego na potrzeby diagnostyki monitorowania zanieczyszczeń uwalnianych ze ścian reaktora termojądrowego. W pierwszej połowie roku zgodnie z harmonogramem etapu 2.3 zaplanowano i wykonano: Przygotowanie koncepcji modelowego detektora do obrazowania struktur plazmowych 2D w zakresie promieniowania rentgenowskiego. Warunki pracy reaktora termojądrowego zdeterminowały koncepcję modelowego detektora GEM-owego do obrazowania struktur plazmowych 2D w zakresie promieniowania rentgenowskiego. Miękkie promieniowanie rentgenowskie emitowane przez struktury plazmowe tokamaka Tore Supra, wybranego do testów zobrazowania plazmy w ramach niniejszego projektu, charakteryzuje się niezwykle dużymi intensywnościami promieniowania. Intensywności te różnią się dla różnych warunków wyładowania plazmy. czysta plazma wodorowa oraz plazma wodorowa z domieszką żelaza, prowadzi do strumienia fotonów na poziomie 10 7-10 9 fotonów/s/cm 2. Tak duże strumienie fotonów wymagają odpowiednio szybkiej elektroniki odczytu detektora promieniowania. Możliwych jest kilka rozwiązań, jeśli chodzi o akwizycję sygnałów z detektora GEM. Najprostszym sposobem jest użycie wzmacniacza ładunkowego wraz z dyskryminatorem. Tracona jest wtedy informacja o energii fotonu, dyskryminator podaje informacje jest / nie ma. W przypadku bardziej zaawansowanych zastosowań, np. diagnostyka plazmy w reaktorach termojądrowych, obrazowanie rentgenowskie, tam gdzie zachodzi konieczność rozdzielania energii fotonu, konieczna jest estymacja energii rejestrowanego fotonu. Najprostszym rozwiązaniem jest powielenie liczby dyskryminatorów tak, aby rejestrować interesujące nas przedziały. Do tego celu zbudowano też dedykowane układy scalone. Jednakże efektywność tej metody jest niewystarczająca trudno z jej użyciem estymować położenie wyładowania na płytce anodowej z dokładnością lepszą niż szerokość elektrody odczytowej. Aby w pełni wykorzystać możliwości detektora GEM-owego do zobrazowania plazmy, należy mierzyć energię oraz położenie każdego fotonu. Wiąże się to ze znaczną rozbudową części sprzętowej elektroniki odczytowej detektora GEMowego. Z możliwych scenariuszy odczytu detektora: odczyt każdego z kanałów niezależnie wymaga olbrzymiej ilości kanałów analogowych, dla detektora 128x128 pikseli daje to 16,8 tys. kanałów; odczyt krawędziowy YUV, wymaga 3*128 kanałów o bardzo dużej szybkości; odczyt krawędziowy XY, wymaga 128+128 kanałów o bardzo dużej szybkości; zdecydowano się na odczyt krawędziowy XY ze względu na prostotę części sprzętowej. Do celów badawczych wybrano 2 schematy z pikselami prostokątnymi, gdzie każdy piksel składa się z 2 prostokątów 0.4x0.2mm 2 oraz z sub-pikselami kwadratowymi, gdzie każdy piksel składa się z 4 kwadratów 0.2x0.2mm 2. Pierwszy rodzaj detektora wymaga mniej zaawansowanej technologii PCB, jednak w przypadku, gdy kulka ładunku jest porównywalna z wielkością piksela, może prowadzić do błędów odczytu polegających na różnych rozdzielczościach w kierunku X i Y oraz niemożnością lokalizacji miejsca wyładowania. Drugi rodzaj detektora pozbawiony jest powyższych wad, jednakże wymaga znacznie lepszej technologii wykonania PCB. Przy zakładanej intensywności promieniowania 10 6 fotonów/s/mm 2, rozmiarze piksela 0.8x0.8mm 2, intensywność rejestracji zdarzeń przekracza 1.2 10 8 dla każdego z kanałów odczytowych. Dla tak dużego strumienia należałoby użyć 5

próbkowania i przetwarzania sygnałów o częstotliwości rzędu kilku GHz. Ze względu na koszt takiego rozwiązania w dziedzinie cyfrowej oraz pobór mocy, zdecydowano się na zastosowanie integratorów analogowych. Integrator analogowy dla swojej pracy wymaga ustalania wartości początkowej przed procesem integracji. Najczęściej odbywa się to przy użyciu klucza analogowego resetującego kondensator w sprzężeniu bądź rezystora, który rozładowuje kondensator. Pierwsze rozwiązanie wprowadza czas martwy, drugie powoduje spiętrzanie się impulsów przy dużych intensywnościach (tzw. pile up effect). W opisywanym systemie pomiarowym zaproponowano integrator dwu-zboczowy, przełączany z jednego zbocza na drugie za pomocą kluczy analogowych. Ładunek jest mierzony przez ADC i FPGA jako różnica pomiędzy kolejnymi wartościami ADC. Wyjście integratora jest próbkowane z szybkością 125MHz, wartość ładunku jest wyznaczana jako różnica pomiędzy próbkami ADC. Aby mieć możliwość rozróżnienia czy zmierzona różnica wynika z nałożenia się 2 impulsów czy też jest spowodowana jednym o wysokiej energii, użyto dodatkowy komparator z ustawianym cyfrowo poziomem odniesienia. Istnieje możliwość użycia metody Time Over Threshold, czyli pomiaru czasu trwania stanu wysokiego komparatora, a przez to estymacji poziomu energii, jednakże ta metoda cechuje się dużą nieliniowością, czułością na zakłócenia i przez to małą dokładnością. Zaletą jest prostota kosztem uproszczenia do minimum toru analogowego, komplikuje się za to algorytm wewnątrz układu FPGA, gdyż wymagana jest implementacja znacznej ilości bardzo zbliżonych układów konwertera czas-cyfra. Badanie skuteczności różnych metod pomiaru ładunku zostanie wykonane na kilkukanałowym modelowym detektorze. Konstrukcja komory modelowego detektora GEM-owego do obrazowania plazmy oparta jest na dotychczasowym doświadczeniu autorów niniejszego zadania badawczego [ K. Jakubowska et al., 35th EPS Conference on Plasma Physics, 2011]. Po skonstruowaniu modelowego detektora 2D i przeprowadzeniu pomiarów testowych możliwa będzie optymalizacja elektrody i elektroniki odczytu w celu obrazowania promieniowania rentgenowskiego. Zrealizowano harmonogram pierwszego półrocza. Dokonano analizy i wybrano schemat odczytu dla detektora, oraz potrzebnej elektroniki. Umożliwi to w drugim półroczu zakup potrzebnych elementów oraz zbudowanie prototypu. Etap nr 6 (IFJ PAN) Opracowanie metod dozymetrycznych dla wysokich dawek w mieszanych polach promieniowania przy użyciu pasywnych detektorów luminescencyjnych Badania eksperymentalne charakterystyki wysokodawkowej detektorów luminescencyjnych. W celu realizacji zaplanowanych badań konieczne było wykonanie dużej jednorodnej grupy detektorów termoluminescencyjnych typu LiF:Mg,Cu,P (MCP-N). Przeprowadzono chemiczną syntezę fluorku litu z aktywatorami w postaci jonów miedzi, magnezu i fosforu. Po sproszkowaniu materiału wykonano pod ciśnieniem pastylki o wymiarach Ø4.5x0.9 mm, które następnie zostały spieczone w temperaturze ok. 700 C. Wytworzono ok. 3000 sztuk detektorów termoluminescencyjnych. W celu przeprowadzenia naświetlań w zakresie ultra-wysokich dawek nawiązano współpracę z Międzyresortowym Instytutem Techniki Radiacyjnej (MITR) Politechniki Łódzkiej, który dysponuje akceleratorem liniowym przyspieszającym elektrony do energii 6 MeV. Podczas naświetlania detektory były umieszczone w specjalnych pudełkach polistyrenowych. Moc dawki pochłoniętej elektronów wynosiła ok. 1.5 kgy/min. Próbki detektorów naświetlono 15 różnymi dawkami promieniowania, w zakresie od 0.5 kgy do 1000 kgy. Dawki określono przy pomocy dawkomierzy radiochromowych B3 (Gex Corporation, USA). Odczyty detektorów napromienionych w MITR przeprowadzono w IFJ przy użyciu czytnika termoluminescencyjnego typu Harshaw 3500. Prace zaplanowane na pierwsze półrocze 2012 wykonano w 100%, zgodnie z harmonogramem. Analiza zebranych danych pomiarowych zostanie przeprowadzona w drugim półroczu 2012. Etap nr 7 (ACS) Zaprojektowanie i wykonanie prototypu szybkiej, wielo-kadrowej kamery wizyjnej z dodatkowym bramkowaniem elektrooptycznym przeznaczonej do rejestracji procesów erozji tarczy obciążanej impulsowymi strumieniami plazmy. Prace przygotowawcze do wykonania testów laboratoryjnych kamery: Pomiary luminancji targetów obciążanych impulsowymi strumieniami plazmy na urządzeniu PF1000 i skompletowanie elementów mechanicznych toru optycznego. 6

Zbudowanie laboratoryjnego stanowiska do badawczego do przeprowadzania testów modelu kamery. W okresie sprawozdawczym zakończono wszystkie prace związane z zaprojektowaniem, wykonaniem i uruchomieniem finalnego detektora obrazu zgodnie z harmonogramem. (matryca CMOS wraz z układami elektronicznymi i mechanicznymi oraz konsolą obsługi). Parametry pracy finalnego detektora obrazu są zgodne z założeniami projektowymi sformułowanymi w poprzednim sprawozdaniu (Raport ACS-TM-OZ-MFHSI-UV/VIS/NIR- 301211/1-PL), a jego podstawowe właściwości przedstawiają się następująco: Jako światłoczuły element czynny zastosowano matrycę CMOS typu Lupa-1300-2 (Cypress Semiconductor Corporation, Belgia), zawierającą 1280(V)X1024(H) aktywnych pikseli; Do czasowego składowania zarejestrowanych obrazów zastosowano pamięć wewnętrzną o pojemności 8 GB; Konsola użytkownika, zainstalowana na sterowniku systemu, umożliwia ustalanie aktualnych parametrów pracy detektora oraz przeglądanie zarejestrowanych obrazów i ich trwały zapis na nośniku masowym; Komunikacja pomiędzy sterownikiem systemu a finalnym detektorem obrazu jest możliwa jedynie poprzez optyczny Gbit Ethernet; Sygnały wyzwalające oraz markery czasowe są wysyłane do/z detektora obrazu również poprzez linie światłowodowe; Zakres częstotliwości pracy finalnego detektora obrazu zawiera się pomiędzy 500 FPS (pełna rozdzielczość przestrzenna), a 66.7 kfps (rozdzielczość 24X16 pikseli); Rozmiary okna rejestrującego, jak i jego pozycja względem pełnego pola aktywnego matrycy mogą być ustawiane z krokiem jednego piksela (zmiany w pionie) i 12 pikseli (zmiany w poziomie); Sygnały bramkujące zasadniczy detektor obrazu (wzmacniacz obrazu) są generowane synchronicznie z ramką integracji finalnego detektora obrazu przy założonym czasie opóźnienia i szerokości impulsu bramkującego; Szerokość impulsu bramkującego wysyłanego do wzmacniacza obrazu zawiera się w zakresie od 3 ns do 1 ms; Poziom sterujący wzmocnieniem wzmacniacza obrazu jest wytwarzany za pomocą przetwornika cyfrowoanalogowego z podziałem na 1024 (10 bit) poziomy. Pomiary luminancji targetów Wyniki pomiarów luminacji targetów wraz z szacunkowymi obliczeniami transmisji zewnętrznego toru optycznego (wyposażonego w wąsko-pasmowe filtry interferencyjne) pokazały, że przy czułości matrycy CMOS typu Lupa-1300-2 koniecznym będzie zapewnienie wzmocnienia wejściowego strumienia promieniowania w zakresie od 30000 W/W do 75000 W/W. Takie wartości wzmocnienia mogą być uzyskane jedynie w przypadku wzmacniacza obrazu wyposażonego w podwójną strukturę miko-kanalikową. Wzmacniacz obrazu drugiej generacji z fotokatodą S25 montowaną na kwarcowym oknie wejściowym, ekranem P43 usytuowanym na szklanym oknie wyjściowym oraz strukturą mikrokanalikową typu Chevron został zamówiony u dostawcy zewnętrznego; Stanowisko testowe kamer W celu przeprowadzenia testów laboratoryjnych kamery zbudowano specjalne stanowisko testowe, w którym podświetlająca wiązka świetlna jest wytwarzana przez zestaw super-jasnych diod luminescencyjnych emitujących promieniowanie widzialne synchronicznie z ramką integracji finalnego detektora obrazu. Stanowisko to umożliwi przeprowadzenie szczegółowych badań kamer oraz zewnętrznych torów optycznych w zakresie: Wartości winietowania naturalnego w torach optycznych; Stopnia zniekształceń geometrycznych wnoszonych poprzez elementy toru optycznego; Pomiaru granicznej zdolności rozdzielczej poprzez wykreślanie zależności współczynnika modulacji w funkcji częstości przestrzennej. Etap nr 8 (IFPiLM) Adaptacja układu PF-1000 do realizacji celu szczegółowego 1. W pierwszej połowie roku zgodnie z harmonogramem etapu 8 zaplanowano: Wykonanie i uruchomienie systemu generatora prądowego do wytwarzania i akceleracji plazmy W oparciu o przeprowadzone analizy i symulacje numeryczne (patrz sprawozdanie za rok 2011) zaprojektowano wykonano poszczególne elementy zmodyfikowanego Działa Plazmowe DPF-1000U. Nisko-indukcyjny, wysokonapięciowy tor przesyłowy wykonano w oparciu o dwa rodzaje kabli współosiowych. Pierwszy odcinek, kolektor PF-1000U iskiernik załączający, zbudowano w oparciu o 10 równolegle połączonych kabli typu YJKX. Długość tego toru wynosi 10mb co oznacza, że jego indukcyjność jest równa odcinkowi 1m tj. 80nH. Zaprojektowano i wykonano 7

konstrukcję nośną pozwalającą na trwałe połączyć oba zespoły. Drugi odcinek, iskiernik załączający moduły kondensatorów, zbudowano w oparciu 72 równolegle połączone kable typu RG 213/U 50-2,25/7,25. Długość tego toru wynosi 6mb co oznacza, że jego indukcyjność jest równa 250x6/72 = 21 nh. Zaprojektowano i wykonano konstrukcję prekolektorów pozwalającą na trwałe połączenie kabli w wiązki po 6 sztuk co upraszcza montaż końcowy. Uruchomiono oba generatory prądu i prowadzono wstępne pomiary. Za pomocą impulsowego transformatora prądu zarejestrowano prąd płynący w torze łączącym obie baterie. Próby przeprowadzono dla dwóch przypadków. Pierwszy bateria kondensatorów PF-1000 naładowana do napięcia 24kV, a bateria generatora C nienaładowana. Drugi przypadek - bateria kondensatorów PF-1000 naładowana do napięcia 24kV, a bateria generatora C naładowana do napięcia 540 V. Zarejestrowane impulsy przedstawiono na rysunku. Dla weryfikacji modelu numerycznego na rysunku przedstawiono odpowiednie przebiegi prądowe uzyskane w wyniku symulacji numerycznej. Uruchomiono oba generatory prądu i prowadzono wstępne pomiary. Za pomocą impulsowego transformatora prądu zarejestrowano prąd płynący w torze łączącym obie baterie. Próby przeprowadzono dla dwóch przypadków. Pierwszy bateria kondensatorów PF-1000 naładowana do napięcia 24kV, a bateria generatora C nienaładowana. Drugi przypadek - bateria kondensatorów PF-1000 naładowana do napięcia 24kV, a bateria generatora C naładowana do napięcia 540 V. Zarejestrowane impulsy przedstawiono na rysunku. Dla weryfikacji modelu numerycznego na rysunku przedstawiono odpowiednie przebiegi prądowe uzyskane w wyniku symulacji numerycznej. Zrealizowano harmonogram pierwszego półrocza. Dokonano połączenia dwóch generatorów prądowych w celu otrzymania impulsu prądowego o składowej szybkiej rzędu mikrosekund i składowej wolnej milisekundowej. Otrzymane wyniki potwierdziły wykonane wcześniej symulacje numeryczne z wykorzystaniem obwodu zastępczego. Umożliwi to w drugim półroczu adaptację elektrod dla tak połączonych generatorów prądowych. Szczegółowe sprawozdanie z realizacji ww etapu przedstawiono w Raporcie Półrocznym Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy. Etap nr 9 (IFJ PAN) Adaptacja i wyposażenie laboratorium pomiarów neutronowych w IFJ dla rozwoju metod detekcji produktów syntezy t-j. a) Uruchomienie źródła neutronów NSNS-2. b) Wyposażenie źródła NSNS-2 i generatora neutronów 14 MeV w stanowiska pomiarowe do pomiarów z detektorami diamentowymi. Dwie wyszczególnione powyżej prace (a, b) obejmują cały rok 2012. Obie prace zostały rozpoczęte i są kontynuowane wg harmonogramu bez opóźnień. ad a) Został uruchomiony i przeszedł pierwsze testy pracy moduł PF-4 dwumodułowego źródła neutronów NSNS-2. Trwają obecnie eksperymenty dotyczące optymalizacji warunków wyładowania (napięcie pracy, ciśnienie deuteru etc.) w celu uzyskania jak najkrótszego czasu trwania impulsu (reżim nanosekundowy), jak najwyższej emisji neutronów, oraz powtarzalności działania w kolejnych impulsach. ad b) Stanowiska pomiarowe przy źródle NSNS-2 i generatorze neutronów 14 MeV (IGN-14) zostały wyposażone wg opracowań wykonanych w poprzednim okresie. Do monitorowania emisji neutronów z modułu PF-4 służy licznik berylowy, którego kalibracja wskazań dokonuje się na podstawie pomiarów ze znanym izotopowym źródłem neutronów połączonych z modelowaniem Monte Carlo całego procesu emisji. Działaniem licznika steruje wykonane oprogramowanie. Do pomiaru neutronów w eksperymentach, które będą wykonywane, zainstalowano i przetestowano dwie ultraszybkie sondy neutronowe UFNSP-1 oraz cyfrowy oscyloskop 6 GHz. Etap nr 10 (NCBJ) Adaptacja i dodatkowe wyposażenie laboratorium plazmowego w NCBJ dla realizacji Etapu 4. W okresie od 1 stycznia do 30 czerwca 2012 prowadzone były prace adaptacyjne na generatorze układu PF-360 oraz wykonywano podzespoły niezbędne do przeprowadzenia modernizacji tego generatora. W pierwszej kolejności przeprowadzono wstępną modernizację jednej sekcji (to jest 1/16 całego zespołu) generatora. Następnie przeprowadzono badania i testy wysokonapięciowe tej zmodernizowanej sekcji, które potwierdziły uzyskanie 8

zaplanowanych dla urządzenia po modernizacji parametrów pracy sekcji. Doświadczenia zebrane w trakcie tych prac umożliwiły przygotowanie założeń docelowej modernizacji wszystkich sekcji generatora. W okresie tym rozpoczęto prace nad sterownikiem ładowania generatora i następnie nad całym układem ładującym. Prace te zostały poprzedzone przygotowaniem założeń do zastosowania tyrystorowych regulatorów mocy w układzie ładowania. Przygotowano również konstrukcję i wykonano części mechaniczne obudowy pulpitu sterowania. Dodatkowo przygotowano założenia podłączeń energetycznych generatora i sterowni układu. Ostatecznie znaleziono dostawcę oporników ładujących o odpowiednich parametrach angielską firmę HRV International i dokonano zakupu tych oporników węglowych rurkowych. Zaprojektowane również zostały elementy mocujące te oporniki przy każdym z kondensatorów generatora układu PF-360. W czerwcu 2012 rozpoczęto kompleksowe prace adaptacyjne zespołu nr IV generatora układu PF-360, znajdującego się na górnym poziomie (na półpiętrze) baterii kondensatorów. Można ocenić, że postęp prac w omawianym etapie w pierwszym półroczu 2012 jest zgodny z przyjętym harmonogramem. Etap nr 11 (PW WIM) Badania z zakresu inżynierii materiałowej próbek poddanych działaniom impulsowych strumieni plazmy. Zgodnie z zapisami zawartymi w Opisie Zadania Badawczego w bieżącym okresie sprawozdawczym realizowano prace związane z określeniem właściwości powierzchni materiałów i ich struktury w stanie wyjściowym (przed poddaniem działaniu plazmy). W wyniku wcześniej prowadzonych prac do badań wytypowano 2 materiały, tj. wolfram oraz kompozyt węgiel-węgiel. Na próbkach o kształcie sześcianu o boku 10 mm prowadzono badania powierzchni tych materiałów z wykorzystaniem skaningowej mikroskopii elektronowej, spektroskopii rentgenowskiej, profilometrii laserowej a także badania mikrotwardości i tomografii komputerowej. Próbki po tych badaniach wstępnych przekazano do IFPiLM do sporządzenia tarcz, które poddawane będą oddziaływaniu plazmy impulsowej w urządzeniu PF1000. Zaplanowane na bieżący okres sprawozdawczy działania zostały wykonane w 100% w stosunku do harmonogramu. Wyniki analiz materiałów w stanie wyjściowym przedstawiono szczegółowo w Raporcie Półrocznym Politechniki Warszawskiej, Wydz. Inżynierii Materiałowej. Etap nr 12 (PW WIM) Wytwarzanie i charakteryzowanie nowoczesnych materiałów konstrukcyjnych. W ramach realizacji zadania wytworzono metodą mechanicznej syntezy serię stali o różnym składzie chemicznym. W szczególności stale różniły się zawartością wanadu (od 0,3 do 1% wagowo). Dobrano parametry mechanicznej syntezy zapewniające uzyskanie pełnego stopowania stali. Proces mielenia prowadzono w atmosferze argonu, czas mielenia wynosił 20 godzin, a obroty młynka 350 obr/min. Otrzymany proszek poddano badaniom składu fazowego za pomocą dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego oraz przygotowano do konsolidacji w procesie spiekania pod wysokim ciśnieniem. Przeprowadzono również modelowe badania odporności na zniszczenia radiacyjne wytworzonych stali. Defektowanie struktury wykonano w procesie implantacji jonów. Celem było określenie zmian właściwości strukturalnych w warunkach napromieniowania. Zgodnie z oczekiwaniami większe zmiany w mikrostrukturze stali ODS zanotowano dla wyższych dawek implantowania jonów. Zmiany mikrostruktury wiązały się głównie z wytworzeniem, w warstwie przypowierzchniowej, dużej ilości defektów punktowych oraz pętli dyslokacyjnych. Zaplanowane na bieżący okres sprawozdawczy działania zostały wykonane w 100% w stosunku do harmonogramu. Wyniki prac nad rozwojem stali ODS oraz analiz zmian mikrostruktury tych stali pod wpływem napromieniowania przedstawiono szczegółowo w Raporcie Półrocznym Politechniki Warszawskiej, Wydz. Inżynierii Materiałowej. Etap nr 14 (NCBJ) Skonstruowanie litowo-deuterowego konwertera neutronów termicznych na neutrony prędkie o energii 14 MeV w reaktorze Maria. W ramach etapu od stycznia do czerwca 2012 roku wykonano następujące prace: 1. Zakończono optymalizację konwertera neutronów termicznych na neutrony 14 MeV (konwerter 6 Li-D). 2. Prowadzono obliczenia i analizy bezpieczeństwa konwertera 6 Li-D obejmujące: 9

obliczenia neutronowe za pomocą kodu MCNP, pozwalające na określenie rozkładu źródeł ciepła z reakcji 6 Li(n,T) w konwerterze; obliczenia generacji gazów (T, He) w konwerterze i związanego z tym przyrostu ciśnienia w warstwie konwertującej; obliczenia wymiany ciepła w konwerterze; analizy bezpieczeństwa w stanach nieustalonych (zaburzenia reaktywnościowe na skutek nieintencjonalnego uwolnienia 6 Li z warstwy konwertującej, wpływ uwolnienia deuterotlenku litu na korozję aluminium w rdzeniu reaktora MARIA, zagrożenia radiologicznego od uwolnionego trytu, chłodzenie konwertera w przypadku zaniku przepływu w obiegu chłodzenia basenu reaktora); określenie limitów operacyjnych pracy konwertera w reaktorze MARIA. Prace te zakończone zostaną wystąpieniem do Dozoru Jądrowego o zezwolenie na eksploatację konwertera 6 Li-D w reaktorze MARIA. 3. W ramach przygotowań do obliczeń cieplnych wykonano pomiary przewodności cieplnej i ciepła właściwego monohydratu wodorotlenku litu (LiOH H 2 O). 4. Uwzględniając wyniki obliczeń i analiz bezpieczeństwa prowadzono prace projektowe nad konstrukcją konwertera 6 Li-D w reaktorze MARIA. W ramach tych prac projektowane jest również oprzyrządowanie do montażu konwertera oraz dodatkowe wyposażenie pomiarowe. 5. Prowadzone są również prace nad przygotowaniem stanowiska (dygestorium z wyposażeniem) do napełniania konwertera deuterkiem litu i deuterotlenkiem litu. Zaplanowane na bieżący okres sprawozdawczy działania zostały wykonane w 100% w stosunku do harmonogramu. Etap nr 15 (AGH WEiP) Analiza układów syntezy wspomaganych energią rozszczepień aktynowców w płaszczu reaktora. Obliczenia transportowe na modelu homogenicznym reaktora hybrydowego synteza-rozszczepienie. W roku 2012 kontynuowano opisywaną już w sprawozdaniu z prac wykonywanych w 2011 r. tematykę badawczą synergii syntezy i rozszczepienia jądrowego o aspektach systemowych. Zawsze przedmiotem odnośnych badań bywała opcja układów otwartych typu Mirror, jako najbardziej realistyczna (z uwagi na niewielkie rozmiary, a stąd zaletę ekonomiczności). Pomimo świadomości niskich wartości wzmocnienia plazmowego Q p w tych układach nie poświęcano dotąd należytej uwagi wynikającym stąd negatywnym konsekwencjom dla układu. W szczególności nie doceniano istotnej w tych warunkach, koniecznej, zewnętrznej składowej grzania plazmy. O ile bowiem, przy dużych wartościach Q p udział tej zewnętrznej składowej grzania można uznać za bez znaczenia, o tyle dla wartości Q p z trudem osiągalnym w układach typu Mirror (tj. kilkakrotnie niższym od 1) jest więcej niż istotny [1]. Tę energię, bowiem, brakującą skutkiem nie dość wydajnej syntezy, musimy jednak do plazmy dostarczyć i to w ilościach przewyższających składową pochodzącą z syntezy, co najmniej 1/Q p krotnie. Zależnie od wartości Q p zawierających się w przedziale ⅕ ⅓ pociąga to za sobą konieczność, np. 5-krotnego zwiększenia /nawet bez uwzględniania sprawności grzania/ energii dostarczanej do plazmy. Faktor ten może być jeszcze kilkakrotnie większy, jeżeli porównać nie z całkowitą energią syntezy, lecz tylko z jej składową pozostawianą w plazmie (tj. od cząstek alfa). Co więcej oznacza to tylokrotne zwiększenie mocy nieneutronowej oddawanej przez plazmę w różnych postaciach i w różnych (miejscach/kierunkach). Niestety trudno jest oszacować redystrybucję promieniowania zarówno korpuskularnego jak i elektromagnetycznego wysyłanego z plazmy, zależną od szczegółowych własności butelki magnetycznej, jak bywa czasem nazywany układ Mirror. Całość opisanych tu efektów wskazuje na konieczność pogłębionej analizy zagadnienia termicznego obciążenia materiałów otaczających plazmę, a tym samym poddanych intensywnej powierzchniowej depozycji energii promieniowania korpuskularnego i fotonów, obu o zróżnicowanych energiach. Jednocześnie pojawia się konieczność: zlokalizowania krytycznych miejsc w układzie, identyfikacji groźniejszej składowej promieniowania obciążającego: korpuskularna czy elektromagnetyczna, a w końcu znalezienia w światowej literaturze przedmiotu odpowiednich danych materiałowych, w dostępie, do których należy się liczyć z trudnościami. W konkluzji, nadal przewiduje się obliczenia wykorzystujące model homogeniczny reaktora, które mogą przynieść pewne ograniczenia swobody projektowania układów hybrydowych na skutek lokalnego przekroczenia dopuszczalnych powierzchniowych obciążeń termicznych. Z kolei analiza przepływów energii w układzie reaktora hybrydowego pokazała, że z powyższych powodów istotnym jest osiągnięcie możliwie największej wartości Q p a nie dla zapewnienia pożądanego poziomu mocy reaktora, (co jest możliwe dzięki energii rozszczepień układu). Opracowanie heterogenicznego modelu reaktora hybrydowego W ramach dalszych badań heterogenicznego modelu hybrydowego reaktora jądrowego szczególny nacisk położony 10

został na bezpieczeństwo układu w przypadku przewidywanej poważnej awarii systemu chłodzenia oraz zawalenia się struktury przestrzennej urządzenia. Przeanalizowano zachowanie się współczynnika mnożenia neutronów k w przypadku wycieku chłodziwa wraz z oszacowaniem niepewności. Wykonane obliczenia dostarczyły również oceny poziomu DPA i produkcji gazów w materiale koszulek paliwowych, skutkujących obniżeniem ich parametrów wytrzymałościowych, a także produkcji gazów w paliwie jądrowym, której następstwem jest wzrost ciśnienia wewnątrz prętów paliwowych a stąd podwyższone ryzyko ich pęknięcia. Porównanie uzyskanych wartości uszkodzeń radiacyjnych z danymi literaturowymi wskazuje, że otrzymane wartości są dopuszczalne dla obiektów jądrowych. Na kolejnym etapie badań obliczona została moc cieplna rozszczepień (nuclear heating) w paliwie. W tym celu pręty paliwowe podzielono we wszystkich strefach na mniejsze komórki w kierunku aksjalnym (wzdłuż pręta), a przyjęty podział przy założonej długości komórki równej 10 cm i przy długości pręta równej 8 m pozwolił na uzyskanie zadowalającego histogramu grzania. W dalszych badaniach przewiduje się optymalizację składu oraz przestrzennego rozkładu paliwa w celu możliwego wyrównania grzania w obu kierunkach: aksjalnym i radialnym. Zgodnie z zapisami zawartymi w Opisie Zadania Badawczego w bieżącym okresie sprawozdawczym realizowano prace polegające na opracowaniu heterogenicznego modelu reaktora hybrydowego i uzyskano zaplanowane wyniki. Prace zaplanowane na pierwsze półrocze 2012 wykonano w 100 %. Szczegółowe sprawozdanie z realizacji ww etapu przedstawiono w Raporcie Półrocznym AGH, Wydział Energetyki i Paliw. Etap nr 16 (AGH WEiP) Obliczenia wydajności produkcji nuklidów promieniotwórczych w materiałach konstrukcyjnych oraz trytu w eutektyce LiPb oraz pomiar ich aktywności. Wykonywanie obliczeń w celu dobrania materiału odcinającego neutrony termiczne w kanale reaktora MARIA przewidzianym do instalacji konwertera Li-D. Aktywacja i pomiar aktywności wybranych materiałów i trytu w LiPb z użyciem filtra. Porównanie wyników obliczeń i pomiarów. Do wstępnych obliczeń filtra odcinającego neutrony prędkie w tzw. pseudokonwerterze wybrano standardowo wykorzystywane do pochłaniania neutronów termicznych materiały takie jak węglik boru z borem wzbogaconym w izotop 10 B ( 10 B 4 C) oraz naturalny kadm. Do obliczeń skuteczności pochłaniania neutronów wykorzystano uproszczony model konwertera przedstawiony w sprawozdaniu z 2011 roku. Jako kryterium przydatności materiału absorbującego neutrony powolne przyjęto maksymalnie możliwą zgodność energetycznego widma neutronów w pseudokonwerterze z widmem w konwerterze a także dla konkretnych aktywowanych materiałów stosunki aktywności izotopów dominujących po 20 dniach od końca 100-godzinnej aktywacji. Przeprowadzono szereg obliczeń zastępując w modelu konwertera kolejne warstwy 6 LiD materiałem pochłaniającym a pozostałe wypełniając powietrzem. Przeprowadzono także obliczenia aktywacji dostępnych materiałów konstrukcyjnych ITER a w strumieniach modeli pseudokonwertera i konwertera. Zdecydowano, że pierwsze aktywacje w strumieniu neutronów prędkich Marii zostaną przeprowadzone w istniejącym stanowisku w kanale T2. Stanowisko to jest przygotowane do naświetlań neutronami prędkimi z filtrem odcinającym neutrony termiczne wykonanym z węgliku boru z 10B. Przygotowano próbki materiałów stali do aktywacji w postaci płytek o wymiarach 10x10x1 mm3. Przygotowano także próbki eutektyki LiPb o masie ok. 1 grama, LiF w postaci detektorów TLD o masie 30 mg każdy oraz folie aktywacyjne: In, Cr, Rh, Ni, Pb, Bi, Au, Y o masach od 100 do 300 mg. Próbki stali przygotowano z następujących materiałów otrzymanych dzięki uprzejmości Fusion for Energy w Barcelonie(F4E): 3 próbki SS316-IG (ITER Grade) do konstrukcji zbiornika próżniowego (VV), TF jacket sample (manufacturer POSCO, Korea): stainless steel modified 316 LN, PF jacket samples (Jiuli and SMST manufacturers): stainless steel modified 316 L Wszystkie próbki i folie zostały przesłane w czerwcu do Narodowego Centrum Badań Jądrowych w Świerku k/otwocka. Zgodnie z zapisami zawartymi w Opisie Zadania Badawczego w bieżącym okresie sprawozdawczym realizowano prace polegające na wykonywaniu obliczeń w celu dobrania materiału odcinającego neutrony termiczne w kanale reaktora Maria, przewidzianym do instalacji konwertera Li-D i uzyskano zaplanowane wyniki. Prace zaplanowane na pierwsze półrocze 2012 wykonano w 100 %. Szczegółowe sprawozdanie z realizacji ww etapu przedstawiono w Raporcie Półrocznym AGH, Wydział Energetyki i Paliw. 11

3. ZGODNOŚĆ REALIZACJI ZADANIA BADAWCZEGO Z HARMONOGRAMEM ORAZ KOSZTORYSEM W OKRESIE SPRAWOZDAWCZYM 3.1 Czy realizacja zadania badawczego przebiegała zgodnie z Harmonogramem wykonania Zadania Badawczego? TAK x NIE Jeśli zaznaczono NIE należy wskazać zaistniałe rozbieżności, podać przyczyny i podjęte lub planowane działania naprawcze oraz ocenić wpływ na dalszą realizację zadania badawczego. Należy przedstawić odrębnie wszystkie etapy zadania badawczego przebiegające niezgodnie z harmonogramem. Nr i nazwa etapu zadania badawczego wg harmonogramu Opis rozbieżności Przyczyna rozbieżności Działania naprawcze Wpływ na dalszą realizację zadania badawczego 12

3.2 Czy realizacja zadania badawczego przebiegała zgodnie z Kosztorysem Zadania Badawczego? TAK x NIE Jeśli zaznaczono NIE należy wskazać zaistniałe rozbieżności, podać przyczyny i podjęte lub planowane działania naprawcze oraz ocenić wpływ na dalszą realizację zadania badawczego. Należy przedstawić odrębnie wszystkie etapy zadania badawczego przebiegające niezgodnie z kosztorysem. Nr i nazwa etapu zadania badawczego wg harmonogramu Opis rozbieżności Przyczyna rozbieżności Działania naprawcze Wpływ na dalszą realizację zadania badawczego 4. SPOSÓB UPOWSZECHNIENIA INFORMACJI O OSIĄGNIĘTYCH WYNIKACH ZADANIA BADAWCZEGO J. Dankowski, K. Drozdowicz, B. Gabańska, A. Igielski, W. Janik, L. Karpiński, A. Kurowski, M. Paduch, U. Wiącek, New plasma-focus PF-4 as a nanosecond d-d neutron pulse source. Programme & Contributions of 11 th Kudowa Summer School, June 11-15, 2012, Kudowa Zdroj, Poland, pp. 127-128 (OP-14). R. Kwiatkowski, K. Malinowski, M.J. Sadowski, Computer simulation of trajectories of charged fusion products in chosen tokamaks, Programme & Contributions of 11 th Kudowa Summer School, June 11-15, 2012, Kudowa Zdroj, Poland, pp. 173-176 (O-28). U. Woźnicka, K. Drozdowicz, Fission neutrons for fusion diagnostic (invited paper), Programme & Contributions of 11 th Kudowa Summer School, June 11-15, 2012, Kudowa Zdroj, Poland, pp. 47-50 (IL-11). J. Dankowski, K. Drozdowicz, B. Gabańska, A. Igielski, L. Karpiński, A. Kurowski, M. Paduch, U. Wiącek, A new nanosecondregime small plasma focus in the Institute of Nuclear Physics in Krakow. 25 th Symposium on Plasma Physics and Technology, June 18 21, 2012, Prague, Czech Republic. B. Gabańska, Detektory diamentowe do spektrometrycznych pomiarów jonów z plazmy termojądrowej. Seminarium Oddziału V IFJ PAN, PEGAN, 25. 04. 2012. K. Pytel, R. Prokopowicz, M. Dorosz Optymalizacja konwertera neutronów termicznych na 14 MeV w reaktorze MARIA. Raport NCBJ Nr. B-1/2012 S.Taczanowski, Actinide Incineration in Fusion-fission Hybrid a Model Nuclear Synergy, przyjęte do druku, mat. konf. FUNFI, Varenna, 12-15.09.2011, ed. American Physical Society, 13

Zebrania robocze Konsorcjum Prowadzenie: U. Woźnicka, Zebranie Rady Zarządzającej Konsorcjum,: Ocena merytoryczna i finansowa realizacji Zadania 2 w roku 2011 oraz dyskusja programowa na rok 2012. 21.03.2012, PW WIM, Warszawa. Prowadzenie: M. Sadowski, U. Woźnicka, Postępy realizacji Celu Szczegółowego 2 Zadania 2: Opracowanie nowych metod dla diagnostyki plazmy w ekstremalnych warunkach reaktora t-j, w tym w szczególności diagnostyki produktów syntezy termojądrowej (neutronów i cząstek alfa) oraz monitorowania zanieczyszczeń plazmy, uwalnianych ze ścian reaktora (berylu, węgla, tlenu i wolframu), Zebrania robocze, 5.04.2012, IFPiLM, Warszawa, 19.04.2012, IFJ PAN, Kraków. Prowadzenie: L. Karpiński, U. Woźnicka, Postępy realizacji Celu Szczegółowego 3 Zadania 2: Budowa lub doposażenie stanowisk pomiarowych do realizacji Zadania 2. Zebranie robocze, 10.05.2012, NCBJ, Świerk. 5. UWAGI LIDERA Brak 14

6. INFORMACJE O OSOBIE ODPOWIEDZIALNEJ ZA SPORZĄDZENIE RAPORTU Imię i nazwisko, stanowisko Prof. dr hab. Urszula Woźnicka, Prof., Kierownik zadania badawczego Data sporządzenia raportu 18.07.2012 Podpis Pieczęć Lidera Osoba uprawniona do reprezentowania Lidera 15