COVID-19: zajęcia hybrydowe do 30 stycznia
[fot. Andrzej Romański] fot. Andrzej Romański

"Energetyczna" szefowa

2017-02-27

Dr hab. Katarzyna Słabkowska z Zakładu Spektroskopii Atomowej Wydziału Chemii UMK jest kierownikiem serii międzynarodowych projektów badawczych współfinansowanych przez Komisję Europejską w ramach programu Horyzont 2020-Euratom.

Projekty pt. Modelowanie widm rentgenowskich wolframu i molibdenu w wysokotemperaturowej plazmie tokamakowej (Work Packages: ER-WP15_IPPLM-04 and WPER - Complementary research) są realizowane w latach 2016-2018. Dr hab. Katarzyna Słabkowska jest uznanym ekspertem w dziedzinie rentgenowskiej spektroskopii atomowej. Wyniki prowadzonych przez dr hab. Słabkowską badań teoretycznych, uzyskanych dotychczas i realizowanych w ramach powyższych projektów, znacząco zwiększają szansę na doprowadzenie do finału prac nad realizacją międzynarodowego projektu ITER. Prace nad konstrukcją największego na świecie tokamaka, tj. reaktora termojądrowego III generacji - ITER, rozpoczęły się we Francji w 2011 roku z udziałem Unii Europejskiej, USA, Japonii, Chin, Indii, Korei Południowej i Rosji. Aby zrozumieć wagę badań prowadzonych w ramach projektu ITER, trzeba poznać podstawy procesu zachodzącego wewnątrz tokamaka, tj. w przestrzeni przypominającej torus, w którym plazma podtrzymywana jest przez pole magnetyczne ograniczające stykanie się jej ze ścianami tokamaka. W nim dochodzi do zderzania się jąder deuteru i trytu (źródeł których Ziemia ma dostatek na miliony lat), w wyniku którego może nastąpić fuzja termojądrowa - proces niezwykle trudny do zapoczątkowania i utrzymania nawet w temperaturze setek milionów stopni Celsjusza. Warto podkreślić, że jest to drugi najdroższy w historii projekt, nad którego realizacją pracuje kilkaset zespołów badawczych z całego świata opracowujących różne składowe tej alternatywnej technologii produkcji energii. Fenomen projektu ITER, w porównaniu z najbardziej efektywnym, znanym obecnie procesem pozyskiwania energii, czyli rozczepianiem jąder uranu, tkwi w pełni kontrolowanym naśladowaniu w warunkach ziemskich procesów zachodzących na Słońcu.

Geneza udziału dr hab. Katarzyny Słabkowskiej w projekcie ITER wiąże się z Jej wizytą w 2010 roku na największym, funkcjonującym obecnie, tokamaku JET położonym koło Oxfordu (w Wielkiej Brytanii), w którym dochodziło już wielokrotnie do fuzji termojądrowej trwającej kilkadziesiąt sekund. Podczas tej wizyty dr hab. Katarzyna Słabkowska była świadkiem rozpoczęcia prac nad zastosowaniem w tokamaku JET wolframu jako materiału do konstrukcji jego elementów. Po zastosowaniu tego metalu w tokamaku JET okazało się, że po pierwsze jony wolframu przenikają do plazmy ochładzając ją, co jest bardzo niekorzystnym procesem. Po drugie, wolfram daje niezwykle bogate widmo rentgenowskie, dzięki któremu można uzyskać bezcenne informacje pozwalające kontrolować kluczowe parametry plazmy (takie jak jej temperatura i gęstość) – wyjaśnia dr hab. Katarzyna Słabkowska. Ponadto wizyta ta zainspirowała dr hab. Katarzynę Słabkowską do zdobywania środków w ramach różnych projektów umożliwiających prowadzenie szczegółowych badań widm rentgenowskich wolframu emitowanych z wysokotemperaturowej plazmy tokamakowej. Zaowocowało to uzyskaniem przez dr hab. Katarzynę Słabkowską już w 2011 roku pierwszego grantu na te badania z Narodowego Centrum Nauki.

W ostatnich kilku latach dr hab. Katarzyna Słabkowska wraz z zespołem, w którego skład weszli m.in. jej doktoranci (mgr Ewa Węder oraz mgr Łukasz Syrocki), opracowała podstawy unikalnej i niezwykle precyzyjnej diagnostyki parametrów plazmy wytwarzanej w reaktorach termojądrowych, takich jak tokamak JET i budowany obecnie ITER, która wykorzystuje niezwykle bogate charakterystyczne widmo rentgenowskie jonów wolframu. Dzięki wynikom jej badań projekt ITER ma jeszcze większe szanse powodzenia, przez co rozumie się nie tylko skuteczne prowadzenie testowych eksperymentów, ale również pracę reaktora ITER przez okres około 20 lat oraz późniejsze przeprowadzanie fuzji na jeszcze większą skalę w przyszłych reaktorach DEMO i PROTO, będących jego następcami. Warto dodać, że tematyka ta stanowiła również podstawę jej rozprawy habilitacyjnej.