to laboratorium – źródło intensywnych wiązek prędkich neutronów, w którym będą naświetlane, badane i certyfikowane materiały przeznaczone do użycia w reaktorach syntezy termojądrowej.

DONES jest jednym z trzech kluczowych elementów europejskiego programu rozwoju energetyki opartej o reakcję syntezy termojądrowej.

Polskie jednostki naukowe i firmy biorą udział projektowaniu laboratorium oraz w pracach eksperymentalnych dotyczących DONES w ramach działań europejskiego konsorcjum EUROfusion – pakiet roboczy Early Neutron Source oraz programu EURATOM DONES Consolidation Phase. Aby w pełni wykorzystać dotychczasowy wkład, zapewnić wprowadzenie do ośrodka tematów badawczych i eksperymentów proponowanych przez polskie grupy oraz brać udział w eksploatacji wyników naukowych konsorcjum «Neutrony dla Polskiej Nauki» koordynowane przez Instytut Fizyki Jądrowej PAN podjęło starania o wpisanie IFMIF-DONES na Polską Mapę Infrastruktury Badawczej. Taki wpis umożliwi wejście Polski do programu IFMIF-DONES jako kraju obserwatora oraz włączenie przedstawiciela Polski do prac komitetu sterującego DONES Steering Committee. W dalszej perspektywie umożliwi to rozpoczęcie negocjacji na temat pełnego udziału Polski w projekcie.

Zasadniczym celem działania laboratorium IFMIF-DONES jest wytworzenie warunków radiacyjnych, które będą panowały we wnętrzu reaktora termojądrowego opartego o reakcję syntezy izotopów deuteru i trytu: D+T. Warunki te charakteryzują się ogromnym strumieniem promieniowania, głównie prędkich neutronów oraz kwantów gamma, unoszących energię reakcji syntezy. Innymi słowy, laboratorium IFMIF-DONES będzie źródłem promieniowania neutronowego i gamma dużej mocy o charakterystyce zgodnej z promieniowaniem emitowanym w syntezie deuteru i trytu w reaktorze termojądrowym. Szczegółowe rozwiązanie techniczne pozwalające na stworzenie takiego źródła oparte jest o reakcję jądrową, w której wiązka jonów deuteru przyspieszonych do energii 40 MeV zderzana jest z jonami litu (Li), przy czym tarczą jest gruby na 30 mm, szybko poruszający się strumień ciekłego metalicznego litu. W tak wytworzonym polu promieniowania umieszczone zostaną moduły pomiarowe zawierające próbki materiałów konstrukcyjnych i funkcjonalnych potrzebnych do budowy reaktora termojądrowego. Próbki te będą naświetlane w kontrolowanych warunkach, w tym w odpowiednio regulowanej temperaturze, dawkami promieniowania odpowiadającymi dawkom, na które te materiały będą narażone podczas wieloletniego cyklu pracy reaktora termojądrowego. Po napromieniowaniu próbek zostaną one przebadane pod kątem zmian właściwości strukturalnych, fizycznych, odporności na niekorzystne efekty, zmiana przewodnictwa cieplnego i elektrycznego, itd. Kompleksowo zaplanowany program takich badań pozwoli na uzyskanie dokładnych informacji na temat zachowania materiałów we wcześniej nieosiągalnych, ekstremalnych warunkach, określenie ich przydatności do wykorzystania w warunkach napromieniowania, a także na certyfikację wybranych materiałów do ich użycia w przyszłych reaktorach termojądrowych.

Oprócz opisanej powyżej głównej tematyki związanej z programem syntezy termojądrowej:

  • IFMIF-DONES będzie laboratorium neutronowym, w którym prowadzone będą inne badania fizyczne z użyciem neutronów. W laboratorium powstaje hala pomiarowa, do której doprowadzona będzie zogniskowana wiązka neutronów z możliwością moderacji rozkładu energetycznego wiązki. Wielkość hali pozwala na jednoczesną instalację szeregu układów pomiarowych, których działanie będzie niezależne od prowadzonego w trybie ciągłym naświetlania materiałów dla syntezy termojądrowej. Planowane są eksperymenty z użyciem neutronów z dziedziny fizyki materii skondensowanej, nauk biologicznych, obrazowanie z użyciem wiązki neutronów, a także niestandardowe naświetlania materiałów przemysłowych, elektroniki, oraz badania podstawowe z dziedziny fizyki jądrowej.
  • Ze względu na przewidywany czas uruchomienia laboratorium IFMIF-DONES możliwe jest przeniesienie do niego wybranych eksperymentów neutronowych realizowanych obecnie przy reaktorze w ILL Grenoble, którego zamknięcie nastąpi najprawdopodobniej po roku 2033.
  • W laboratorium IFMIF-DONES planowana jest również budowa układu neutron time-of-flight (nTOF DONES). Będzie to niezależne, impulsowe źródło neutronów do badań podstawowych z dziedziny fizyki jądrowej i astrofizyki. Układ ten będzie miał lepsze parametry od obecnie działających instalacji nTOF, na przykład w CERN i GANIL we Francji i ma szansę stać się źródłem znaczących wyników naukowych.
  • Rozważane jest także umieszczenie w silnym polu promieniowania modułu służącego do produkcji radioizotopów mających zastosowanie w medycynie. Produkcja taka jest zazwyczaj realizowana w reaktorach, użycie neutronów o wysokiej energii produkowanych w IFMIF-DONES pozwoli na wytworzenie znacznych ilości radioizotopów, na przykład 99mTc, które są poszukiwane na rynku usług medycznych.

Polskie instytucje badawcze zainteresowane udziałem w projektowaniu, budowie i eksploatacji IFMIF-DONES oraz prowadzeniem badań w tym ośrodku:

  1. Instytut Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk (IFJ PAN)
  2. Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy (IFPiLM)
  3. Narodowe Centrum Badań Jądrowych (NCBJ)
  4. Politechnika Warszawska Wydział Inżynierii Materiałowej (PW WIM)
    • Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych (PW WEiTI)
    • Wydział Inżynierii Lądowej (PW WIL)
    • Wydział Fizyki (PW WF)
  5. Instytut Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych Polskiej Akademii Nauk (INTiBS PAN)
  6. Politechnika Łódzka
    • Wydział Elektrotechniki, Elektroniki, Informatyki i Automatyki (PŁ WEEIA)
  7. Firma S2Innovation (S2I)