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

IFMIF-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 w ramach działań europejskiego konsorcjum Eurofusion. By wykorzystać w pełni 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» podjęło starania o wejście Polski do IFMIF-DONES w charakterze jednego z bezpośrednich udziałowców projektu.

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 ośrodku przewidziano halę pomiarową, do której doprowadzona zostanie jedna lub więcej skolimowana 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 fuzyjnych. Dostępne będą układy realizujące typowe eksperymenty z użyciem neutronów z dziedziny ciała stałego i nauk biologicznych, a także niestandardowe naświetlania materiałów przemysłowych, elektroniki, oraz badania fundamentalne.
  • 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.
  • Kolejnym rozwinięciem laboratorium IFMIF-DONES poszerzającym spektrum badań naukowych jest budowa układu neutron time-of-flight, czyli stworzenie niezależnego, pulsowanego źródła neutronów do badań podstawowych i fizyki jądrowej. Podobne układy neutron time-of-flight (nTOF), działające obecnie w CERN oraz w laboratorium GANIL, pozwalają na znaczne rozszerzenie badań eksperymentalnych wykonywanych z użyciem neutronów i są źródłem wielu znaczących wyników naukowych z dziedziny badań podstawowych i stosowanych.

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. Narodowe Centrum Badań Jądrowych (NCBJ)
  3. Politechnika Warszawska Wydział Inżynierii Materiałowej (PW WIM)
    • Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych (PW WEiTI)
    • Wydział Inżynierii Lądowej (PW WIL)
    • Wydział Fizyki (PW WF)
  4. Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy (IFPiLM)
  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)