Fizicianul Alexandru Boboc: Baloanele pentru copii vor fi umplute cu deseu nuclear

Reactorul nuclear ITER este unul dintre cele mai costisitoare si ambitioase experimente stiintifice internationale. In interiorul sau vor fi reproduse fenomenele care au loc la suprafata Soarelui. De ce? Pentru ca in curand, rezervele de combustibili fosili (petrol, gaz, carbune) se vor epuiza, iar planeta va avea nevoie de alte resurse de energie. Daca experimentul va reusi, omenirea va avea la dispozitie o sursa de energie nepoluanta si inepuizabila. Si atunci, istoria isi va schimba cursul. La acest proiect lucreaza si un cercetator roman. Alexandru Boboc ne ofera o lectie de fizica science-fiction, dar povesteste si despre zilele studentiei sale din Romania.

MASINA CARE PRODUCE MAI MULTA ENERGIE DECAT CONSUMA

– S-a nascut in 1974 la Campulung-Muscel. Este licentiat in fizica al Universitatii din Craiova si doctor in stiinte al Universitatii din Padova, cu o lucrare in domeniul ingineriei nucleare

– Timp de doi ani a fost bursier Marie-Curie la Universitatea din Limerick si a beneficiat de un stagiu de pregatire EUROATOM la Ecole Politechnique din Lausanne.

– Din martie 2004 lucreaza in cadrul European Fusion Development Agreement, fiind fizician-senior la cel mai mare centru de cercetare in fuziune nucleara din lume, JET.

– Este responsabilul unuia dintre sistemele de diagnosticare a plasmei nucleare prin interferometrie/polarimetrie cu ajutorul laserilor.

Carte de vizita Alexandru Boboc

V.M.: Cum ati ajuns sa lucrati la EFDA-JET, cel mai mare centru de cercetare in fuziune nucleara din lume?

Alexandru Boboc: Dupa ce am terminat doctoratul in Italia, mi s-a oferit o bursa Marie-Curie la Universitatea din Limerick. La sfarsitul lui 2003, un fost coordonator al meu din Irlanda mi-a trimis un e-mail in care imi spunea ca cei de la EFDA-JET au o pozitie deschisa. In Europa nu exista foarte multi specialisti in domeniul meu, si asa am avut norocul sa ajung aici. Postul a fost dat exclusiv pe principii de competenta profesionala, cum este normal. Nu a contat faptul ca sunt roman…

V.M.: De ce sunt atat de importante cercetarile care se desfasoara la JET?

Alexandru Boboc: Rezervele de combustibili fosili, in particular petrolul, se vor epuiza in acest secol, iar efectul de sera il resimtim deja cu totii. Prin urmare, energia nucleara este poate singura sansa a omenirii de a supravietui in contextul actual.

V.M.: Si cum obtineti energie la JET?

Alexandru Boboc: Exista doua metode de obtinere a energiei electrice din reactii nucleare: fisiune si fuziune nucleara. Fisiunea nucleara este deja o tehnologie bine stapanita, dar are trei mari dezavantaje: se consuma mult uraniu, care este un combustibil limitat, deseurile prezinta o radioactivitate care persista milioane de ani, iar principiul de functionare prezinta riscuri mari (aduceti-va aminte de Cernobil).

Insa mai avem o alta optiune: fuziunea nucleara. Daca ea nu este momentan disponibila comercial, in prezent, aici la JET, se lucreaza in directia aceasta. Cercetarea in acest domeniu a inceput in perioada razboiului rece, odata cu inventarea bombei cu hidrogen, care functioneaza pe principiul fuziunii nucleare necontrolate.

In anii ‘50 s-a pus problema de a putea controla si extrage aceasta energie imensa folosind atomi usori. Cercetatorii din fosta Uniune Sovietica au inventat primele camere de fuziune cu confinare magnetica, denumite TOKAMAK. Aparatul cu care lucram noi, JET, este un fel de capcana magnetica imensa si experimentala si este singura masina de fuziune care este capabila sa functioneze cu deuterium si tritium, cei doi izotopi ai hidrogenului care vor fi folositi in viitorul reactor comercial de fuziune nucleara. Ea poate sa rezolve multe dintre intrebarile oamenilor de stiinta.

Pe de alta parte, proiectul ITER este primul pas in viitor, fiind prima masina de fuziune nucleara capabila sa functioneze in regim de reactor, adica sa produca mai multa energie decat se introduce in ea. Acest reactor va fi dat in folosinta in 2020 si va fi pasul decisiv catre primul prototip de centrala nucleara comerciala de fuziune, proiectat sa functioneze din 2050.

Proiectul ITER este primul pas in viitor, fiind prima masina de fuziune nucleara capabila sa produca mai multa energie decat se introduce in ea

Alexandru Boboc

Daca JET este un proiect al comunitatii europene, la ITER colaboreaza UE, SUA, Japonia, Rusia, China, India si Canada. Si va costa peste 10 miliarde de dolari numai pentru a fi construit. Tot ce s-a construit pana in prezent este doar o jucarie pe langa ITER.

Eu fac parte din grupul care se ocupa de designul unuia dintre zecile de sisteme de diagnosticare a plasmei care vor fi instalate pe ITER. La acest proiect lucreaza mii de cercetatori si oameni de stiinta. Daca experimentul va reusi, se va putea construi prima statie experimentala comerciala.

V.M.: Ne puteti explica cat mai simplu principiile fizice care stau la baza acestui proiect?

Alexandru Boboc: In cazul reactiilor de fisiune, atomii grei de uraniu se descompun in atomi mai mici plus energie. Problema este ca acesti atomi mici pot avea o inalta radioactivitate, iar reactia poate deveni necontrolata daca nu este permanent tinuta sub observatie.

Fizicianul Alexandru Boboc in laborator Foto: Courtesy of EFDA-JET

In cazul fuziunii nucleare procesul este invers: doi atomi se aproprie atat de mult incat fuzioneaza, rezultand un atom mai mare si energie. Procesul fuziunii nucleare are loc la suprafata Soarelui. Aici, gravitatia imensa determina atomii de heliu sa fuzioneze, rezultand energia termica care face posibila viata pe Pamant. Dar pe Pamant acest proces nu poate avea loc natural, ci doar in conditii speciale.

Exista la ora actuala diverse tehnologii experimentale construite pentru a fuziona atomii. Unele folosesc laserul (fuziunea inertiala), altele utilizeaza magnetii (fuziunea cu confinare magnetica). Cea din urma este in stadiul cel mai dezvoltat. Pe principiul fuziunii cu confinare magnetica se bazeaza primul reactor de fuziune din lume, ITER, care se construieste in prezent.

Principiul de functionare este simplu: o camera speciala in forma de covrig, continand o multime de magneti, comprima in interior si mentine in suspensie, departe de pereti, plasma la temperaturi de sute de milioane de grade Celsius pana la punctul in care atomii ionizati fuzioneaza. In prezent se folosesc izotopi ai hidrogenului – deuteriul si tritiul, care se pot obtine din apa de mare, si respectiv litiul. Ca deseu rezulta heliul, care este un gaz inert si nu e radioactiv.

Principalul avantaj al fuziunii: resurse practic nelimitate de combustibil

Alexandru Boboc

Din 30 mg de deuterium (1 litru apa de mare) si 50 mg de litiu (din 5 grame de minereu de litiu) se poate obtine energia echivalenta a 360 litri de petrol (aproximativ 2,2 barili). Principalele avantaje ale fuziunii sunt resursele practic nelimitate de combustibil, faptul ca nu exista deseuri radioactive directe, iar aparitia unei reactii nucleare necontrolate este imposibila prin definitie.

Dar exista si cateva dezavantaje. Cel mai important este legat de costurile foarte mari pentru construirea unui prototip, deoarece dimensiunile reactorului trebuie sa fie foarte mari. Plus ca mai avem probleme cu intelegerea si controlarea acestor reactii pe termen lung.

ALTERNATIVA LA PETROL

V.M.: Un astfel de experiment poate sa revolutioneze piata energetica mondiala…

Alexandru Boboc: Categoric. Proiectul ITER trebuia sa inceapa in 1989, dar au aparut probleme politice. Uniunea Sovietica, unul dintre marii finantatori ai proiectului, s-a prabusit. Daca acest experiment va avea succes, costurile de producere a energiei ar fi foarte mici, asta pe langa siguranta intrinseca a sistemului. Cred ca aceasta este unica alternativa pe termen lung la petrol.

Tehnologiile noi apar in functie de necesitati. De exemplu, criza petrolului a fost de bun augur pentru ITER, pentru ca proiectului i s-a dat verde. Sunt inca probleme tehnice de rezolvat: camera reactorului va fi foarte mare – 30 de metri inaltime – si va necesita folosirea unor materiale care inca nu au fost puse la punct.

Tehnologiile noi apar in functie de necesitati

Alexandru Boboc

Mai este inca nevoie de munca de cercetare. Evident ca exista feluriti factori care decid ritmul cercetarii in fuziunea nucleara. De exemplu, la inceputul anilor ‘50 s-a investit mult in acest tip de proiecte, si s-a crezut ca in 5-6 ani se va obtine fuziune nucleara comerciala. Dar, odata cu aprofunderea intelegerii fenomenelor fizice, s-a constatat ca sunt imense costurile pentru constructia unui reactor experimental.

Unde lucrez eu, la JET, producerea unui singur impuls de plasma cu durata de 100 de secunde costa 25.000 de lire sterline si 2% (circa 2 GW) din energia electrica a Marii Britanii. Si producem aproximativ 20 de impulsuri pe zi. Deci costurile zilnice pentru a tine in functiune aceasta masinarie sunt foarte mari.

V.M.: Costurile fiind foarte mari, care este eficienta economica a unui astfel de proiect?

Alexandru Boboc: Daca te gandesti si la CERN, proiectul a costat aproximativ 5 miliarde de euro si a avut drept produs “secundar” punerea la punct a primului browser si a limbajului HTML. Impactul economic a fost urias. Dar in astfel de tehnologii noi, in care se lucreaza in domenii complet netestate (noi vom lucra la temperaturi la care nu s-a mai testat nimic niciodata pe Pamant) costurile mari sunt inerente.

Noi avem un ideal: sa facem o centrala nucleara conventionala pe fuziune pana in 2050. Heliul, deseul nuclear rezultat, nu este radioactiv, ci este un gaz pe care il putem folosi la o multime de lucruri… De exemplu, vom putea umple baloanele pentru copii cu “deseul” unei centrale nucleare!

ANTI-MODELELE SUNT LA PUTERE

Vlad Mixich: Cum ati inceput sa studiati fizica?

Alexandru Boboc: De mic am avut inclinatie spre mecanica, spre partea mai tehnica. Imi doream sa fiu inginer de aeronautica, dar in Craiova, orasul in care am facut liceul, nu exista o sectie de acest fel si m-am gandit sa fac totusi fizica, pentru ca fizica iti deschide mai multe usi.

V.M.: A fost fizica ca o prima dragoste?

Alexandru Boboc: Nu… eu eram bun la stiintele exacte, imi puteam alege si chimia, dar am ales fizica pur si simplu pentru ca imi placea mai mult. Aveam foarte multe carti de fizica in biblioteca parintilor, erau multe carti de popularizare a fizicii si toate astea mi-au dat un imbold catre fizica.

Tatal meu, de mic m-a invatat sa fiu autodidact: nu vroia sa ma ajute la lectii, imi spunea la matematica si la fizica “uite, daca vrei, aici este cartea asta, te uiti la capitolul 5 si citesti singur”. Si asta m-a ajutat enorm. Am citit foarte mult, nu numai fizica si stiinte, dar si literatura, care m-a ajutat sa-mi dezvolt creativitatea.

V.M.: Cum erau profesorii pe vremea cand erati elev?

Alexandru Boboc: Am avut in gimnaziu o profesoara care si-a dat seama ca imi place fizica si ma sacaia intruna: la fiecare ora vroia sa ma asculte. Si la sfarsitul trimestrului eram singurul cu mediile neincheiate. Ma stimula intr-un mod mai aparte. Apoi am avut un profesor foarte bun de matematica care dadea note pe idei, punea mare pret pe istetime, nu pe memorie.

V.M.: Cei doi faceau parte dintre acei profesori de moda veche?

Alexandru Boboc: Nu, din contra. Amandoi profesorii erau tineri, aveau in jur de 30 de ani, nu erau batrani…

In invatamintul pre-universitar nu mai sunt referinte

Alexandru Boboc

V.M.: De ce credeti ca a scazut atat de mult calitatea invatamantului pre-universitar in Romania?

Alexandru Boboc: Motivul principal este ca nu mai sunt referinte. Inainte, ideea de a deveni inginer sau profesor era ceva fantastic. Acelea erau referintele. Acum ce referinte au romanii? Politicienii care fura sau cei care fac afaceri necurate si sunt smecheri. In Romania, idealul este sa ai bani si atat. Nu mai exista modele sanatoase. Dupa parerea mea, aceasta este principala problema. In Romania sunt la putere anti-modelele.

“AM AVUT NOROCUL UNUI CONCURS CORECT”

V.M.: Dupa facultate v-ati continuat studiile in Italia, la Padova. Ati petrecut mult timp in Italia. Sunt diferente notabile intre invatamantul din Italia si cel din Romania?

Alexandru Boboc: Nu ca sunt diferente, sunt enorm de mari diferentele… Eu am plecat dintr-un sistem in care principalul mod de a face cursuri la Universitate era dictarea. Am plecat in anul 4 si am avut norocul sa particip la un concurs corect.

V.M.: Ati avut norocul…?

Alexandru Boboc: Da, am avut noroc, erau doar vreo 5 burse la fizica pentru toata tara. Erau alte facultati unde se stia dinainte cine merge, concursul era aranjat. Desi nu eram un student de zece, la concurs am luat a doua medie. In Italia puteam sa fac orice curs doream, nivelul bursei era foarte bun, imi puteam plati masa si chiria, imi puteam cumpara si carti. In schimb, m-am trezit la cursuri ca trebuie sa fiu autodidact.

La noi, in Romania, in biblioteca universitara erau 10 carti de fizica in limba romana, restul in rusa sau deloc, si cartile erau foarte greu disponibile. De aceea profesorii dictau, pentru ca era dificil sa gasesti carti. In Italia am descoperit bibliotecile cu randuri-randuri de carti… Examenele se bazau nu pe memorie, ci pe intelegerea materiei. Asta m-a marcat mult.

Si alt lucru care m-a impresionat a fost mentalitatea profesorilor. Am avut un coleg care a picat un examen si care a fost anuntat de catre profesor ca nu a trecut, cu urmatoarele cuvinte: “ti-as recomanda sa repeti examenul”.

Cand m-am intors dupa bursa Tempus, un singur profesor din intregul departament m-a luat la el in cabinet sa ma intrebe cum se fac cursurile in Italia

Alexandru Boboc

V.M.: Ce ar fi putut sa va ofere Romania in plus ca sa va convinga sa nu plecati in alta tara?

Alexandru Boboc: Lasand la o parte aspectul financiar, despre care nici nu are rost sa mai discutam… Cand m-am intors in Romania dupa bursa Tempus din Italia, un singur profesor din intregul departament m-a luat la el in cabinet sa ma intrebe cum e in Italia, cum se fac acolo cursurile si ce am facut. Unul singur! Si asta mi-a spus totul.

Nu stiu daca sistemul s-a mai schimbat intre timp, dar o astfel de intamplare m-a determinat atunci sa fiu sigur ca voi pleca cu prima ocazie. Eu cred, de altfel, ca singurul lucru care te poate opri sa nu pleci in strainatate este familia. Chestia cu “vai ce frumoasa e tara noastra, si muntii” se poate rezolva daca esti in strainatate si ai bani. Iei avionul si in doua ore esti la Iasi sa te odihnesti sub statuia lui Eminescu. Dar daca esti profesor la Iasi si ai rude la Giurgiu, se poate intampla sa nu ai bani sa mergi sa-ti vezi parintii, pentru ca ai salariul mic.