Projekti / Programi
01. januar 2020
- 31. december 2027
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.03.00 |
Tehnika |
Energetika |
|
| 1.07.00 |
Naravoslovje |
Računalniško intenzivne metode in aplikacije |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T160 |
Tehnološke vede |
Jedrsko inženirstvo in tehnologija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.02 |
Tehniške in tehnološke vede |
Elektrotehnika, elektronika in informacijski inženiring |
| 1.01 |
Naravoslovne vede |
Matematika |
reaktorska fizika, jedrski reaktorji, fuzija, transport fisijskih nevtronov, transport delcev, jedrski podatki, diagnostika plazme, fuzijski reaktor, fisijski reaktorji, medicinska fizika, Monte Carlo transport delcev, transportna enačba, referenčni eksperimenti
Podatki za zadnjih 5 let (citati za zadnjih 10 let) na dan
22. april 2024;
A3 za obdobje
2018-2022
| Baza |
Povezani zapisi |
Citati |
Čisti citati |
Povprečje čistih citatov |
| WoS |
1.312 |
24.209 |
19.904 |
15,17 |
| Scopus |
1.320 |
26.816 |
22.404 |
16,97 |
Raziskovalci (22)
Organizacije (2)
Povzetek
Raziskovalni program (RP) Reaktorska Fizika raziskuje probleme povezane s teorijo transporta delcev od devetdesetih let prejšnjega stoletja naprej. Raziskovalni program pokriva tesno povezana in prekrivajoča se raziskovalna področja: fizika močnostnih reaktorjev, fizika raziskovalnih reaktorjev, jedrska fuzija, jedrski podatki, fizika plazme in medicinska fizika. Področja skladno pokrivajo vse aspekte nevtronike in povezane fizike delcev.
Razvijamo računalniške programe za simulacijo sredic močnostnih in raziskovalnih reaktorjev. Naše delo vključujte preračune močnostnih reaktorjev, razvoj računalniških kod in modelov za simulacijo tlačnovodnih reaktorjev, preračune doznih polj in strujanja nevtronov, izračune sevalnih izvorov v izrabljenem jedrskem gorivu, preračune aktivacije in razvoj eksperimentalnih metod za namen preveritve fizikalnih parametrov sredice fisijskih močnostnih reaktorjev.
Na področju fizike raziskovalnih reaktorjev uporabljamo raziskovalni reaktor TRIGA na Institutu Jožef Stefan za eksperimente s katerimi validiramo naša računalniška orodja in modele, vključno z meritvami izgorelosti goriva, pulznimi eksperimenti, gretja gama in meritve produkcije žarkov gama. Ker je raziskovalni reaktor IJS TRIGA izjemno dobro karakteriziran, se uporablja za testiranje napredne jedrske instrumentacije in detektorjev ter za meritve jedrskih podatkov.
Razvijamo in uporabljamo validirane računalniške kode in modele za simulacijo transporta nevtronov v fuzijskih reaktorjih. Poleg tega razvijamo in vzdržujemo računalniške modele tokamaka JET (Joint European Torus) za transport nevtronov in žarkov gama. Izvajamo tudi simulacije transport nevtronov v podporo eksperimentalnim kampanjam in obratovanju tokamaka JET. Smo člani mednarodne pobude in skupine zadolžene za načrtovanje demonstracijske fuzijske elektrarne DEMO. Na JET-u sodelujemo pri eksperimentih s področja fizike plazme, ter izvajamo analize podatkov in modeliranje plazme. Nudimo ključno podporo pri modeliranju transporta plazme in analizi eksperimentov na JET-u.
Jedrskih podatki so osnovni vhodni podatek za vse kode za transport delcev. Preučujemo in razvijamo metode za propagacijo negotovosti jedrskih podatkov v negotovosti končnih fizikalnih parametrov preučevanih sistemov. Na reaktorju TRIGA na IJS izvajamo referenčne eksperimente in sodelujemo pri evalvaciji eksperimentov izvedenih na drugih institucijah v okviru OECD NEA. Na področju fuzije uporabljamo tokamak JET za validacijo računalniških metod, modelov in jedrskih podatkov.
Na področju fizike plazme delamo na samousklajenem modelu postrgane plazme za kodo BIT1. Poleg tega v naši linearni magnetizirani plazemski napravi (ang. LMPD) na IJS oblikujemo nove eksperimente na temo termionske emisije iz ravnih površin in razvijamo nova orodja za simulacijo plazme.
V medicinski fiziki raziskujemo področje raziskav o protonski terapiji s poudarkom na jedrskih podatkih, preračunov doznih polj v dinamičnih geometrijah in optimizaciji protonske radioterapije.
Pomen za razvoj znanosti
Programska skupina Reaktorska fizika je edina tovrstna raziskovalna skupina v Sloveniji in poseduje strokovnost ter kapacitete za izvedbo kompleksne evalvacije jedrske varnosti povezane z reaktorsko fiziko in nudi tudi ekspertno podporo na področju jedrskega goriva in gorivnega cikla. Naša skupina je edina na področju raziskav transporta delcev, s poudarkom na transportu nevtronov. Znanje povezano z jedrsko in reaktorsko fiziko nepretrgoma uspešno apliciramo na reševanje problemov v medicinski fiziki in na razvoj fuzijske energije. Program reaktorske fizike je zato zelo pomemben pri neprestanem razvoju jedrske znanosti in z njo povezanih področij v Sloveniji in širše.
Zaradi visoke ravni mednarodnega sodelovanja skupina povsod na svetu prispeva k razvoju znanosti in stroke. Pričakovati je, da bodo rezultati dela skupine tudi v prihodnje primerni za objave v mednarodnih publikacijah in da bodo sprožali široko zanimanje v vodilnih revijah na tem področju. Letno pričakujemo vsaj 15 publikacij, vključujoč znanstvene članke ter poglavja v monografijah. Največji vpliv pričakujemo na naslednjih raziskovalnih področjih:
• Deterministični in Monte Carlo izračuni različnih parametrov v raziskovalnih in energetskih reaktorjih, kakor tudi implementacija hibridnih metod
• Sklapljanje plazemske fizike in nevtronike in aplikacija metod na fuzijske reaktorje
• Numerična evalvacija kalibracije moči virov DT v reaktorju JET, analiza in validacija korelacijskih faktorjev kot ključnih elementov kalibracije reaktorja
• Razvoj evalviranih eksperimentalnih referenčnih (benchmark) primerov v sodelovanju z delovnimi skupinami NEA/OECD
• Nevtronska aktivacija naprednih materialov uporabljenih v fisijskih in fuzijskih (ITER in DEMO reaktorjih za karakterizacijo sevalnih polj termonuklearnih reaktorjev)
• Evalvacija jedrskih podatkov izbranih materialov in validacija najnovejših jedrskih podatkovnih baz skozi referenčne eksperimente
• Nadgradnja perturbacijske metode v SUSD3D, kot na primer občutljivost fisijskega spektra in negotovosti zakasnelih nevtronov, ki je bila uporabljena širom sveta
• Razvoj novih prijemov za učinkovito sklapljanje determinističnih in Monte Carlo transportnih metod
• Izboljšano razumevanje robne plazme fuzijskih reaktorjev in razvoj naprednih metod za meritve z električnimi sondami
• Razvoj transportnih modelov Monte Carlo v protonski terapiji, ki pokriva raziskovalne in jedrske podatke, izračune doz v dinamičnih geometrijah in načrtovanje robustnih protonskih terapij
Pomen za razvoj Slovenije
Najpomembnejši družbeno-ekonomski dosežek programske skupine je podpora pri varnem in ekonomičnem obratovanju NEK. Ob vzponu reaktorske fizike in pričetku obratovanja NEK je bil zastavljen ambiciozen dolgoročni načrt razvoja domačih zmogljivosti za podporo aktivnostim v gorivnem ciklu. Nastali programski paketi CORD-2, LoadF in DMR043 se še vedno uporabljajo kot pomoč pri obratovanju NEK in omogočajo njegovo večjo neodvisnost od komercialnih podjetij, kot je Westinghouse, in s tem boljše pogajalsko izhodišče. Posledica tega so znatni in neposredno izmerljivi prihranki. Uporaba doma razvitih metod je skrajšala čas, potreben za izvedbo zagonskih testov, z nekaj dni na samo 14 ur, kar je privedlo do znatnih prihrankov. Dodatno, neodvisni preveritveni izračuni zagotavljajo raznolikost in redundanco, kar zmanjšuje možnost napak in posledično povečuje varnost delovanja NEK.
Najpomembnejši gospodarski dosežek programske skupine je podpora obratovanju NEK. Naša doma razvita koda za načrtovanje sredice CORD2 je omogočila NEK večjo neodvisnost od komercialnih podjetij, kot je Westinghouse, in s tem boljše pogajalsko izhodišče. Kot navedeno zgoraj, so naše metode močno skrajšale čas, potreben za izvedbo zagonskih testov, kar je privedlo do znatnih prihrankov.
V okviru trenutno načrtovanih projektov planiramo nadaljnje izboljšave naših metod, s čimer bomo ostali v ospredju pri zagotavljanju varnejšega in učinkovitejšega obratovanja elektrarn. Veliko trenutno načrtovanih projektov bo imelo za posledico neposreden gospodarski učinek.
Velik potencial vidimo pri oblikovanju in razvoju izdelkov odpornih na sevanje, kot so LED svetila, procesna elektronika in podobne tehnologije, ter načrtujemo nadaljevanje razvoja detektorjev sevanja.
Raziskovalna skupina že več kot 15 let sodeluje pri raziskavah na področju fuzije in je prispevala k skupnemu cilju čiste energije iz fuzijskih elektrarn na več področjih. Znanje, pridobljeno pri raziskavah fisijskih reaktorjev brez težav prenašamo na fuzijo. Pri tem smo že uspešno zaključili znatni del raziskav na področju izboljšanja jedrskih podatkov, umerjanja detektorjev nevtronov in izračunov obsevanj za fuzijo.
Člani programa aktivno sodelujemo z raziskovalci z vsega sveta (vključno s Francijo, Združenimi državami Amerike, Združenim kraljestvom, Japonsko in Kitajsko), kar omogoča dostop do vrhunskega tujega znanja in možnosti izkoriščanja le-tega v Sloveniji. Z intenzivnim mednarodnim sodelovanjem, projekti in aktivnim sodelovanjem v mednarodnih organizacijah kot so Mednarodna agencija za atomsko energijo (IAEA) in Agencija za jedrsko energijo (NEA) v okviru Organizacije za gospodarsko sodelovanje in razvoj (OECD) in NATO, smo močno vpeti v skupno delo v mednarodnem okolju. Z visoko kakovostnimi in vplivnimi raziskavami promoviramo Slovenijo in povečujemo njeno mednarodno prepoznavnost.
Aktivni smo tudi na področju izobraževanja kadrov. Naši starejši raziskovalci so dejavni pri poučevanju in predavanjih na Fakulteti za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani, na Fakulteti za energetiko Univerze v Mariboru ter na Izobraževalnem centru za jedrsko tehnologijo IJS. Ta center organizira tečaje usposabljanja na vseh področjih jedrske tehnologije za domača in tuja podjetja ter institucije, kot sta MAAE in Evropska komisija. V okviru teh tečajev naši sodelavci pokrivajo področja reaktorske fizike, transportnih preračunov, jedrske instrumentacije ter reaktorske in sevalne fizike.
Naši sodelavci redno nastopajo kot mentorji študentom pri seminarjih, poletnem delu, magistrskih nalogah in doktorskih disertacijah. Poleg tega redno gostimo sodelavce iz drugih držav (večinoma novince na jedrskem področju), ki obiščejo IJS za dalj časa, od več tednov pa do šest mesecev preko IAEA, STEP, ENEN+, Erasmus ali podobnih organizacij. Ti štipendisti se usposabljajo in izobražujejo na področjih reaktorskih preračunov, eksperimentalne reaktorske fizike in transporta delcev. Poleg tega aktivno sodelujemo tudi na tečajih usposablj
