Kазанлъчанка е ръководител в изграждането на най-големия реактор за ядрен синтез в света

Анна Енчева е дъщеря на известния казанлъшки адвокат Милка Кърпачева (Енчева). Ани е родом и е отраснала в Казанлък. Учи в СОУ "Антим I" със засилен английски език.

След гимназията решава да последва професията на майка си. Приета е в елитен английски университет - международно право. Но в годините на прехода през 90-те, за семейството й издръжката е непосилна, затова Ани избира пътя на баща си Слави - инженер, старши научен сътрудник и доктор на техническите науки. Приемат я в английски филиал на Техническия университет - София. Следва работа във ФЕСТО и в технологичен отдел в Института "Макс Планк", Германия.

Анна Енчева защитава докторска степен с дисертационен труд на тема "Термохидравлично изследване на резбови турболентен ускорител при принудителна конвекция" през 2006 г.  Спечелва мястото в международния проект ITER с конкурс, заради добрата комбинация от научен, инженерен и управленски опит. Анна е носител и на специалната награда на EDF  (френската агенция по ядрена енергетика) Fem'Energia.

Днес Ани живее във Франция и освен блестящ млад учен и инженер е и щастлива майка на 7-годишен син.

Интервю с Анна Енчева във връзка участието й в ITER публикува  тази седмица Наука offnews, като част от проекта си "Българският принос в съвременната наука". Предлагаме ви да се запознаете с работата и успехите на една казанлъчанка с кариера в световната ядрена наука.

Международният проект ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor - Международен експериментален реактор за термоядрен синтез) в който участват Европейският съюз, Русия, Китай, Корея, Япония, Индия и САЩ е съизмерим по мащаб с проекта на Големия адронен колайдер.

И в изграждането на това грандиозно съоръжение като ръководител на много отговорна част от него работи една българка - Анна Енчева. 

Разговаряме с нашата сънародничка - единствения български учен в този най-мащабен енергиен проект.

Може ли да кажете още нещо за научната си кариера и как стигнахте до ITER? Защо точно с енергетика решихте да се занимавате?

Съвсем случайно. Винаги съм искала да стана адвокат като майка ми. В годините на преход между двата строя кандидатствах и получих място в елитен университет в Англия, специалност международно право. Имах и стипендия, но дори родителите ми с много добри професии – адвокат и инженер - кандидат на техническите науки от малък провинциален град, не можеха да си позволят да покрият разноските за общежитие и храна. В последния момент, кандидатствах и ме приеха в специалност Индустриално инженерство към Английския факултет, ТУ-София. От там, след завършването на магистратура и три години работа в индустрията (българското представителство на фирма ФЕСТО), започнах работа към Общество Макс Планк, Институт по физиката на плазмата, Мюнхен, Германия и докторска работа в паралел. След това последваха две години към Института по физика на плазмата в Лозана, Швейцария, като там отговарях за инженерната част на важен проект за ITER и от 2007 пътят ме доведе до самата ITER, за което въобще не съжалявам.

Как върви строителството на ITER ? Ще се спазят ли сроковете?

В сърцето на ITER е Комплексът токамак, 400 000-тонна сграда, съставена от сградите Токамак, Диагностиката и Сградата за тритий.

Размерите на Комплекса на токамака са внушителни, 80 метра височина (включително сутеренни нива), дължина 120 метра и 80 метра ширина, Комплексът на токамака ще доминира на платформата ITER, когато се завърши. Седеметажната сграда ще приюти не само реактора, но също така и повече от 30 различни системи, които са необходими за работа на машината.

Комплексът токамак е структура от стоманобетон, положена на антисеизмични изолатори. Покривът е на 60 метра над нивото на земята; сутеренния етаж е около 11 метра под земята.

Строителството ще продължи четири години и ще са необходими 16,000 тона арматурна стомана, 150,000 m³ бетон и 7500 тона стомана за строителни конструкции. Европейската агенция възложи договора за строителни работи през декември 2012 г. на френско-испански консорциум VFR (включващ френски компании VINCI Construction Grands Projets, Razel-Bec, Dodin Campenon Bernard, Campenon Bernard Sud-Est, GTM Sud and Chantiers Modernes Sud, и испанската фирма Ferrovial Agroman).

Договорът за строителство на Комплекса на токамака включва също и изграждането на сградата за сглобяване и инсталиране на компонентите; Сградата на радиочестотно загряване; зони за отопление, вентилация и климатизация; съоръжение за почистване на строителна площадка и много други.

След завършването на основите на комплекса токамак през август 2014 г., с дебелина 1.5-метра и площ от 9300 м², сега се работи върху по-ниските нива на комплекса. Докато строителството продължава, десетки хиляди вградени плочи ще бъдат зазидани в бетона на подовете, стените и таваните на различните нива на сградата, за да се осигури по-късно закрепването на различни компоненти, системи и оборудване.

Сградите, където ще се сглобяват криостата и полоидалните бобини са вече завършени.

Възможно ли е алтернативните технологии за ядрен синтез - например немския стеларатор или варианта на компанията Tri Alpha Energy - да се окажат по-ефективни, предвид че "токамаците" са най-стари като замисъл?

Токамакът и стелараторът са два вида експериментални машини на основата на ядрен синтез, при които плазмата се задържа във вакуумна камера. При стеларатора външни бобини създават завъртени магнитни линии около вакуумната камера с цел да задържат плазмата. При токамака има два вида магнити, външни, които обграждат вакуумната камера и вътрешен трансформатор, който движи тока в плазмата чрез пулсове, създавайки завъртени магнитни линии.

Основния недостатък на стеларатора са големите изисквания за допуски при инсталирането и производството на компонентите; магнитните линии трябва да са изключително точни (десетки от мм) и това се постига много трудно заедно с много сложната форма на бобините.

Токамакът, от друга страна, е най-успешната концепция на ядрен синтез, тоест е най-близко до постигане на всички условия за ядрен синтез. Но основният проблем тук е възможността от появата на разпадане на плазмата (disruptions) поради режима на работа – пулсен режим. Реактор от такъв тип изисква да работи в непрекъснат режим и да има контрол върху разпадането на плазмата. Защото, ако има разпадане на плазмата, ядреният процес прекъсва.

Проектът Tri Alpha Energy е частен проект, финансиран от инвеститори, недобре известен на широката публика, поради секретния си начин на работа и вероятно участие във военни проекти. До момента няма ясни доказателства, че може да е по-успешен от това, което ние правим.

Какви са предимствата на ITER ? Промени ли се нещо в първоначалния проект в хода на изграждането му?

Организацията ITER официално е регистрирана като такава от края на 2007 година. Основната й характеристика е, че почти 90% от изработването на компонентите и строежа й е разпределено между седемте страни-участнички, Европейския съюз, Русия, Китай, Корея, Япония, Индия и САЩ. Общата й стойност е приблизително 7826 милиона евро, но реалната й търговска цена ще е по-висока.

Управлението й става не само чрез централния екип, който се намира в Кадараш, Франция, но и чрез агенциите на страните-участнички. Това затруднява сравнително много процеса на вземане на добри технически решения и често политическата принадлежност и интереси има голям превес. Това според мен е най-големият проблем, който от своя страна води и до удължаване на сроковете по строежа и изработката на компонентите.

Каква е ролята Ви в проекта и строителството?

След като 5 години работих към отдел Диагностика, като отговарях за инженерната част на всички, около 45, диагностични системи, от юни 2013 ми предложиха да ръководя Проекта по бобините (направени от проводник с минерална изолация), вътре в самата машина. Това е много важна система, без която машината не може да работи. Тези бобини стабилизират плазмата в горно и долно положение и ограничават появата на локални изригвания на плазмата, които могат да разрушат компонентите в досег с нея. От технологична и инженерна гледна точка е много интересен проект и най-голямото предимство е, че е една от малкото системи, която ще бъде с директен договор между ITER и доставчика, защото е система, която бе въведена по-късно.

Не смятате ли, че разпространеното увлечение по "зелена" енергия вече направи така, че да обезсмисли подобни проекти?

Един от основните недостатъци на всички до момента съществуващи алтернативни енергийни източници е невъзможността им да покрият все повече нарастващите нужди от електроенергия за домашни и индустриални цели.

Основните предимства на реакторите на базата на ядрения синтез, ако заработят успешно са:

• Отделя се около 4 милиона повече енергия в сравнение с нормалните източници, като газ, въглища, нефт;
• Основното гориво при ядрения синтез е широко разпространено и е неизчерпаемо – деутерий може да се дестилира от всякакъв вид вода;
• Ядреният синтез не отделя въглероден диоксид или други газове в атмосферата. Основният му продукт е хелий, който е инертен и нетоксичен газ;
• Активността на компонентите при тази реакция е много ниска и материалите могат да се рециклират и използват отново след 100 години;
• Мощността на такива реактори ще е сравнима като тази на традиционните ядрени реактори (между 1 и 1.7 гигавата). Средната цена на киловатчас електроенергия ще е също подобна, като ще бъде малко по-скъпа в началото, както при въвеждането на всяка нова технология.

Имат ли основание някои да се страхуват от ядрената енергетика по принцип?

Страховете са обясними, те идват от крайностите на този ядрен процес – да се използва едновременно като оръжие и средство за енергия. Изисква се много малко енергия, за да се разделят два атома и да се създаде верижна реакция, на чийто принцип се основават традиционните ядрени централи. Тази реакция отделя също високи радиоактивни частици. Радиоактивните отпадъци са много опасни. Въпреки, че няколко страни, в това число и Франция, имат много добра традиция в това отношение, други страни след Чернобил, Three Mile Island, Фукушима са вече резервирани към използването на този тип енергия.

Накратко, ако ядрената реакция не е контролирана, реакторът експлоатира или се разтапя и става една голяма купчина от радиоактивни отпадъци. Отделят се милиони радиоактивни частици във въздуха, земя, вода. За сравнение, ако ядреният синтез загуби контрол, основните и важни компоненти – висока температура и плътност на плазмата се загубват и процеса спира. Ядреният синтез създава много малко радиоактивни отпадъци и то в самата близост до реактора. В пъти е по-сигурно да се използва ядрен синтез за производство на електроенергия.

Източник: nauka.offnews.bg
Снимки: личен архив на А. Енчева
На снимките:
Анна Енчева на строежа, точно където са положени основите на реактора, за интервю пред CNN, октомври 2015
Анна Енчева полуава специалната награда на EDF  (френската агенция по ядрена енергетика) Fem'Energia
Строителната площадка на проекта