“Programul Operational Sectorial Cresterea Competitivitatii Economice"

1. CRYO-HY: Dezvoltarea infrastructurii CD a ICSI prin crearea unui laborator de temperaturi scazute pentru aplicatii energetice ale fluidelor criogenice “Programul Operational Sectorial Cresterea Competitivitatii Economice" AXA PRIORITARA 2 – Cercetare, Dezvoltare Tehnologica si Inovare pentru Competitivitate Operatiunea 2.1.2: “Dezvoltarea infrastructurii CD existente si crearea de noi infrastructuri CD (laboratoare, centre de cercetare)” Contract Nr.: 251/28.09.2010 BENEFICIAR: Institutul National de C-D pentru Tehnologii Criogenice si Izotopice ICSI Rm. Valcea Proiect finantat de Fondul European de Dezvoltare Regionala “Investitii in viitorul dumneavoastra”

2. CRYO-HY: Dezvoltarea infrastructurii CD a ICSI prin crearea unui laborator de temperaturi scazute pentru aplicatii energetice ale fluidelor criogenice Institutul National de C&D pentru Tehnologii Criogenice si Izotopice ICSI Rm. Valcea incearca de ani buni sa is defineasca un “playground”. Sarcina cercetarii intr-o tara ca Romania este una destul de ingrata, tinand cont de faptul ca suntem intr-o semnificativa intarziere de dezvoltare fata de alte tari europene si, in plus, nu exista o sustinere din partea unei industrii competitive. Din acest motiv, ideea noastra de baza a fost de a ne gasi o nisa de activitate, in care doar experienta anterioara si potentialul creativ sa fie definitorii. Derulat in perioada: 28.09.2010-05.04.2013, proiectul „CRYO-HY: Dezvoltarea infrastructurii CD a ICSI prin crearea unui laborator de temperaturi scăzute pentru aplicaţii energetice ale fluidelor criogenice”, în valoare totală de 61.838.231 lei, cofinanţat, cu suma de 44.215.000 lei, de Uniunea Europeană prin Fondul European de Dezvoltare Regională, si cu suma de 5.785.000 lei de catre Guvernul Romainiei, dezvoltă mai multe direcţii în domeniul cercetării la temperaturi joase, desemnate să aibă ca rezultat realizări tehnologice practice şi validări cu scopul de a sprijini diferite domenii energetice în care Institutul Naţional de Cercetare a Tehnologiilor Izotopice şi Criogeniei este deja implicat – tehnologiile pe bază de hidrogen şi separarea tritiului pentru tehnologia fuziunii. Ambele se referă în mod direct la “HIDROGEN”, acesta fiind cuvântul cheie al activităţii institutului încă de la înfiinţarea sa în anul 1970. Activităţile desfăşurate în cadrul proiectului au vizat direct înfiinţarea unui nou laborator pentru temperaturi scăzute sub forma unui complex de cercetare, care se va axa pe investigarea lichefierii, pe procesele de stocare şi transport al fluidelor (în special hidrogen şi heliu), cu aplicaţii directe în domeniul energetic. Noul laborator are un puternic caracter tehnologic, iar principala sa caracteristică constă în dezvoltarea şi validarea tehnologiilor practice în criogenie, precum şi domeniile aferente necesare pentru transformarea sa într-o structură energetică în viitorul apropiat.

3. Noul centru de cercetare include o hala mare pentru sistemele de lichefiere si criostate specifice si echipamente de testare si validare a tehnologiilor de transport si stocare a hidrogenului, precum si trei laboratoare: Investigare microstructurala, Aplicatii energetice ale supraconductibilitatii si Determinari concentratii radioizotopi. Pot fi amintite unele dintre cele mai importante echipamente esentiale activitatii noii facilitati: centru de lichefiere cu doua circuite de iesire, sistem SEM de microscopie cu baleiere electronica, magnetometru SQUID, sistem de acoperire de tip sputtering, sistem de masurare a proprietatilor de material cu magnet permanent, TA-MS spectrometru cu scintilatie pentru analize de radioizotopi. Un alt obiectiv în cadrul proiectului a vizat furnizarea echipamentelor tehnologice pentru extinderea instalaţiei de distilare criogenică: unitate de refrigerare heliu, sistem de stocare a tritiului, coldbox pentru distilare criogenica, sistem experimental de tip cascada pentru distilare criogenica Distilarea criogenică a izotopului de hidrogen este legată direct cu tehnologia de fuziune, fiind principala metodă pentru tehnologia de detritiere a apei, parte esenţială a întregului complex de fuziune din marele proiect experimental de fuziune ITER. Sistemul de Detritiere al Apei – WDS este principala instalaţie ce trebuie dezvoltată legat de ciclul combustibilului în reactorul de fuziune. Un complex integrat alcătuit din WDS bazat pe schimbul electrolitic combinat (CECE), angajând o coloană de schimb catalitic de fază lichidă (LPCE), şi un Sistem Separare Izotopi bazat pe distilare criogenică (CD) este dezvoltat la Râmnicu Vâlcea. Până acum, acest complex de testare, cu limitările impuse de lipsa de energie de refrigerare, a fost folosit pentru studii de performanţă de proces, pentru a măsura diferiţi factori de separare izotopică şi pentru a valida modelul şi operarea unor asemenea sisteme pentru aplicaţii de fuziune. Noul sistem de refrigerare achiziţionat, va înlocui vechiul sistem care nu mai putea face faţă la noile coloane de distilare.

4. Din acest punct de vedere, criogenia a fost una dintre tintele noastre inca de la infiintarea institutului ca organizatie de cercetare. Este un domeniu care nu are inca o imagine publica, dar care are un rol de cercetare suport pentru multe domenii vitale de dezvoltare. Institutul a avansat in ultimii 10 ani mai multe proiecte pe termen lung, in care ne-am propus ca implicarea noastra in domeniul dezvoltarii sau reformarii unei noi structuri energetice sa fie tot mai adanca si mai cunoscuta pe plan national si european. Noul Laborator de temperaturi scazute este o etapa in aceasta traiectorie, care va permite cresterea capabilitatii instrumentale a ICSI Rm. Valcea in domeniul criogeniei ca suport atat pentru cercetarile noastre in domeniul fuziunii, cat si pentru introducerea de noi tehnologii nepoluante bazate pe resurse regenerabile. Laboratorul va reprezenta, in acelasi timp, si o platforma deschisa de cercetare, in care posibilitati de experimentare, inexsitente pana in momentul de fata in Romania, vor fi oferite oricarei organizatii interesate in domeniu. Pentru a fi mai specifici, trebuie subliniat faptul ca noul laborator, cuprinzand in sine mai multe laboratoare cu topici distincte, are ca element central un sistem dual de lichefiere Heliu/Hidrogen, care va permite derularea de experimente la temperaturi in domeniul 4-80 K. Este un lucru extraordinar, dat fiind faptul ca pana in momentul de fata astfel de conditii de experimentare au fost total inaccesibile cercetatorilor din Romania. Privit din perspectiva unui centru de cercetare, laboratorul va activa in doua directii fundamentale, una legata de ciclul combustibilului – Tritiul si Deuteriul, pentru experimentul de fuziune ITER, iar cealalta de tehnologiile energetice, in sensul dezvoltarii de sisteme de stocare si transport pentru cei doi vectori energetici ai viitorului: hidrogenul si electricitatea. Perspectivele pe care le estimam in aceasta directie sunt extrem de interesante, considerand efortul conjugat al tuturor statelor de a-si reforma sistemul energetic national.

5. Tehnologiile criogenice si de separari izotopice sunt portaluri ale Romaniei catre elita cercetarii. Aplicatiile criogeniei acopera un spectru larg interdisciplinar, de la analiza comportarii structurilor organice si anorganice la temperaturi criogenice, pana la studii de superfluiditate, supraconductibilitate, precum si de dezvoltarea de concepte si standarde privind proprietatile fizico-chimice si mecanice ale metodelor si aliajelor speciale. Tritiul, izotop radioactiv, este indepartat din moderatorul centralelor nucleare de tip CANDU cu ajutorul unei tehnologii similare cu tehnologia omologata la scara de laborator la institutul nostru pentru separarea tritiului si deuteriului din ape deuterate si tritiate, printr-un proces combinat: schimb izotopic catalizat si distilare criogenica. Pe baza rezultatelor obtinute s-a proiectat la ICSI obiectivul de interes national “Pilot Experimental pentru Separarea Tritiului si Deuteriului”, instalatie de nivel semi-industrial, echivalenta cu o unitate de detritiere cuplata la reactoarele nucleare CANDU sau la reactoarele de fuziune ITER. Este lesne de inteles ca misiunea acestei infrastructuri de C&D din ICSI, finantata in totalitate de catre ANCS, consta in dezvoltarea tehnologiei de detritiere a apei grele utilizata ca moderator in reactoarele nucleare CANDU si de a verifica comportarea materialelor si echipamentelor specifice in mediul tritiat si la temperaturi criogenice. Cercetarile efectuate si rezultatele obtinute in acesta directie au fost recunoscute de MEdC – ANCS prin acordarea in 2008 a Premiului pentru cel mai mare transfer tehnologic al anului – “Tehnologia de extragere a tritiului din apa grea utilizata in functionarea reactorului de tip CANDU, utilizat la CNE Cernavoda”. Acest izotop, tritiul, care este deseu pentru reactoarele de fisiune nucleara, devine combustibil pentru noua generatie a reactoarelor de fuziune nucleara. ICSI este de mai bine de 12 ani in marea familie a cercetarii din domeniul fuziunii nucleare, fiind membru al unui valoros consortiu de cercetare Tri-Pla-CA impreuna cu KIT Germania, CEA Franta si ENEA Italia, consortiu care participa in mod activ la proiectarea si realizarea instalatiilor primului Reactor Termonuclear Experimental International – ITER, ca infrastructura de cercetare internationala.

6. Gratie proiectului CRYO-HY au fost create numeroase locuri de munca pentru cercetatori si in acelasi timp au fost mentinute in C&D un numar important de locuri de munca. In plus ICSI si-a creat capacitatea de a cerceta si dezvolta noi tehnologii menite să permită elaborarea de soluții novatoare de stocare si transport al energiei utilizând gazele lichefiate si si-a extins capacitatea de cercetare în domeniul extragerii si stocării izotopilor hidrogenului -Tritiu si Deuteriu- în vederea decontaminării apei grele tritiate care provine de la reactoarele de tip CANDU. Infrastructura realizata va permite integrarea tot mai accentuata a ICSI in programele de cercetare europeana, in acest sens, pentru urmatorii 5 ani, fiind prevazuta participarea ICSI in cadrul a 7 proiecte de cercetare internationale. Contact: National R&D Institute for Cryogenics and Isotopic Technologies ICSI Rm. Valcea 4 Uzinei Str., 240050, Rm. Valcea, Romania icsi.ro