Prośba o prawo odpowiedzi, skierowana do CEA
po zamieszczeniu na stronie internetowej tekstu naruszającego moją reputację
23 stycznia 2012 r.
29 marca 2012 r.: brak odpowiedzi
17 listopada 2011 r. CEA umieściło na swojej stronie tekst, który charakteryzował moje teksty jako nieuczciwość intelektualną. Oto pełny tekst, 4625 słów, 30 000 znaków:
Reakcja na artykuł „ITER. Kronika zapowiedzianej porażki” pana Jean-Pierre Petit, opublikowany 12 listopada 2011 r. w czasopiśmie Nexus, przygotowany przez Komisariat do Energii Atomowej i Energii Alternatywnej. 17 listopada 2011 r.
Wstęp
Argumentacja przedstawiona w artykule pana J.P. Petit, członka francuskiej organizacji antyjadrowej „Sortir du nucléaire”, mająca na celu zaprzeczenie projektowi ITER poprzez wywoływanie nieuzasadnionych obaw, oparta jest na fragmentach, wyjętych z kontekstu, z niedawno przygotowanej doktoratu na Instytucie Badawczym Współpracy Magnetycznego Wzmacniania Plazmy CEA, obronionej w listopadzie 2010 r. w doktoracie École Polytechnique w sprawie szczególnych zjawisk rozprzęgania, które mogą wystąpić podczas działania ITER.
Rozprzęganie, znane z dawna zjawisko, to niestabilność, która może się rozwinąć w plazmie tokamaka. Zawierając dużą energię, prowadzi do zerwania magnetycznego uwięzienia i manifestuje się jako silny impuls elektryczny skierowany w stronę ścianki próżni, co może spowodować uszkodzenie tej ścianki.
Ta wysokiej jakości praca opiera się na 50 latach badań społeczności naukowej światowej liczącej kilka tysięcy profesjonalistów, które stanowią uznawaną podstawę obecnej dyskusji naukowej na ten temat.
Istnieje obfita literatura na temat rozprzęgania, zwłaszcza w artykułach publikowanych regularnie w czasopiśmie „Nuclear Fusion”. Stanowią one oficjalną i publiczną podstawę fizyczną projektowania ITER.
Zauważając, że artykuł pana J.P. Petit zawiera wyłącznie wybrane fragmenty prac, które zgodnie z prawdą podkreślają konieczność uwagi społeczności naukowej na zjawiska rozprzęgania, nie można inaczej wnioskować, że pan J.P. Petit celowo chce wywołać polityczną burzę i działa z złą woli, a nie prowadzi jakość naukową w krytycznym i konstruktywnym duchu, mając na celu postęp w temacie.
Przykro nam, że informacje naukowe publikowane w renomowanych czasopismach międzynarodowych, ich autorzy, a także czytelnicy artykułu, są manipulowane w celach politycznych niezwiązanych z badaniami i postępem wiedzy.
Takie zachowanie
intelektualnie nieuczciwe
sprawia, że pan J.P. Petit automatycznie dyskwalifikuje się z debaty, zarówno naukowej, jak i społecznej.
Ten dokument ma na celu odpowiedź na najbardziej oczywiste błędy analizy pana J.P. Petit, zarówno z punktu widzenia nauki, jak i z punktu widzenia nieznajomości ogólnego kontekstu badań, a także zaprezentowanie czytelnikom kluczowych elementów do zrozumienia tego samego kontekstu i dokładnej roli, jaką ITER ma odgrywać w badaniach nad fuzją magnetyczną w kolejnych dekadach.
Analiza krytyk pana J.P. Petit.
Głównym argumentem pana J.P. Petit jest to, że ITER nie będzie w stanie wytrzymać rozprzęgania, które oznacza szybkie zatrzymanie plazmy. Przeanalizujmy punkt po punkcie krytyki zawarte w artykule (fragmenty artykułu są w kursywie).
str. 91, „Z tego czytania wynika, że fuzja przez magnetyczne uwięzienie i fizyka tokamaków, bardzo złożona, nie są wcale kontrolowane przez teoretyków. Żadna modelizacja zachowania plazmy w tych maszynach nie jest reprezentatywna, w sensie, że będzie i długo będzie niemożliwe zarządzanie nawet z pomocą najmocniejszych superkomputerów na świecie problemem obejmującym 1020 do 1022 naładowanych elektrycznie cząstek, które wszystkie oddziałują ze sobą”.
Te słowa są zaskakujące z ust osoby, która się przedstawia jako „wybitny specjalista fizyki plazmy”. Przykłady teorii i modeli działających bardzo dobrze na dużą liczbę cząstek są liczne. Okazuje się, że magnetyczna hydrodynamika (MHD) to nauka pozwalająca opisać dynamikę plazmy lub przewodzącego płynu zawierającego bardzo dużą liczbę cząstek. Obecne możliwości obliczeniowe pozwalają nawet na symulacje w rzeczywistej skali. O ile nie chce się zrewidować własnych prac społeczności naukowej, do której pan J.P. Petit należał ponad 20 lat temu, nie może poważnie twierdzić, że symulacja systemu dynamicznego z dużą liczbą cząstek jest niemożliwa.
Mimo to nikt nigdy nie twierdził, że tokamaki mają być projektowane na podstawie symulacji numerycznych. W praktyce specyfikacje techniczne tokamaków dotyczące odporności na rozprzęganie opierają się na „prawach”, tzw. „prawach inżynierskich”, dotyczących energii i czasów charakterystycznych występujących w tym procesie. Wartości wybrane dla ITER zostały zweryfikowane przez eksperymenty przeprowadzone na wielu tokamakach przez ponad pół wieku. Symulacje numeryczne rozprzęgania pojawiły się dopiero niedawno, zwłaszcza w doktoracie pana C. Reuxa, którego pan J.P. Petit tak bardzo ceni.
W rzeczywistości wyniki są bardzo obiecujące, choć ich dokładność można jeszcze poprawić. Należy ponownie podkreślić, że te symulacje stanowią dodatkowy refinans w zrozumieniu plazmy tokamaków, a nie podstawę projektowania ITER, które od dawna zostało zweryfikowane przez „prawa inżynierskie” wspomniane wcześniej.
str. 91: „Wszystkie tokamaki na świecie, w tym Tore Supra i JET, stały się niekontrolowane z powodu bardzo różnych przyczyn”.
To stwierdzenie jest oczywistym błędem i całkowitą kłamstwem: Tore Supra i JET działają satysfakcjonująco i bezpiecznie od 1988 roku i 1983 roku odpowiednio, czyli ponad 20 lat dla Tore Supra i prawie 30 lat dla JET. Rozprzęgania występują regularnie w tych dwóch maszynach (jak w innych), ale nigdy nie doprowadziły do zniszczenia ani utraty uwięzienia toksycznych produktów, jak to wyobraża sobie scenariusz pana Petit. 30 lat bez większych incydentów to na pewno nie to, co można nazwać „niekontrolowanym” stanem!
str. 92: „rozprzęgania... powodują siły zdolne do deformacji struktur ściankowych jak słoik z trzciny”.
Elementy pierwszej ścianki i struktury tokamaków, a zwłaszcza ITER, są oczywiście zaprojektowane tak, by wytrzymać siły wywołane przez rozprzęgania, nawet najmocniejsze możliwe. Elementy te są ułożone w taki sposób, by minimalizować prądy elektryczne przepływające przez nie podczas rozprzęgania, ograniczając tym samym siły naprężenia, które mogłyby doznać. Ponadto, w przypadku ekstremalnych sytuacji powodujących uszkodzenia powierzchniowe tych elementów,
są one zaprojektowane tak, by mogły być wymieniane.
Zdjęcie przedstawione w artykule i pochodzące z doktoratu (uszkodzony element Tore Supra pod wpływem rozprzęgania) jest w tym względzie przykładem: odpowiada ono „igle” (element pierwszej ścianki) zgiętej na Tore Supra pod wpływem rozprzęgania: została ona wymieniona, ścieżki prądu zostały poprawione, a Tore Supra działało normalnie dalej!
Pewne jest, że podczas etapu stopniowego uruchamiania ITER pojawią się sytuacje tego typu, a wykryte wady zostaną usunięte, tak jak to ma miejsce w każdej instalacji przemysłowej lub badawczej w początkowym etapie działania (patrz sytuacja CERN w 2009 roku). Oczywiście maszyna zostanie przetestowana przy niższych prądach niż wartość nominalna, aby zmniejszyć potencjalne uszkodzenia w tym etapie uruchamiania.
str. 93: „uderzenia piorunów, które nieuchronnie osiągną 15 milionów amperów (150 milionów amperów w jego następcy DEMO). Taki poziom mocy spowoduje przebicie pustej komory. Warstwa berylu... zostanie wyparowana i rozprzestrzeni się materiał, z którego się składa, wraz z trytem; radiotoksyczny, zawarty w komorze”.
To stwierdzenie jest podwójnie fałszywe. Przy założeniu, że w ekstremalnej sytuacji dojdzie do przebicia komory próżniowej na ITER z powodu rozprzęgania, nie będzie żadnego wypływu berylu ani trytu poza instalacją: komora próżniowa jest otoczona szeregiem barier izolacyjnych, które nie będą dotknięte przez rozprzęgania. Ponadto DEMO nie będzie działać z pewnością przy 150 MA, ale przy prądach rzędu tych, jakie ma ITER (15–20 MA). Nieuzasadnione i pewne przesłania pana Petit pokazują jego głęboką nieznajomość fizyki i technologii tokamaków.
str. 93: „siły Laplace’a, liczone w tysiącach ton, mogą deformować struktury maszyny, wymuszając ich wymianę, a nawet całkowitą rekonstrukcję instalacji”.
Mierzenie sił w tonach jest bardziej niż zaskakujące z ust osoby, która się przedstawia jako fizyk.
Siła mierzy się w niutonach, a masa w gramach lub tonach. Siły Laplace’a wywołane w ITER są szacowane na miliardy niutonów. Elementy strukturalne ITER są zaprojektowane tak, by wytrzymać te siły miliardów niutonów – nie będzie więc konieczności ich wymiany. JET od 30 lat wytrzymuje rozprzęgania wywołujące siły miliardów niutonów. Instalacja została zbudowana tak, by bez deformacji wytrzymać takie siły.
str. 94: „nie istnieje żaden sposób, by ekstrapolować i ponownie wykorzystać istniejące dane... te incydenty, nieuniknione podczas wdrożenia, mogą doprowadzić do zniszczenia ITER już podczas pierwszych testów”.
Te pewne stwierdzenia są błędne. Istnieją rzeczywiście metody i bardzo wiarygodne kody do oszacowania prądów tzw. „halo” związanych z rozprzęganiem, poziomu asymetrii tych prądów w kierunku toroidalnym, a także sił działających na komorę próżniową. Ta ocena jest potwierdzona na podstawie bazy danych („ITER disruption database”), wzbogacanej przez obserwacje na bardzo wielu tokamakach o różnych rozmiarach. Jak już wspomniano, istnieją również coraz dokładniejsze symulacje MHD, które pozwalają niezależnie oszacować subtelne cechy rozprzęgania, ale nie zostały one wykorzystane do projektowania ITER, ponieważ decyzje zostały podjęte wcześniej niż rozwinięto te techniki symulacji. Obecnie są one wykorzystywane w celu dokładnego zrozumienia, weryfikacji i pomocy w ustaleniu testów uruchomieniowych, przyszłych eksperymentów oraz wykorzystania ich wyników. Należy ponownie podkreślić, że testy uruchomieniowe ITER będą przeprowadzane przy niższym prądzie plazmy (jak w każdej innej maszynie) z stopniowym wzrostem mocy, a więc w sytuacjach bezpiecznych dla integralności maszyny.
str. 94: „mając nadzieję kiedyś uruchomić tokamak bez rozprzęgania, to tak samo bezsensowne, jak rozważanie słońca bez erupcji słonecznych, pogody bez wiatru ani chmur, gotowania w garnku pełnym wody bez wirów”.
Tokamak może działać bez ryzyka rozprzęgania, jeśli plazma jest stabilna względem trybów MHD. Faktycznie, to tryb normalny działania większości tokamaków, a ITER nie będzie wyjątkiem. Należy unikać mylenia niestabilności z turbulencją. Rozprzęganie jest spowodowane doskonale określonymi niestabilnościami. Jeśli plazma jest stabilna względem tej niestabilności, nie ma powodu, by się pojawiła, z powodu powtarzalności fizyki deterministycznej. To bardzo ważne stwierdzenie zostało potwierdzone analizą bazy danych ITER już wspomnianej: nie ma elementu przypadkowego w wywołaniu rozprzęgania, nawet jeśli fizyka w grę wchodząca jest skomplikowana. Turbulencja (obraz garnka) jest związana z wieloma niestabilnościami na małych skalach. Faktycznie, turbulencja jest chaotyczna. Jest nieunikniona, ale nie prowadzi do rozprzęgania. Rozprzęganie może wejść w stan turbulencji, ale dopiero w drugim etapie, po wywołaniu pierwotnej niestabilności. W tym względzie rysunek przedstawiony jako ilustracja przez pana J.P. Petit jest nie na miejscu: odpowiada on turbulencji, która nie ma nic wspólnego z rozprzęganiem.
Oczywiście jednym z celów ITER jest opracowanie scenariusza stabilnego względem rozprzęgania. Po znalezieniu tego scenariusza nie ma powodu, by stał się spontanicznie rozprzęgającym.
str. 95: „rozprzęgania mogą uszkodzić dowolne elementy tokamaka, w tym jego system nadprzewodzący magnesowania, którego przypomnijmy, że zawiera energię portowca Charles de Gaulle poruszającego się z prędkością 150 km/h”.
To stwierdzenie ponownie jest fałszywe. Komora próżniowa będzie chroniona przez pokrycie zaprojektowane do zatrzymania neutronów 14 MeV pochodzących z reakcji fuzji, a tym bardziej szybkich elektronów pochodzących z rozprzęgania, które nie dotrą do magnesu. Ponownie powtarzamy, że elementy strukturalne, w tym magnes nadprzewodzący, są zaprojektowane tak, by wytrzymać rozprzęganie. Energia wywołana podczas rozprzęgania nie ma nic wspólnego z energią magnesu toroidalnego. Chodzi raczej o zawartość energetyczną plazmy (około 350 megadżuli dla plazmy ITER na pełnej mocy) i energię pola magnetycznego tzw. poloidalnego (około 400 MJ) – obie nie są uwolniane jednocześnie – więc nic nie ma wspólnego z 51 gigadżulami wspomnianymi, ani z jakimkolwiek portowcem poruszającym się z prędkością 150 km/h, nawet jeśli byłby to Charles de Gaulle.
str. 95: „jeśli chcielibyśmy przedstawić obraz wdrożenia tokamaka, trzeba sobie wyobrazić, że mechanik stoi przed kotłem i kilkoma przyrządami pomiarowymi. Jeśli wskazówka jednego z nich zareaguje nawet najmniejszym drżeniem, jego jedyna możliwa akcja to zatopienie pieca za pomocą węża przeciwpożarowego”.
Znowu nieznajomość tego, co to tokamak, i manipulacja faktami w celach politycznych. Tore Supra jest wyposażony w 40 przyrządów pomiarowych ciągłych, JET w około 80, a ITER będzie miał jeszcze więcej. Mówienie o „kilku przyrządach pomiarowych” to raczej uproszczenie. Co do „węża przeciwpożarowego”, szacunkowy czas dostępny do zatrzymania lub spowolnienia szybkich elektronów wynosi około 10 ms. Szacuje się, że trzeba będzie wprowadzić 1022 elektronów na metr sześcienny, aby zatrzymać „delikatnie” (patrz dokument referencyjny „ITER Physics Basis” zawierający podstawy fizyczne projektowania ITER, opublikowany w Nuclear Fusion i podpisany przez całą światową społeczność). To nie jest nie do wykonania!
W rzeczywistości badania wstrzykiwania dużych ilości gazu jako środka zatrzymywania szybkich elektronów są dokładnie przedmiotem doktoratu pana C. Reuxa. Inne techniki są badane przez wiele zespołów na całym świecie, w tym jeden z CEA, w celu wybrania tej, która oferuje najlepsze wyniki przy najniższym koszcie.
Obecne wyniki są obiecujące, a można rozsądnie przypuszczać, że jedna, a nawet kilka z tych innowacyjnych metod, poza tą już dostępna, będzie gotowa w 2019–2020 roku dla pierwszego plazmy wodorowej i jeszcze bardziej w 2026 roku z pierwszą plazmą deuteryjno-tritylową.
str. 95: „można się zdziwić, że instytucja bezpieczeństwa jądrowego nigdy nie wspomniała o tej niebezpieczności...”
To naprawdę złe zrozumienie tego, co to są instytucje bezpieczeństwa jądrowego siedmiu partnerów ITER (Japonia, Korea Południowa, Indie, Chiny, Stany Zjednoczone, Federacja Rosyjska, Unia Europejska) i Francji, by myśleć choćby przez chwilę, że mogłyby nigdy o tym nie wspomnieć, jeśli te rozprzęgania byłyby tak niebezpieczne, jak pan Petit wyobraża sobie.
Jego złośliwe zdanie ma na celu pozostawienie wrażenia, że rozprzęgania zostały ukryte przed różnymi instytucjami oceny. Nic z tego nie jest prawdą. Rozprzęgania są szeroko omawiane w literaturze, szczególnie ponad 35 stron poświęconych im