Cerere de răspuns, adresată Comisiei pentru Energie Atomică și Energii Alternative (CEA)
în urma publicării pe internet a unui text care încalcă reputația mea
23 ianuarie 2012
29 martie 2012: fără răspuns
În 17 noiembrie 2011, CEA a plasat pe site-ul său un text care califică scrierile mele ca fiind lipsite de integritate intelectuală. Iată, în întregime, textul în cauză, de 4.625 de cuvinte, 30.000 de caractere:
Reacție la articolul „ITER. Cronica unei falimente anunțate” de domnul Jean-Pierre Petit, publicat pe data de 12 noiembrie 2011 în revista Nexus, pregătit de Comisia pentru Energie Atomică și Energii Alternative. 17 noiembrie 2011.
Introducere
Argumentația dezvoltată în articolul domnului J.P. Petit, membru al asociației franceze antinucleară „Ieșirea din nucleare”, care vizează contestarea proiectului ITER prin alimentarea unor temeri iraționale, este construită pe extrase, scoase din context, dintr-o teză de doctorat recentă, realizată la Institutul de Cercetare pentru Fuziunea prin Confinament Magnetic al CEA și susținută în noiembrie 2010 la Școala Doctorală a Școlii Politehnice, privind problema particulară a fenomenelor de dezintegre, care pot apărea în timpul funcționării ITER.
O dezintegre, fenomen cunoscut de mult timp, este o instabilitate care poate apărea în interiorul unui plasma de tip Tokamak. Încărcată cu o energie mare, aceasta duce la ruperea confinării magnetice și se manifestă printr-o descărcare electrică puternică către peretele camerei de vid, inducând riscul de a deteriora aceasta.
Această teză de mare calitate se bazează pe 50 de ani de cercetări ale unei comunități științifice mondiale compuse din mii de profesioniști din întreaga lume, și constituie baza recunoscută a dezbaterii științifice actuale pe acest subiect.
Există o abundență de literatură despre dezintegre, în special în articolele publicate periodic în revista „Nuclear Fusion”. Acestea reprezintă baza fizică oficială și publică a proiectării ITER.
Observând că articolul domnului J.P. Petit selectează doar extrase alese intenționat din lucrările care confirmă în mod justificat atenția care trebuie acordată de comunitatea științifică fenomenelor de dezintegre, nu putem decât să concluzionăm că domnul J.P. Petit are o voință manifestă de a provoca controverse politice și de a acționa cu intenție malicioasă, și cu siguranță nu un lucru de calitate științifică realizat într-un spirit critic constructiv, destinat să avanseze subiectul.
Suntem afectați de ușurința cu care informațiile științifice publicate în reviste de prestigiu internațional, autoriile lor, dar și cititorii articolului însuși, sunt manipulate pentru scopuri partizane, străine de cercetare și progresul cunoașterii.
Prin un astfel de comportament
intellectualmente nedrept
, domnul J.P. Petit își dezavaluează el însuși ipso facto din dezbatere, fie că este vorba de o dezbatere științifică sau socială.
Prezentul document are ca scop, pe de o parte, să răspundă punctelor cel mai greșite din analiza domnului J.P. Petit, atât din punct de vedere științific, cât și din punct de vedere al ignorării contextului general al cercetărilor, iar pe de altă parte, să ofere cititorului principalele chei de înțelegere a aceluiași context și a rolului exact pe care trebuie să-l joace ITER în cercetarea de fuziune magnetică în deceniile următoare.
Analiza criticilor domnului J.P. Petit.
Argumentul principal al domnului J.P. Petit este că ITER nu ar putea rezista dezintegrelor, care corespund unui oprire rapidă a plasma. Să analizăm punct cu punct criticile emise în articol (extrasele din articol sunt în italice).
p.91, „
Din această lectură, se poate trage concluzia că fuziunea prin confinament magnetic și fizica tokamak-urilor, extrem de complexă, nu sunt deloc controlate de teoreticieni. Niciun model al comportamentului plasma în aceste mașini nu este reprezentativ, în sensul că va rămâne mult timp imposibil să se gestioneze, chiar și cu cele mai puternice supercalculatoare din lume, un sistem care implică 10
20
la 10
22
particule încărcate electric, interacționând între ele
”.
Aceste afirmații sunt remarcabile din partea cineva care se prezintă ca „specialist emerit în fizica plasmei”. Exemplele nu lipsesc de teorii și modele care funcționează foarte bine pentru un număr mare de particule. Se dovedește că MHD (Magnetohidrodinamica) este o știință care permite descrierea dinamicii unui plasma sau a unui fluid conductor care conține un număr foarte mare de particule. Puterile de calcul disponibile în prezent permit chiar simulări în dimensiune reală. Cu excepția cazului în care se pune în discuție propriile lucrări ale comunității științifice la care a aparținut cu mai mult de 20 de ani în urmă, domnul J.P. Petit nu poate susține serios o afirmație conform căreia este imposibil să se simuleze un sistem dinamic care implică un număr mare de particule.
Cu toate acestea, nimeni nu a pretins niciodată că tokamak-urile ar trebui proiectate pe baza simulărilor numerice. În practică, specificațiile tehnice ale unui tokamak privind rezistența la dezintegre se bazează pe
„legi”, numite „legi de inginerie”
, care se referă la energiile și timpurile caracteristice implicate în acest proces. Valorile alese pentru ITER au fost validate de experimente efectuate pe un număr mare de tokamak-uri timp de mai mult de jumătate de secol. Simulările numerice ale dezintegrelor au apărut doar recent, în special în teza domnului C. Reux, despre care domnul J.P. Petit face mare caz.
Într-adevăr, rezultatele sunt foarte încurajatoare, deși precizia lor poate fi îmbunătățită. Trebuie subliniat din nou că aceste simulări reprezintă un refinament suplimentar în înțelegerea plasmei tokamak-urilor și nu baza proiectării ITER, validată de mult timp de „legile de inginerie” menționate anterior.
p.91: „
Toate tokamak-urile din lume, inclusiv Tore Supra și JET, au devenit imposibil de gestionat, din cauza unor cauze extrem de variate
”.
Această afirmație este evident greșită și total falsă: Tore Supra și JET funcționează în mod satisfăcător și perfect sigur de la 1988, respectiv 1983, adică mai mult de 20 de ani pentru Tore Supra și aproape 30 de ani pentru JET. Dezintegre apar regulat în aceste două mașini (așa cum se întâmplă în toate celelalte), dar niciodată nu au dus la distrugere sau la pierderea confinării produselor toxice, cum se imaginează scenariul domnului Petit. 30 de ani de funcționare fără incidente majore nu este cu siguranță ceea ce se poate numi corect o situație „imposibil de gestionat”!
p.92: „
dezintegrele ... generează forțe capabile să deformeze structurile peretelui ca și cum ar fi făcute din paie
”.
Elementele de primă perete și structura tokamak-urilor, în special a lui ITER, sunt desigur concepute pentru a rezista forțelor generate de dezintegre, chiar și cele mai puternice posibile. Aceste elemente sunt aranjate într-un mod care minimizează curenții electrici care circulă în timpul unei dezintegre, limitând astfel forțele de tracțiune pe care le-ar putea suferi. În plus, în cazul unor situații extreme care ar duce la deteriorări superficiale ale acestor elemente,
acestea sunt concepute pentru a fi înlocuibile.
Fotografia prezentată în articol și extrasă din teză (element de Tore Supra deteriorat ca urmare a unei dezintegre) este exemplară în acest sens: corespunde unei „acuzații” (element de primă perete) îndoiate pe Tore Supra ca urmare a unei dezintegre: a fost înlocuită, drumurile curentului au fost corectate ulterior, iar Tore Supra a funcționat perfect normal după aceea!
Este sigur că în faza de punere în funcțiune progresivă a lui ITER, vor apărea situații de acest tip și defectele constatate vor fi corectate, așa cum se întâmplă în orice instalație industrială sau de cercetare în perioada sa inițială de funcționare (vezi situația CERN în 2009). Desigur, mașina va fi testată cu curenți mai mici decât valoarea nominală, pentru a minimiza deteriorările potențiale în această fază de punere la punct.
p.93: „
fulgerătorii care se produc acolo vor atinge neîntârziat 15 milioane de amperi (150 de milioane de amperi pe succesorul său DEMO). Impacturile de o astfel de putere vor perfora camera de vid. Stratul de beriliu ... va fi vaporizat și va dispersa materialul din care este format, împreună cu tritiul; radiotoxic, conținut în cameră
”.
Această afirmație este dublu greșită. Presupunând că, într-o situație extremă, o perforare a camerei de vid ar avea loc pe ITER ca urmare a unei dezintegre, nu va exista eliberarea de beriliu sau tritiu în afara instalației: camera de vid este înconjurată de o serie de barieră de confinare, care nu vor fi afectate de dezintegre. În plus, DEMO nu va funcționa cu siguranță la 150 MA, ci la curenți de ordinul celor ai lui ITER (15-20 MA). Extrapolările îndrăznețe și categorice ale domnului Petit demonstrează o cunoaștere profundă a fizicii și tehnologiei tokamak-urilor.
p.93: „
forțele Laplace, care se măsoară în mii de tone, pot deforma structurile mașinii, impunând înlocuirea lor, sau chiar refacerea completă a instalației
”.
Măsurarea forțelor în tone este mai mult decât surprinzătoare din partea unei persoane care se prezintă ca fizician.
O forță se măsoară în Newton, iar o masă în grame sau tone. Forțele Laplace generate în ITER sunt estimate că ar putea atinge miliarde de Newton. Elementele structurale ale lui ITER sunt concepute pentru a rezista acestor forțe de miliarde de Newton – deci nu va fi necesară în niciun caz înlocuirea lor. JET rezistă de 30 de ani la dezintegre care induc forțe de miliarde de Newton. Instalația este construită pentru a rezista fără deformații la astfel de forțe.
p.94: „
nu există niciun mijloc de a extrapola și reutiliza datele existente ... aceste incidente, inevitabile în timpul punerii în funcțiune, pot duce la distrugerea lui ITER chiar și în primele teste
”.
Aceste afirmații categorice sunt greșite. Există într-adevăr mijloace și coduri foarte sigure pentru a estima curenții numiți „halo” legați de o dezintegre, nivelul de asimetrie al acestor curenți în direcția toroidală, precum și forțele exercitate asupra camerei de vid. Această estimare este consolidată pe baza unei baze de date („Baza de date a dezintegrelor ITER”) alimentată de observații efectuate pe un număr foarte mare de tokamak-uri de dimensiuni variate. Așa cum am menționat deja, există și simulări numerice MHD din ce în ce mai precise care permit o estimare independentă a naturii fine a dezintegrelor, dar acestea nu au fost utilizate pentru a proiecta ITER, deoarece deciziile luate sunt anterioare dezvoltării acestor tehnici de simulare. Acestea sunt acum utilizate în scopul unei înțelegeri fine, verificări și sprijin pentru definirea testelor de pornire, a experimentelor viitoare și a exploatarea rezultatelor acestora. Menționăm din nou că testele de pornire ale lui ITER vor fi efectuate cu curent de plasma redus (așa cum se întâmplă cu orice altă mașină) cu o creștere progresivă a puterii, deci în condiții fără risc pentru integritatea mașinii.
p.94: „
a spera vreodată să faci un tokamak să funcționeze fără dezintegre este la fel de irațional ca a imagina un soare fără erupții solare, o vreme fără vânturi sau nori, o gătită într-o oală plină cu apă fără vârtejuri
”.
Un tokamak poate funcționa fără riscul de dezintegre dacă plasma este stabilă față de modurile MHD. În practică, acesta este regimul normal de funcționare al majorității tokamak-urilor, iar ITER nu va face excepție. Trebuie să evităm a confunda instabilitatea cu turbulența. O dezintegre este cauzată de o instabilitate perfect deterministă. Dacă o plasmă este stabilă față de această instabilitate, nu există nicio motivă pentru ca aceasta să apară datorită reproducibilității unei fizici deterministe. Acest punct foarte important a fost confirmat de analiza bazei de date ITER deja menționate: nu există un caracter aleatoriu în declanșarea unei dezintegre, chiar dacă fizica în joc este complexă. O turbulență (imaginea oalei) este asociată cu o mulțime de instabilități la scară mică. Într-adevăr, o turbulență este haotică. Este inevitabilă, dar nu duce la o dezintegre. O dezintegre poate intra într-un regim turbulent, dar doar după ce instabilitatea primară a fost declanșată. În acest sens, figura prezentată ca ilustrație de domnul J.P. Petit este nepotrivită: corespunde unei turbulențe care nu are nimic de-a face cu o dezintegre.
Desigur, unul dintre obiectivele lui ITER este să dezvolte un scenariu stabil față de dezintegre. Odată găsit acest scenariu, nu există nicio motivă pentru ca acesta să devină disruptiv spontan.
p.95: „
dezintegrele pot deteriora orice element al unui tokamak, inclusiv sistemul său supraconductiv de magnetizare, a cărui energie amintim că este echivalentă cu energia unui portavion Charles de Gaulle care se deplasează la 150 km/h
”.
Această afirmație este din nou falsă. Camera de vid va fi protejată de o acoperire prevăzută pentru a opri neutronii de 14 MeV rezultați din reacțiile de fuziune, iar mai ales electronii rapizi rezultați din dezintegre, care nu vor ajunge până la magnet. Repetăm din nou că elementele structurale, inclusiv magnetul supraconductiv, sunt concepute pentru a rezista unei dezintegre. Energia implicată într-o dezintegre nu are nimic de a face cu energia magnetului toroidal. Este vorba mai degrabă de conținutul energetic al plasma (aproximativ 350 MegaJoule pentru o plasmă ITER la putere maximă) și de energia câmpului magnetic zonal (aproximativ 400 MJ) – cele două nu fiind eliberate simultan – deci nimic comparabil cu cele 51 GigaJoule menționate, nici cu un portavion, chiar și Charles de Gaulle, care ar fi fost lansat la 150 km/h.
p.95: „
dacă am dori să oferim o imagine a punerii în funcțiune a unui tokamak, ar trebui să ne imaginăm un mașinist față de o căldărie și câteva instrumente de măsurare. Dacă acul unuia dintre ele ar indica cel mai mic tremur, singura sa acțiune posibilă ar fi să înfășoare focul cu o conductă de stingere a incendiilor
”.
Încă o dată, o cunoaștere incorectă a ceea ce este un tokamak și o manipulare a faptelor în scopuri partizane. Tore Supra este echipat cu 40 de instrumente de măsurare în timp real, JET cu aproximativ 80, iar ITER va avea încă mai multe. A vorbi despre „câteva instrumente de măsurare” este cu siguranță reducător. În ceea ce privește „conducta de stingere a incendiilor”, estimarea timpului disponibil pentru oprirea sau încetinirea electronilor rapizi este de ordinul a 10 ms. Se estimează că ar trebui să se injecte 10
22
electroni pe metru cub pentru o oprire „lină” (vezi documentul de referință „ITER Physics Basis” care oferă bazele dimensionării fizice a lui ITER, publicat în Nuclear Fusion și semnat de întreaga comunitate mondială). Nu este o sarcină imposibilă!
Într-adevăr, studiul injectării masive a gazelor ca mijloc de oprire a electronilor rapizi este exact obiectul tezei lui C. Reux. Alte tehnici sunt în curs de studiu de către mai multe echipe din întreaga lume, inclusiv una a CEA, în vederea selectării celei care prezintă cele mai b