U općini Escúzar, smještenoj u blizini živopisne Granade u Španjolskoj, nedavno je obilježen ključan trenutak za budućnost europske i svjetske energetike. Polaganjem kamena temeljca započela je izgradnja napredne znanstvene infrastrukture IFMIF-DONES (International Fusion Materials Irradiation Facility – Demo Oriented Neutron Source), projekta koji predstavlja prekretnicu u istraživanju i razvoju fuzijske energije. Ovaj ambiciozni pothvat, u kojem Hrvatska zajedno sa Španjolskom igra vodeću ulogu, od vitalnog je značaja za testiranje i kvalifikaciju materijala nužnih za izgradnju budućih fuzijskih elektrana, uključujući demonstracijsku elektranu DEMO.

Fuzijska energija: Zvijezdana snaga za budućnost Zemlje

Fuzijska energija, proces koji pokreće Sunce i zvijezde, desetljećima je u fokusu znanstvenika kao potencijalno neiscrpan, siguran i ekološki prihvatljiv izvor energije. Za razliku od fisije, koja cijepa teške atomske jezgre, fuzija spaja lake jezgre, poput izotopa vodika (deuterij i tricij), oslobađajući pritom goleme količine energije. Gorivo za fuziju, deuterij, dostupan je u morskoj vodi, dok se tricij može proizvesti unutar same fuzijske elektrane iz litija, metala također široko rasprostranjenog. Prednosti fuzije su brojne: ne proizvodi dugoživući radioaktivni otpad visokog stupnja opasnosti kao fisijske elektrane, ne emitira stakleničke plinove tijekom rada te inherentno eliminira rizik od nekontrolirane lančane reakcije koja bi mogla dovesti do katastrofalnih nesreća. Ostvarenje kontrolirane fuzije na Zemlji jedan je od najvećih znanstveno-tehnoloških izazova 21. stoljeća, ali i obećanje za dugoročno rješenje globalnih energetskih potreba i klimatskih promjena.

Europska strategija i ključna uloga DONES-a

Europska unija predano radi na ostvarenju fuzijske energije kroz sveobuhvatnu strategiju koja počiva na tri temeljna stupa. Prvi je ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), golemi međunarodni eksperimentalni reaktor koji se gradi u Cadaracheu u Francuskoj, s ciljem dokazivanja znanstvene i tehnološke izvedivosti fuzije kao izvora energije. Nakon ITER-a, slijedi DEMO, demonstracijska fuzijska elektrana koja bi trebala biti prva elektrana koja će proizvoditi električnu energiju iz fuzije i isporučivati je u mrežu, potvrđujući ekonomsku isplativost. Upravo za uspjeh DEMO-a, ključan je treći stup – IFMIF-DONES. Naime, jedan od najvećih izazova u razvoju fuzijskih elektrana jest pronalazak materijala koji mogu izdržati ekstremne uvjete unutar reaktora, posebice intenzivno neutronsko zračenje visoke energije (do 14 MeV) i visoke temperature. Postojeći materijali i saznanja, temeljena uglavnom na iskustvima iz fisijskih reaktora, nisu dostatna jer se radni uvjeti značajno razlikuju. IFMIF-DONES će biti jedinstveni svjetski centar za testiranje, validaciju i kvalifikaciju naprednih materijala, simulirajući uvjete neutronskog zračenja kakvi se očekuju u fuzijskim elektranama. Bez podataka koje će DONES pružiti, sigurna i pouzdana izgradnja DEMO-a ne bi bila moguća.

Važnost projekta IFMIF-DONES prepoznata je i na najvišoj europskoj razini uključivanjem u Plan puta Europskog strateškog foruma za istraživačke infrastrukture (ESFRI), prvo u Plan za 2018. godinu, a potom i u ažurirani Plan za 2021. godinu. Time je IFMIF-DONES pozicioniran kao jedna od ključnih strateških istraživačkih infrastruktura za europske znanstvenike u području energetskih istraživanja i inovacija, s ciljem jačanja europske konkurentnosti i tehnološkog vodstva u ovom vitalnom sektoru. Lokacija u Granadi odabrana je u prosincu 2017. godine nakon pozitivne ocjene zajedničkog španjolsko-hrvatskog prijedloga od strane agencije Fusion for Energy (F4E).

Hrvatski doprinos: Znanje i inovacije u srcu projekta

Hrvatska od samih početaka ima izuzetno važnu i proaktivnu ulogu u projektu DONES. Kao jedna od dviju vodećih zemalja, uz Španjolsku kao zemlju domaćina, Hrvatska nije samo rano prepoznala stratešku vrijednost ovog pothvata, već aktivno sudjeluje u njegovom znanstvenom oblikovanju, tehnološkom razvoju i pripremi za implementaciju. Hrvatski znanstvenici, inženjeri i institucije, okupljeni unutar konzorcija DONES.HR koji koordinira Institut Ruđer Bošković (IRB), već godinama predano rade na razvoju specifičnih tehnologija i komponenti za DONES. Njihov doprinos obuhvaća širok spektar područja, od istraživanja i razvoja naprednih materijala, preko dizajna i izrade sofisticiranih detektora zračenja, do razvoja kompleksnih sustava za daljinsko upravljanje i održavanje u radijacijski zahtjevnom okruženju. Ova rana uključenost osigurava Hrvatskoj ne samo znanstveni ugled, već i priliku za transfer tehnologije i jačanje kapaciteta domaće industrije.

Dr. sc. Tonči Tadić, istaknuti fizičar s Instituta Ruđer Bošković, voditelj hrvatskih fuzijskih aktivnosti i koordinator projektnog tima DONES.HR, naglašava multidisciplinarnost i dalekosežnost DONES-a: „Primarna misija DONES-a jest ozračivanje i testiranje materijala namijenjenih prvoj oplati budućih fuzijskih elektrana. Međutim, DONES će biti mnogo više od toga. Služit će kao moćan i svestran izvor neutrona, otvarajući vrata za širok spektar istraživanja u fundamentalnoj i primijenjenoj znanosti. To uključuje područja poput ne-fuzijske nuklearne fizike, medicinske fizike gdje se neutroni mogu koristiti za dijagnostiku i terapiju, fizike čvrstog stanja za proučavanje strukture materijala, fundamentalnih istraživanja u biologiji i medicini, pa sve do razvoja novih tehnologija u strojarstvu i materijalistici. Svaka zainteresirana znanstvena institucija, istraživački tim ili industrijski partner moći će predložiti i provoditi vlastita istraživanja koristeći kapacitete DONES-a.“ Dr. Tadić također ističe kako se u sklopu projekta razvija i proizvodi velika količina visokospecijalizirane, a često i potpuno nove opreme, od naprednih detektorskih sustava do robotiziranih kranova i manipulatora za daljinsko rukovanje ozračenim uzorcima, što predstavlja značajan tehnološki izazov i priliku za inovacije.

Tehnički aspekti i znanstveni ciljevi IFMIF-DONES-a

U srcu postrojenja IFMIF-DONES bit će snažan akcelerator čestica. Ovaj akcelerator će proizvoditi intenzivan snop deuterona (D+), iona deuterija, struje od 125 miliampera (mA) i energije od 40 megaelektronvolti (MeV). Taj visokoenergetski snop deuterona bit će usmjeren na metu od tekućeg litija. Meta će biti formirana kao tanka zavjesa od tekućeg litija, debljine približno 25 milimetara, koja će teći velikom brzinom od oko 15 metara u sekundi kako bi se osiguralo učinkovito hlađenje i stabilnost mete pod intenzivnim bombardiranjem deuteronima. Prilikom udara deuterona u jezgre litija, odvijat će se nuklearne reakcije koje će generirati snažan tok neutrona visoke energije, sa spektrom vrlo sličnim onome koji se očekuje u fuzijskim elektranama. Upravo taj tok neutrona, dovoljnog intenziteta da na ubrzani način simulira oštećenja koja bi neutroni proizveli tijekom dugogodišnjeg rada fuzijskog reaktora, koristit će se za ozračivanje uzoraka različitih materijala. Ti uzorci, potencijalni kandidati za strukturne komponente fuzijskih elektrana, bit će smješteni u posebno dizajniranim ispitnim modulima neposredno iza litijeve mete, u području najintenzivnijeg neutronskog zračenja. Preciznim mjerenjem promjena u fizikalnim, mehaničkim i strukturnim svojstvima ozračenih materijala, znanstvenici će moći stvoriti sveobuhvatnu bazu podataka nužnu za odabir i kvalifikaciju materijala za DEMO i buduće komercijalne fuzijske elektrane.

Osim testiranja strukturnih materijala, DONES će omogućiti istraživanje i razvoj brojnih drugih ključnih tehnologija za fuziju, kao što su napredni senzori i elektronika otporna na zračenje, sustavi za proizvodnju i rukovanje tricijem (jednim od fuzijskih goriva), tehnologije prijenosa topline pomoću tekućih metala (poput litija) te sustavi za daljinsko rukovanje i održavanje komponenti u aktiviranom okruženju. Riječ je, dakle, o multidisciplinarnom istraživačkom središtu s ogromnim znanstvenim i industrijskim potencijalom, koje će privući stručnjake iz cijelog svijeta u Granadu.

Japan kao strateški partner i globalna suradnja

Značajan poticaj projektu DONES dogodio se tijekom svečanog predstavljanja na svjetskoj izložbi EXPO u Osaki, kada je Japan i službeno potvrdio svoje strateško partnerstvo. Tom je prilikom, 21. svibnja 2025. godine, na sastanku Upravnog odbora DONES-a, potpisan Memorandum o suradnji između japanskog Ministarstva obrazovanja, kulture, sporta, znanosti i tehnologije (MEXT) i španjolskog Ministarstva znanosti, inovacija i sveučilišta. Ovim činom Japan se pridružio Hrvatskoj i Španjolskoj kao treći ključni strateški partner u projektu, donoseći sa sobom golemo znanje, iskustvo i tehnološku ekspertizu u području fuzije i naprednih materijala. Japanska uključenost dodatno potvrđuje globalni značaj DONES-a i njegovu ulogu u međunarodnim naporima za ostvarenje fuzijske energije.

Ministar znanosti, obrazovanja i mladih Republike Hrvatske, prof. dr. sc. Radovan Fuchs, pozdravio je ovaj razvoj događaja, istaknuvši: „Republika Hrvatska iznimno je ponosna što aktivno sudjeluje u ovom monumentalnom europskom i globalnom pothvatu usmjerenom prema stvaranju održivog, sigurnog i čistog energetskog izvora za buduće generacije. Projekt DONES nije samo znanstveni izazov, već i geostrateška inicijativa koja okuplja države, vodeće znanstvene institucije i naprednu industriju oko zajedničkog, plemenitog cilja. Suradnja s tehnološkom velesilom kao što je Japan u ovom je kontekstu od neprocjenjive vrijednosti i otvara nova vrata za produbljivanje znanstvene, tehnološke i gospodarske razmjene.“

Financiranje i međunarodno sudjelovanje

Izgradnja i operativni troškovi ovako kompleksne znanstvene infrastrukture zahtijevaju značajna financijska ulaganja i široku međunarodnu suradnju. Španjolska, kao zemlja domaćin, prednjači s ulaganjima: središnja vlada osigurat će 210 milijuna eura, a jednak iznos uložit će i regionalna vlada Andaluzije, prepoznajući dugoročne koristi za razvoj regije oko Granade. Značajan doprinos očekuje se i od Europske komisije, u iznosu od 202 milijuna eura, kroz različite programe financiranja istraživanja i inovacija. Japan je najavio financiranje u visini od 5 % ukupnih troškova izgradnje postrojenja te 8 % troškova operativne faze, što dodatno osnažuje financijsku konstrukciju projekta. Italija je također iskazala snažan interes za sudjelovanje, potpisavši Memorandum o razumijevanju, te je trenutno u završnoj fazi definiranja svog konkretnog doprinosa. Procjenjuje se da će ukupna vrijednost projekta DONES premašiti 700 milijuna eura. Očekuje se sudjelovanje više od 17 zemalja kroz različite oblike doprinosa, bilo financijske, bilo u opremi, znanju ili ljudskim resursima, čime DONES postaje istinski globalna platforma za razvoj fuzijske tehnologije.

Za upravljanje španjolskim doprinosima, izgradnju i buduće upravljanje postrojenjem, španjolska vlada i regionalna vlada Andaluzije osnovale su posebnu provedbenu agenciju u obliku javnog konzorcija pod nazivom "IFMIF-DONES España". Ovaj konzorcij bit će formalni vlasnik i operater postrojenja te pravna osoba odgovorna pred nacionalnim regulatornim tijelima. Također, bit će zadužen za ugošćavanje međunarodnog tima stručnjaka koji će sudjelovati u svim fazama projekta, od dizajna i izgradnje do operacije i znanstvenog korištenja postrojenja u Escúzaru.

Pogled u budućnost energetike

S početkom izgradnje infrastrukture u Escúzaru pokraj Granade, projekt DONES ulazi u novu, dinamičnu fazu. Simbolično polaganje kamena temeljca i jačanje međunarodne suradnje, posebice s Japanom, daju snažan vjetar u leđa naporima da se fuzijska energija što prije pretvori iz znanstvene vizije u praktičnu stvarnost. Izazovi su i dalje veliki, no potencijalne koristi – čista, sigurna i praktički neiscrpna energija – opravdavaju svaki uloženi napor i resurs. Hrvatska, sa svojim znanstvenicima i industrijom, ima priliku biti u samom vrhu ovog tehnološkog vala koji će, bez sumnje, oblikovati energetsku budućnost našeg planeta.