Titlul proiectului: Dezvoltarea de ținte tip spumă cu densitate redusă, autoportante, pentru experimentele ELI-NP

Acronim: ELIFOAM

Cod proiect: ELI-RO/RDI/DEZ/DFG/2025_020

Director proiect (INFLPR): Dr. Mihaela Filipescu

Responsabil proiect (IFIN-HH): Dr. Constanța Cristina Gheorghiu

Finanțare: 4.000.000 lei

Rezumat:
Lansarea competiției tematice ELI-NP, LDE/IV.2 – Ținte pentru experimente cu lasere de mare putere și caracterizarea acestora, oferă unei echipe multidisciplinare de cercetători oportunitatea de a-și concentra atenția asupra dezvoltării domeniului emergent al producerii energiei bazate pe fuziune. În acest scop, este propus proiectul „Dezvoltarea de ținte tip spumă cu densitate redusă, autoportante, pentru experimentele ELI-NP (ELIFOAM)”, care vizează dezvoltarea de ținte tip spumă autoportante cu număr atomic mic (low-Z), pe bază de carbon și bor, pentru a consolida expertiza în cercetarea legată de energia de fuziune.

Proiectul ELIFOAM va fi realizat în parteneriat între două echipe multidisciplinare din cadrul INFLPR și IFIN-HH, care își vor uni eforturile pentru fabricarea și caracterizarea detaliată a acestor ținte avansate. Valorificând expertiza existentă în fabricarea țintelor pe bază de carbon (spume) utilizând metoda depunerii laser pulsate (PLD), alături de alte tehnici disponibile, se propune o nouă direcție de dezvoltare pentru ținte tip spumă pe bază de bor, destinate experimentelor de fuziune nucleară proton–bor induse de laser.

Reacția proton–bor (reacția dintre hidrogen și nucleul de bor-11) reprezintă o soluție promițătoare pentru producerea de energie sigură, la scară largă și curată. În această reacție sunt generate trei particule alfa (nuclee de heliu), nepoluante și neradioactive, împreună cu o energie de 8,7 MeV. Totuși, există mai multe provocări de depășit (de exemplu, temperaturi de aprindere mai ridicate pentru fuziunea p-B și radiație intensă de tip bremsstrahlung).

Experimentele de fuziune proton–bor pot fi optimizate prin îmbunătățirea țintelor utilizate. Utilizarea spumelor pe bază de bor ca ținte (cu densități extrem de mici, de ordinul câtorva mg/cm³) este de așteptat să conducă la fluxuri de protoni mai mari și la o eficiență crescută a absorbției laserului comparativ cu foliile plane.

Proiectul ELIFOAM este structurat în trei etape:
I. Configurații și experimente preliminare
II. Optimizarea fluxului tehnologic ELIFOAM, fabricație și caracterizare avansată
III. Producția la scară extinsă a țintelor tip spumă optimizate și validarea rezultatelor ELIFOAM în cadrul ELI-NP

Evaluarea celei mai potrivite metode de fabricare (Depunere Laser Pulsată – PLD, Evaporare Laser Pulsată Asistată de Matrice – MAPLE, Evaporare Termică) pentru ținte autoportante low-Z, cu densitate redusă, va fi realizată la INFLPR. Împreună cu experimente complementare desfășurate la ELI (de exemplu, depunere în fază de vapori – PVD sau metoda chimică sol-gel combinată cu uscare supercritică), acestea vor permite furnizarea de ținte pentru scheme de fuziune eficiente.

Pe parcursul procesului de fabricație, va fi realizată o caracterizare detaliată a țintelor utilizând tehnicile de analiză disponibile, pentru a asigura puritatea, densitatea, morfologia, planeitatea, identificarea izotopilor și calitatea generală a acestora. Optimizarea continuă a parametrilor de proces, împreună cu testarea țintelor fabricate, vor fi realizate până la finalizarea proiectului. Riscurile identificate sunt gestionate prin planuri de rezervă, colaborare și prioritizare.

ELIFOAM vizează progres științific și tehnologic, precum și beneficii economice. Proiectul investește în resursa umană: două poziții vor fi deschise, iar studenții (licență/master/doctorat) vor fi integrați timpuriu și instruiți în fabricarea, caracterizarea și validarea țintelor în cadrul ELI-NP. Accentul este pus pe recrutare, mentorat, recunoașterea contribuțiilor și acces deschis la echipamente, pe baza principiilor egalității de gen.