Znanost mijenja svijet, a iako se na prvu mnogi prisjete Erlenmeyerovih tikvica i sličnog laboratorijskog pribora, znanost sve češće postaje sinonim zdravlja i sigurnosti. Da Hrvatska ima izvrsne znanstvenike ne treba ni govoriti, a tako ne čudi što se dobre stvari ‘kuhaju’ upravo u Hrvatskoj.

Jedna od tih dobrih stvari je i rad na projektu e-SiCure. Projekt je dio NATO programa Znanost za mir i sigurnost, u sklopu kojega će dr. sc. Ivana Capan, voditeljica Laboratorija za poluvodiče na zagrebačkom Institutu Ruđer Bošković sljedeće tri godine raditi na nadogradnji nedavno razvijenog detektora opasnog tereta i nuklearnog materijala na bazi silicij-karbida.

Riječ je o drugoj fazi ovog projekta, na prvoj su radili od jeseni 2016. do jeseni 2019. godine, a kako ističe Capan, za prvu i drugu fazu krajnji cilj je jedan-razvoj efikasnoga, fleksibilnog detektora koji je jednostavan za korištenje.

“Ideja o e-SiCure projektu je nastala prije otprilike pet godina. Moja grupa na Institutu Ruđer Bošković se već dugi niz godina bavi istraživanjem poluvodičkih materijala i njihovom primjenom za npr. detektore zračenja.

Odmah nakon što smo mi razvili ideju i srž cijelog projekta, kontaktirali smo NATO SPS ured i njihova reakcija je bila odlična. Ideja im se svidjela i pružili su nam svu pomoć za pripremu projektnog prijedloga. Oni su pokazali jako veliki interes za razvoj detektora kakvog smo mi predložili. Od slanja prijave do potpisivanja ugovora prošlo je manje od šest mjeseci”, prisjetila se početaka dr.sc. Capan s Instituta Ruđer Bošković.

Za prvu fazu projekta poznatu i kao e-SiCure1 dodijeljeno je 396.500 eura, a od toga čak 31 posto sredstava stiglo je u Hrvatsku.

Korisnik Carinska uprava RH

U prvoj fazi razvijen je jednostavan prototip neutronskog detektora. Naime, riječ je o poluvodičkom detektoru kod kojeg, ako je izložen zračenju, nabijena čestica unosi dovoljno energije u materijal i generira se elektron-šupljina par.

Taj par se razdvaja razlikom potencijala na krajevima detektora. “Ono što osoba koja koristi detektor vidi je struja koja je ‘protekla’ kroz detektor. Princip je sličan kao i u solarnim ćelijama, gdje sunčevo zračenje generira struju u poluvodičkom materijalu”, dodala je dr. Capan.

Testiranje prototipa je uspješno odrađeno na Triga reaktoru Instituta Jožef Stefan u Ljubljani, a prednost ovog prototipa je vidljiva u nekoliko segmenata. Prije svega, za razliku od nekih plinskih detektora, izrađen je od materijala koji nije toksičan i velik je svega jedan kvadratni milimetar te dostatan da detektira neutrone iz tzv. prljavih bombi.

“Cilj prve faze je bio dokazati ‘proof of concept’. To smo uspješno napravili i testirali. U drugu fazu sad ulazimo i naš cilj je razviti kompletan piksel detektor s pripadajućom elektronikom koji će pokrivati ne samo neutronsko zračenje, već i X-zrake i alfa zračenje”, rekla je naša znanstvenica.

Kada je riječ o spomenutom dokazivanju koncepta, htjeli su prije svega provjeriti može li se silicij-karbid uopće koristiti kao širokopojasni poluvodič za izradu neutronskog detektora. Ne samo da su uspjeli u tome, već su našli i krajnje korisnike. U prvoj fazi projekta e-SiCure krajnji korisnik je bila Carinska uprava RH, a trenutačno je Agencija za kontrolu zračenja u Sloveniji.

Vodeći se tim varijablama možemo reći kako nakon tri godine rada na svoj koncept mogu spremno kimnuti glavnom, a tim dokazom daju si prostora i za samu nadogradnju projekta. U tom smjeru su i krenuli drugom fazom.

Za drugu fazu u kojoj će se raditi na razvoju piksel detektora NATO je odobrio 356.800 eura, od čega Institutu Ruđer Bošković za projekt e-SiCure2 ide 35 posto.

Prelazak na piksel detektore donosi jednu novu informaciju, a to je ona o položaju.

Završetak 2023. godine

Takav detektor u luci na neutronski izvor reagira zvučnim signalom, a osim što tako jasno daje do znanja da izvor postoji, omogućuje i informaciju o tome gdje se taj izvor nalazi. Tako bi novi nadograđeni detektori omogućili otkrivanje ne samo ‘prljavih bombi’, već i običnog eksploziva.

Na IRB-u će na projektu raditi pet znanstvenika, a pridružit će im se studenti koje za rad čekaju i stipendije.

Projekt je cijelo vrijeme trajanja međunarodnog karaktera, a uz voditeljicu projekta e-Sicure Ivanu Capan radili su stručnjaci iz Portugala (koji se bave istom tematikom, ali teorijski), Japana (koji proizvode kvalitetne poluvodičke komponente), Australije (kao eksperti za ionizirajuće zračenje), ali i susjedi iz Slovenije (eksperti za neutronsko ozračavanje).

U drugu fazu projekta ulaze bez kolega iz Australije, a s obzirom na situaciju izazvanu koronavirusom početak rada na projektu odgođen je za rujan te se njegov završetak očekuje 2023. godine.

“Koordiniranje velikom grupom znanstvenika, s tri kontinenta i četiri vremenske zone je bilo iscrpljujuće, ali odlično iskustvo. Prepreke, bilo znanstvene ili administrativne su se naravno pojavljivale, ali uspjeli smo ih sve premašiti i to prvenstveno radom svih partnera te podrškom IRB-a i NATO-a”, osvrnula se dr. sc. Ivana Capan, voditeljica Laboratorija za poluvodiče na Institutu Ruđer Bošković i voditeljica projekta e-SiCure.