ACADEMIA ROMÂNĂ Comitetul Român de Istoria şi Filosofia Ştiinţei şi Tehnicii Divizia de Logică, Metodologie şi Filosofia Ştiinţei			S.N. Nuclearelectrica S.A.

 

organizează

 

Simpozionul

Energia nucleară și societatea

 

18 mai 2022, orele 15-18
(Academia Română: Casa oamenilor de știință, sala Zodiac - Piața Lahovari, 9)

 

PROGRAM

 

Moderator dr. ing Dan Șerbănescu

Prof. univ. dr. Ana Bazac, DLMFS

De ce e nevoie de atâta energie și calculul integrativ al problemei energiei: filosofia cauzei finale

 

Ș. l. ing. Eugen Vasile, DLMFS

Cu privire la conceptul de entanglement

 

Dr. Marius Arghirescu, DLMFS

Explicarea numerelor nucleare “magice” printr-un model de nucleu quasi-cristalin, de posibilă geneză la rece

 

Ing., dr. ec. Viorel Gaftea, Secția de Știința și Tehnologia Informației a Academiei Române

Cât e vina omului în fenomenele globale naturale?

 

Dr. ing. Dan Șerbănescu, DLMFS

Reactoare naturale și reactoare create de om. Asemănări, diferențe, lecții pentru reactorii artificiali de ultima generație

 

Rezumate

 

De ce e nevoie de atâta energie și calculul integrativ al problemei energiei: filosofia cauzei finale

(Why do we need so much energy and the integrative calculation of the energy problem: the philosophy of the final cause)

Ana Bazac

 

Ultima parte a titlului (‘filosofia cauzei finale’) se referă la conceptul creat de Aristotel, telos – care era ultima dintre cele 4 tipuri de cauze a căror numire, investigare și desfășurare ne permite înțelegerea lucrurilor. Telos însemna motivația profundă, de ultimă instanță a existenței lucrurilor: în fapt, era o punere sub semnul întrebării a acestei existențe. Pentru ce există?, care este rostul lucrurilor? – acestea au fost întrebările concretizate în conceptul cauzei finale, telos. (Deci dincolo de determinarea directă a lucrurilor/a lanțurilor cauză-efect).

Întrebarea nu reflectă o simplă speculație filosofică despre chestiuni practice arzătoare și chiar deranjate de preocupări de analiză meta, din afara acestor chestiuni. Dimpotrivă, descoperirile științifice și tehnice actuale – de mijloace revoluționare de producere a bunurilor materiale, dar și de înțelegere a funcționării holiste a sistemului om-natură – repun într-un mod nou problema scopurilor în activitatea umană.

Ca urmare, se intuiește perspectiva comunicării: nu aceea a mijloacelor și problemelor legate de producerea energiei – mereu mai multă, cum și în condiții de siguranță și eficiență din ce în ce mai mari – ci aceea a rostului unei mereu mai multe energii. Desigur că întrebarea integrează energia în funcționarea lumii, pusă evident sub aceeași chestionare a telos-ului. Această perspectivă integratoare schimbă tipul dominant de calcul economic în general și al celui al energiei în special, dar această schimbare este consonantă cu tendința actuală de economie ecologică: mai clar, calculul nici unei activități economice – aici, calculul producerii energiei – nu trebuie să mai aibă în vedere doar costurile interne, directe și imediate, ci mereu și acelea externe, indirecte și pe termene diferite, inclusiv lungi. Iar astfel, calculul eficienței energiei (raportul dintre costul mărimilor de input și prețul energiei produse) este legat de și se integrează în calculul folosirii energiei, adică al integrării sale în obiectele și activitățile ce o folosesc. Discuția despre energie trimite, astfel, la o imagine globală sine qua non controlului uman al lumii.

Focalizarea asupra scopurilor – și, desigur, nu imediate, funcționale, ci largi, pe termen lung și privind și subiectul constructor și întregul său mediu, inclusiv natura – schimbă perspectiva dominantă de a face (punându-se întrebările ce? și cum?) din ce în ce mai mult. Vechiul model al lui Kardashev despre cantitatea de energie valorificată – adică inclusă/transformată în obiecte și servicii – drept criteriu al ierarhizării civilizațiilor raționale trebuie amendat cu acest nou criteriu al evaluării folosirii generale a materiei și energiei: telos-ul, scopul final al obiectelor și serviciilor rezultate prin valorificarea energiei (și materiei).

 

 

Cu privire la conceptul de entanglement

(On the concept of entanglement)

Eugen Vasile

 

În fizică, în special în domeniul opticii cuantice, o anumită formă de corelaţie a stărilor este numită entanglement. În scopul realizării de experimente inteligibile este de importanţă practică a spune dacă o stare este “entanglată” sau nu. Matematica conceptului entanglement este analizată în limbajul teoriei cuantice (vectori de stare, funcţie de undă, bit cuantic, operatori unitari de evoluţie, operatori liniari autoadjuncţi pentru mărimi fizice observabile etc). În dorinţa de a se efectua calcule numerice s-a ajuns la o extindere exagerată a formalismului matematic (în special a formalismului “bra-ket” al lui Dirac) din cauza căruia este estompat sensul fizic ce nu ar trebui scăpat din vedere nici un moment.

Sensul unor termeni sau definiţii matematice continuă să rămână neclare ingineriei experimentale. Spre exeplu aserţiunea matematică cum că vectorul nul nu reprezintă nicio stare, deoarece are norma 0 diferită de 1, ar trebui corectată în forma: starea nulă reprezintă superpoziția a două stări identice defazate însă cu 180°. De asemenea, în fizica cuantică, un „eveniment” este legat de ideea „colapsării” funcției de undă ca urmare a unei operațiuni de măsurare (observare sau interacțiune cu un aparat de măsură - în general un sistem observator extern, într-un montaj de laborator).

În lucrare se reformulează concepte fundamentale şi notaţii specifice, fără a face mereu apel la reprezentări numerice (cum sunt cele “bra-ket”). Câmpul numerelor complexe intervine o singură dată, la început, când se defineşte de o manieră pur filozofică (metaforică) structura algebrică de spaţiu liniar al stărilor, ca spaţiu Hilbert. Cum în calculator nu se pot introduce “vectori filozofici”, sunt totuşi necesare şi reprezentările numerice; acestea sunt legate de o anume “bază” în spaţiul liniar, în general subînţeleasă, dar care ar trebui explicitată, ea fiind expresia directă a montajului de pe masa de laborator. Esenţial este izomorfismul canonic al unui spaţiu liniar (fizic) cu spaţiul liniar al vectorilor numerici ce reprezintă vectorii fizici într-o bază (şi ea fizică) dată. În acest sens este evidenţiată importanţa unei celebre teoreme a lui Frederic Riesz de reprezentare a funcţionalelor liniare şi continue.

Regula lui Max Born (premiul Nobel şi pentru ea) este evidenţiată de o manieră elementară cu sensul său fizic şi cu posibilitatea de a trata cu mijloacele fizicii cuantice orice fenomen unde apare o putere proporţională cu funcţia cos² care fiind totdeauna pozitivă şi subunitară se pretează imediat la interpretare ca fiind o “probabilitate”.

Formalismul operatorului “densitate” este utilizat şi proprietăţi nu tocmai intuitive ale stărilor sunt descrise cu ajutorul operatorilor “proiectori”. Relaţia strânsă între conceptul entanglement şi algebra liniară, în special noţiunea de “produs tensorial”, este esenţială pentru analiza efectuată. Stări pure, stări mixte, stări ”entanglate” sunt analizate în acest cadru.

Astfel pentru un sistem global format din două sub sisteme, având ca spaţii liniare ale stărilor U de dimensiune m, respectiv V de dimensiune n, spaţiul liniar al stărilor este produsul tensorial U ⊗ V cu dimensiunea m x n (cardinalul produsului U X V - cartezian). Coeficienţii reprezentărilor numerice pentru anumiţi vectori din U X V pot proveni ca produse ale celor m coeficienţi de reprezentare ale unui vector din U cu fiecare coeficient de reprezentare a unui vector din V  dar aserţiunea reciprocă nu este valabilă; aceasta deoarece am avea de rezolvat un sistem de m x n ecuaţii cu m+n necunoscute care deci este supradeterminat. Diferenţa  m x n-(m+n) indică gradul de supradeterminare fiind legat de imposibilitatea factorizării, deci de entanglarea stării sistemului global. În cazul 2 x 2-(2+2)=0 pare că sistemul ar putea fi rezolvat dar se poate exemplifica pe sistemul format din doi biţi cuantici că factorizarea nu este întotdeauna posibilă.

În final se face o scurtă analiză lingvistică privind terminologia în limba română.

 

Cuvinte cheie: fizică cuantică, bit cuantic, entanglement, spaţiu Hilbert, produs tensorial

 

 

Explicarea numerelor nucleare „magice” printr-un model de nucleu quasi-cristalin, de posibilă geneză la rece

 (Explanation of "magic" nuclear numbers by a quasi-crystalline nucleus model, of possible cold genesis)

Marius Arghirescu

 

Modelul nuclear cvasicristalin conform CGT

 

• În prezent, numerele nucleare „magice” : Z- de protoni și N- de neutroni, sunt explicate prin intermediul modelului nuclear ‘în pături‘, care este bazat pe similitudinea cu dispunerea electronilor atomici în pături energetice , dar într-un mod relativ mai complicat.
• În conformitate o teorie de geneză „la rece” a materiei, (CGT) care reconsideră şi modelul solitonic tip “dinamidă” de neutron şi cu observaţiile privind stabilitatea nucleară care arată o stabilitate maximă pentru nucleele par-pare, modelul nuclear conform teoriei este de tip cvasicristalin, corespondent cu modelul tip uniparticulă - extrem (Schmidt), cu modelul de “moleculă nucleară”, cu modelul tip cluster de particule alfa şi cu modelul vibraţional de nucleu, tip rotator rigid.
• Conform acestui model cvasicristalin, relativ simplu, nucleul constă din suprapuneri simetrice de forme pătratice cu număr întreg de particule alfa, nucleonul (nucleonii) nepereche fiind rotiţi în jurul acestui cvasicristal nuclear de vortexul cuantomic Γ_m al momentului magnetic nuclear, ceea ce explică - conform teoriei, potenţialul centrifugal nuclear.

Libertatea de rotaţie orbitală în jurul formei nucleare cvasicristaline, a nucleonului neîmperecheat, rezultă conform modelului ca urmare a unei libertăţi de vibrare l_v –mari, a nucleonului neîmperecheat, care astfel este mai slab legat prin câmpul nuclear de restul nucleului.

• Nucleele stabile, cu număr “magic” de protoni sau şi neutroni, (2; 8; 20; 28; (40); 50; 82; 126) se regăsesc conform modelului ca forme cvasicristaline simetrice rezultate din suprapuneri de forme pătratice cu număr întreg pe particole alfa cu 2n² protoni (Z = Σ(2n²); n = 1,2, ...7), cu o deformabilitate minimă: 2; 2x2² =8;  2x3² =18; 18+2 = 20; 2x4² =32; 2x5² =50, 50+32=82.

Nucleul ₈₂Pb²⁰⁸ corespunde formei inițiale: ₁₀₄N²⁰⁸(Z = 2(4² + 6²)) în care s-au transformat 22 de protoni în neutroni cu emisie de radiaţie beta, rezultând Z = 82, conform modelului.

• În mod similar, se poate forma un nucleu cu A = 4(5² + 7²) = 296, cu Z = 114¸120, (apropiat de forma stabilă prezisă cu modelul nuclear în pături 114/298).
• Nucleul dublu magic ₄₀Zr⁹⁶ rezultă ca fiind format din forme pătratice cvasi-cristaline de 24 particule alfa: A = 4x(4² + 2x2²) = 96 în care 8 protoni s-au transformat în neutroni prin capturarea “la rece” a unor electroni sau prin dezintegrare b⁺ iar nucleul Ca 48 rezultă format din 3 forme pătratice cu 2² = 4 particule alfa: A = 4x(3x2²) = 48 în care 4 protoni s-au transformat similar în neutroni.

Nucleul dublu magic Ca 48 rezultă format din 3 forme pătratice cu 2² = 4 particule alfa:

A = 4x(3x2²) = 48 în care 4 protoni s-au transformat similar în neutroni, conform modelului.

• Nucleul cu A = 4x(2x4² + 2x2²) = 160; (Dysprosiu: ¹⁶⁰Dy)
• Nucleul Yt 172- izotop stabil, rezultă în forma: Yt = 4x(5² + 2x3²);
• Nucleul = 4x(5²+ 2 x3²+ 2 x1²) = 180; ¹⁸⁰Hf  (Hafniu - izotop stabil);
• Nucleul cu A=4x(6²+2x4²)= 272; Bh (Bohriu) (t=11s) (apropiat de Hassium 270, considerat dublu magic: Z=108; N=162).

 

 

Cât e vina omului în fenomenele globale naturale?

(How much is man's fault in natural global phenomena?)

Viorel Gaftea

 

Este influența sau vina omului în schimbările globale, indiferent dacă vorbim de relief, climă sau viață? Iată trei teme majore la care se adaugă explorarea adâncurilor și a cosmosului. Este sau există o influență globală a omului? La asemenea scară, problema se poate analiza pe segmente diferite fiindcă există cifre și date pro și contra.

Din istorie și până în actualitate omul și-a lăsat urmele impactului său ca ființă inteligentă pe Pamânt. Urmele lăsate în cosmos le considerăm singular. Totuși, în mii de ani nu avem mărturii certe ale unor civilizații anterioare pe Pământ sau în Cosmos. Mă aștept ca industria de fake news să înceapă să le producă. Aduc bani, audiență și, într-un anume sens, exercițiu intelectual.

În acest context să abordăm subiectul la modă: schimbările climatice, emisiile de CO₂ și impactul omului în acest domeniu. Cât este mit, cât este realitate, cât este o situație de conjunctură? Ce ne arată cifrele și proporțiile cantitative ale impactului, care sunt sursele de emisie și sursele de date?

 

 

Reactoare naturale şi reactoare create de om. Asemănări, diferențe, lecții

(Natural reactors and man-made reactors. Similarities, differences, lessons)

Dan Șerbănescu

 

Activitățile omului în crearea de surse noi de energie în scopuri pașnice au ca obiect, de circa 70 de ani, energia nucleară de fisiune. Reactorii nucleari produși de om până în prezent sunt clasificați în generații, după criterii ce țin atât de performanțele economice, cât mai ales de cele de securitate nucleară.

Din ambele perspective, cu toate erorile și în ciuda unor accidente majore, omenirea și-a îmbunătățit tehnologia aceasta și produce artefacte de mare tehnicitate și cu grad crescut de siguranță.

Și totuși, omul nu a fost primul care a construit astfel ce surse de energie pe planetă.

Acum două miliarde și jumătate de ani, cel puțin un reactor natural, de tip asemănător, a funcționat timp de circa două sute de mii de ani.

Studierea acestui fenomen și compararea sa cu ceea ce cunoaștem din punct de vedere al fizicii teoretice și aplicate, ca și al tehnologiilor de fabricație, referitor la proiectarea, construirea, exploatarea și dezafectarea unui astfel de reactor a avut și are un impact semnificativ asupra omului constructor de centrale de fisiune nucleară.

Lucrarea prezintă aspectele legate de asemănările și diferențele dintre reactorii naturali și cei artificiali, ca și asupra lecțiilor de învățat pentru om rezultate din studierea și compararea lor.

Se prezintă o paralelă cu cerințele și direcțiile de dezvoltare ale ultimelor tipuri de reactori nucleari, cu unele exemple pentru reactori modulari de putere mică (SMR).