Подкритический реактор с ускорителем
Подкритический реактор с ускорителем (ADSR) представляет собой конструкцию ядерного реактора, образованную путем соединения активной зоны ядерного реактора по существу подкритического с высокоэнергетическим ускорителем протонов или электронов. В качестве топлива он мог бы использовать торий , которого больше, чем урана . [1]
Нейтроны, необходимые для поддержания процесса деления, будут обеспечиваться ускорителем частиц, производящим нейтроны путем расщепления или производства фотонейтронов. Эти нейтроны активируют торий, обеспечивая деление без необходимости делать реактор критическим. Одним из преимуществ таких реакторов является относительно короткий период полураспада их отходов. В протонных ускорителях пучок высокоэнергетических протонов воздействует на мишень из расплавленного свинца внутри активной зоны, откалывая или «откалывая» нейтроны от ядер свинца. Эти нейтроны расщепления преобразуют воспроизводящий торий в протактиний-233 , а через 27 дней — в делящийся уран-233 и запускают реакцию деления урана. [1]
Ториевые реакторы могут генерировать энергию из остатков плутония , оставшихся после урановых реакторов . Торий не требует значительной переработки, в отличие от урана, и имеет более высокий выход нейтронов на один поглощенный нейтрон.
Разработки ускорителя [ править ]
«Электронная модель многих приложений» ( EMMA ) — это новый тип ускорителя частиц, который может поддерживать ADSR. Прототип был построен в лаборатории Дарсбери в Чешире, Великобритания. Уникальность EMMA — это новый гибрид циклотрона и синхротрона , сочетающий их преимущества в компактной и экономичной форме. EMMA — это немасштабируемый переменный градиент с фиксированным полем ( ускоритель FFAG ). Прототип ускоряет электроны от 10 до 20 МэВ, используя существующий ускоритель ALICE в качестве инжектора . В ускорителях FFAG магнитное поле в изгибающих магнитах постоянно во время ускорения, заставляя пучок частиц двигаться радиально наружу по мере увеличения его импульса. Немасштабируемый FFAG позволяет величину, известную как « бетатронная бесконтрольно изменять настройка». В обычном синхротроне такое изменение приводит к потере луча, поскольку мелодия попадает в различные резонансные условия. Однако в ЭММА луч пересекает эти резонансы так быстро, что луч выживает. Прототип ускоряет электроны вместо протонов, но генераторы протонов могут быть построены на тех же принципах. [2] [3]
Безопасность [ править ]
В отличие от урана-235, торий не делится — он практически не распадается сам по себе, его период полураспада составляет 14,05 миллиардов лет (в 20 раз больше, чем у U-235). Процесс деления прекращается при остановке пучка протонов, как при потере мощности, так как реактор подкритический. Производятся микроскопические количества плутония, который затем сжигается в том же реакторе. [1]
Дизайн Rubbia [ править ]
Норвежская группа Aker Solutions купила Патент США 5774514 «Усилитель энергии для производства ядерной энергии, приводимый в движение ускорителем пучков частиц», принадлежит лауреату Нобелевской премии физику Карло Руббиа и по состоянию на 2013 год работал над ториевым реактором. Компания предлагает сеть небольших реакторов мощностью 600 мегаватт, расположенных под землей, которые могут снабжать небольшие сети и не требуют огромного объекта для обеспечения безопасности. Стоимость первого реактора оценивается в 2 миллиарда фунтов стерлингов. [4]
Ричард Гарвин и Жорж Шарпак описывают усилитель энергии подробно в своей книге «Мегаватты и мегатонны: поворотный момент в ядерном веке?» (2001) на страницах 153–163.
Ранее общая концепция усилителя энергии , а именно подкритического реактора с ускорительным приводом, была рассмотрена в книге Элвина М. Вайнберга и других «Вторая ядерная эра» (1985).
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с «На пути к альтернативному ядерному будущему | Университетский альянс» . Unialliance.ac.uk. Архивировано из оригинала 4 марта 2016 г. Проверено 6 сентября 2013 г.
- ^ «Обложка «Физика природы: новое ускорение | TRIUMF: Канадская национальная лаборатория физики элементарных частиц и ядерной физики»» . Triumf.ca. 08.03.2012 . Проверено 6 сентября 2013 г.
- ^ Мачида, С.; Барлоу, Р.; Берг, Дж.С.; Блисс, Н.; Бакли, РК; Кларк, Дж.А.; Крэддок, МК; д'Арси, Р.; Эджкок, Р.; Гарланд, Дж. М.; Гибудо, Ю.; Гудкет, П.; Гриффитс, С.; Хилл, К.; Хилл, Сан-Франциско; Хок, К.М.; Холдер, диджей; Ибисон, Миннесота; Джексон, Ф.; Джеймисон, СП; Джонстон, К.; Джонс, Дж. К.; Джонс, LB; Калинин А.; Кейл, Э.; Келлихер, диджей; Киркман, И.В.; Косельняк, С.; Маринов, К.; Маркс, Н. (2012). «Ускорение в линейном немасштабируемом ускорителе переменного градиента с фиксированным полем ЭММА». Физика природы . 8 (3): 243. Бибкод : 2012НатФ...8..243М . дои : 10.1038/nphys2179 . S2CID 119530771 .
- ^ Эванс-Притчард, Эмброуз (29 августа 2010 г.). «Обама мог бы в одночасье уничтожить ископаемое топливо с помощью ядерного удара по торию» . Телеграф . Проверено 6 сентября 2013 г.
Внешние ссылки [ править ]
- Патент США 5160696 : Боуман, К. (1992) «Устройство для ядерной трансмутации и производства энергии с использованием интенсивного потока тепловых нейтронов, генерируемого ускорителем».
- Навстречу альтернативному ядерному будущему профессора Роберта Цивински на YouTube