Управляемый ускорителем подкритический реактор
 | Стиль этой статьи неэнциклопедичен или нарушает нормы литературного русского языка. |
Управляемый ускорителем подкритический реактор — конструкция ядерного реактора, состоящая из активной подкритической зоны ядерного реактора и высокоэнергетического ускорителя протонов или электронов. Реактор может использовать торий как топливо[1].
Нейтроны, необходимые для поддержания процесса деления, поступают из ускорителя частиц, который производит нейтроны путем расщепления или производства фотонейтронов. Эти нейтроны активируют торий, что позволяет добиться расщепления без необходимости делать реактор критическим. Одним из преимуществ таких реакторов является относительно короткий период полураспада отходов. Для ускорителей протонов протонный луч высокой энергии влияет на расплавленную свинцовую мишень внутри активной зоны, откалывая или «вырывая» нейтроны из ядер свинца. Эти нейтроны превращают способный к делению торий сначала в торий-233, который через 22,3 минуты испытывает β−-распад, превращаясь в протактиний-233, который в свою очередь ещё через 27 дней тоже испытывает β−-распад, превращаясь в уран-233, в котором уже запускают реакцию деления[1].
Ториевые реакторы могут производить энергию из отходов плутония, оставшегося после урановых реакторов. Торий не требует значительной очистки в отличие от урана и имеет больший выход нейтронов на одно поглощение.
Разработки ускорителя[править | править код]
EMMA — новый тип ускорителя частиц, который может поддерживать управляемый ускорителем ядерный реактор. Прототип был построен в лаборатории Дарсбери в Чешире, Великобритания. Уникальность EMMA в том, что это новый гибрид циклотрона и синхротрона, сочетающий их преимущества в компактной, экономичной форме. EMMA — это немасштабированный ускоритель с переменным градиентом с фиксированным полем (англ. FFAG). Прототип ускоряет электроны от 10 до 20 МэВ, используя имеющийся ускоритель ALICE в качестве инжектора. Прототип ускоряет электроны вместо протонов, но генераторы протонов могут быть построены по тем же принципам[2][3].
Безопасность[править | править код]
В отличие от урана-235, торий-232 не делится — он, по сути, не расщепляется сам, демонстрируя период полураспада 14,05 миллиардов лет (в 20 раз больше, чем у U-235). Процесс деления прекращается, когда останавливается протонный луч, например, при потере питания, поскольку реактор подкритичен. Производится микроскопическое количество плутония, который затем сжигается в этом же реакторе[1].
Дизайн Руббиа[править | править код]
Норвежская группа Aker Solutions получила патент США на «Усилитель энергии для производства ядерной энергии с управлением ускорителем пучка частиц» (US patent 5774514). Проектом руководит лауреат Нобелевской премии физик Карло Руббиа, который работает над ториевым реактором. Компания предлагает сеть небольших, расположенных под землёй, реакторов мощностью 600 мегаватт, которые могут снабжать небольшие электрические сети и не требуют огромного объекта для безопасности. Стоимость первого реактора оценивается в 2 миллиарда фунтов стерлингов[4].
Ричард Гарвин и Жорж Шарпак подробно описывают усилитель энергии в своей книге «Мегаватты и мегатонны: поворотный момент в ядерную эпоху?» (2001) на страницах 153—163.
Ранее общая концепция усилителя энергии, а именно подкритического реактора с ускорителем была описана в книге «Вторая ядерная эра» (1985) Элвина М. Вайнберга и других.
См. также[править | править код]
Примечания[править | править код]
- ↑ 1 2 3 Towards an alternative nuclear future | University Alliance (англ.). Unialliance.ac.uk. Дата обращения: 6 сентября 2013. Архивировано 4 марта 2016 года.
- ↑ Nature Physics Cover: Novel Acceleration | TRIUMF : Canada's National Laboratory for Particle and Nuclear Physics (англ.). Triumf.ca (8 марта 2012). Дата обращения: 6 сентября 2013. Архивировано 27 июня 2018 года.
- ↑ Machida, S.; Barlow, R.; Berg, J. S.; Bliss, N.; Buckley, R. K.; Clarke, J. A.; Craddock, M. K.; d’Arcy, R.; Edgecock, R. (2012). "Acceleration in the linear non-scaling fixed-field alternating-gradient accelerator EMMA". Nature Physics (англ.). 8 (3): 243. Bibcode:2012NatPh...8..243M. doi:10.1038/nphys2179.
- ↑ Evans-Pritchard, Ambrose Obama could kill fossil fuels overnight with a nuclear dash for thorium (англ.). Telegraph. Дата обращения: 6 сентября 2013. Архивировано 13 мая 2021 года.