Un reactor subcrítico impulsado por acelerador es un diseño de reactor nuclear formado por el acoplamiento de un núcleo de reactor nuclear sustancialmente subcrítico con un acelerador de protones o electrones de alta energía. Podría utilizar torio como combustible, que es más abundante que el uranio . [1]
Los neutrones necesarios para sustentar el proceso de fisión serían proporcionados por un acelerador de partículas que produciría neutrones por espalación o producción de fotoneutrones. Estos neutrones activan el torio, lo que permite la fisión sin necesidad de hacer que el reactor sea crítico. Uno de los beneficios de estos reactores es la vida media relativamente corta de sus productos de desecho. Para los aceleradores de protones, el haz de protones de alta energía impacta un objetivo de plomo fundido dentro del núcleo, astillando o "desprendiendo" los neutrones de los núcleos de plomo. Estos neutrones de espalación convierten el torio fértil en protactinio-233 y después de 27 días en uranio-233 fisionable e impulsan la reacción de fisión en el uranio. [1]
Los reactores de torio pueden generar energía a partir del residuo de plutonio que dejan los reactores de uranio. El torio no requiere un refinamiento significativo, a diferencia del uranio, y tiene un mayor rendimiento de neutrones por neutrón absorbido.
Desarrollos de aceleradores
El "modelo electrónico de muchas aplicaciones" ( EMMA ) es un nuevo tipo de acelerador de partículas que podría soportar un ADSR. El prototipo se construyó en el Laboratorio Daresbury en Cheshire, Reino Unido. De manera única, EMMA es un nuevo híbrido de ciclotrón y sincrotrón , que combina sus ventajas en una forma compacta y económica. EMMA es un acelerador de gradiente alterno de campo fijo ( FFAG ) sin escala . El prototipo acelera los electrones de 10 a 20 MeV, utilizando el acelerador ALICE existente como inyector. En los aceleradores FFAG, el campo magnético en los imanes de flexión es constante durante la aceleración, lo que hace que el haz de partículas se mueva radialmente hacia afuera a medida que aumenta su impulso. Un FFAG sin escala permite que una cantidad conocida como " melodía betatrón " varíe sin marcar. En un sincrotrón convencional, tal variación da como resultado una pérdida de haz cuando la melodía alcanza varias condiciones de resonancia. Sin embargo, en EMMA, el rayo atraviesa estas resonancias tan rápidamente que el rayo sobrevive. El prototipo acelera los electrones en lugar de los protones, pero los generadores de protones se pueden construir utilizando los mismos principios. [2] [3]
Seguridad
A diferencia del uranio-235, el torio no es fisionable; esencialmente no se divide por sí solo, exhibiendo una vida media de 14.05 mil millones de años (20 veces la del U-235). El proceso de fisión se detiene cuando el haz de protones se detiene, como cuando se pierde energía, ya que el reactor es subcrítico. Se producen cantidades microscópicas de plutonio y luego se queman en el mismo reactor. [1]
Diseño Rubbia
El grupo noruego Aker Solutions compró la patente estadounidense 5774514"Amplificador de energía para la producción de energía nuclear impulsado por un acelerador de haz de partículas" realizado por el físico ganador del Premio Nobel Carlo Rubbia y está trabajando en un reactor de torio. La empresa propone una red de pequeños reactores de 600 megavatios ubicados bajo tierra que pueden suministrar pequeñas redes y no requieren una enorme instalación de seguridad. Los costos del primer reactor se estiman en 2.000 millones de libras esterlinas. [4]
Richard Garwin y Georges Charpak describen el amplificador de energía en detalle en su libro "Megavatios y megatones: ¿Un punto de inflexión en la era nuclear?" (2001) en las páginas 153 a 163.
Anteriormente, el concepto general del amplificador de energía , es decir, un reactor subcrítico impulsado por un acelerador, se trató en "The Second Nuclear Era" (1985), un libro de Alvin M. Weinberg y otros.
Ver también
Referencias
- ^ a b c "Hacia un futuro nuclear alternativo | Alianza universitaria" . Unialliance.ac.uk . Consultado el 6 de septiembre de 2013 .
- ^ "Cubierta de la física de la naturaleza: nueva aceleración | TRIUMF: Laboratorio nacional de Canadá para la física nuclear y de partículas" . Triumf.ca. 2012-03-08 . Consultado el 6 de septiembre de 2013 .
- ^ Machida, S .; Barlow, R .; Berg, JS; Bliss, N .; Buckley, RK; Clarke, JA; Craddock, MK; d'Arcy, R .; Edgecock, R .; Garland, JM; Giboudot, Y .; Goudket, P .; Griffiths, S .; Hill, C .; Hill, SF; Hock, KM; Titular, DJ; Ibison, MG; Jackson, F .; Jamison, SP; Johnstone, C .; Jones, JK; Jones, LB; Kalinin, A .; Keil, E .; Kelliher, DJ; Kirkman, IW; Koscielniak, S .; Marinov, K .; Marks, N. (2012). "Aceleración en el acelerador lineal de gradiente alterno de campo fijo sin escala EMMA". Física de la naturaleza . 8 (3): 243. Bibcode : 2012NatPh ... 8..243M . doi : 10.1038 / nphys2179 .
- ^ Evans-Pritchard, Ambrose. "Obama podría matar los combustibles fósiles de la noche a la mañana con una carrera nuclear por torio" . Telegraph . Consultado el 6 de septiembre de 2013 .