Жаңа буын энергия күшейткіші: Үдегішпен басқарылатын субкритикалық реакторлар концепциясы
Energy amplifier
Ядролық физикадағы энергия күшейткіші – жаңа типтегі реактор. Бұл жүйе энергияны өндіру үшін бөлшектерді үдеткіштер арқылы пайдаланады. Торий отын ретінде қолданылады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Ядролық физикада энергия күшейткіші – ядролық электр стансасының жаңа түрі, субкритикалық реактор, онда реакцияны қозғау үшін жоғары энергиялы бөлшектер шоғы қолданылады, ол өз кезегінде бөлшектер үдеткішін қуаттандыруға және энергия өндіру үшін пайдалы энергияны қалдыруға жеткілікті энергияны бөліп шығарады. Бұл концепция соңғы кезде үдеткішпен басқарылатын жүйе (ADS) немесе үдеткішпен басқарылатын субкритикалық реактор деп те аталады. Мұндай реакторлар әлі салынбаған.
In nuclear physics, an energy amplifier is a novel type of nuclear power reactor, a subcritical reactor, in which an energetic particle beam is used to stimulate a reaction, which in turn releases enough energy to power the particle accelerator and leave an energy profit for power generation. The concept has more recently been referred to as an accelerator driven system (ADS) or accelerator driven sub critical reactor. None have ever been built.
Тарих
Бұл тұжырымдаманың авторы – Нобель сыйлығының иегері, бөлшектер физигі және Еуропаның CERN халықаралық ядролық физика зертханасының бұрынғы директоры Карло Руббия. Ол 800 МэВ-тан 1 ГэВ-қа дейінгі сәуле энергиясы бар протондық циклотрон үдеткішіне негізделген, торийді отын ретінде және қорғасынды салқындатқыш ретінде пайдаланатын қуат реакторының (қаз. "Руббиатрон" деп аталған) ұсынысын жариялады. Руббияның жобасы Лос-Аламос ұлттық зертханасының ядролық физигі Чарльз Боуман басқаратын топтың әзірлеген идеяларынан да пайдаланған.
The concept is credited to Italian scientist Carlo Rubbia, a Nobel Prize particle physicist and former director of Europe's CERN international nuclear physics lab. He published a proposal for a power reactor (nicknamed "Rubbiatron") based on a proton cyclotron accelerator with a beam energy of 800 MeV to 1 GeV, and a target with thorium as fuel and lead as a coolant. Rubbia's scheme also borrows from ideas developed by a group led by nuclear physicist Charles Bowman of the Los Alamos National Laboratory
Принцип және жүзеге асырылуы
Энергия күшейткіші алдымен бөлшектер үдетушісін (мысалы, линакты, синхротронды, циклотронды немесе FFAG) жоғары энергиялы (релятивистік) протон сәулесін өндіру үшін пайдаланады. Бұл сәуле қорғасын, торий немесе уран сияқты ауыр металл нысанасының ядросына соққы беру үшін бағытталады. Протондық сәуле мен нысананың арасындағы серпімсіз соқтығысулар шпаллацияға әкеледі, бұл оқиғаға 20-30 нейтрон тудырады. Нейтрон ағынын нейтрон күшейткішін, яғни шпаллация көзін қоршап тұрған бөлінетін материалдың жұқа қабатын қолдану арқылы арттыру мүмкін; CANDU реакторларында нейтрон күшейткішін пайдалану ұсынылған. CANDU – бұл сынақтан өткен конструкция болғанымен, көптеген ұғымдарды субкритикалық жүйеге қолдануға болады. Торий ядролары нейтрондарды сіңіріп, бөлінетін уран-233 изотопын жасайды, бұл изотоп табиғатта кездеспейді. Модерацияланған нейтрондар U-233 бөлінісін тудырып, энергия шығарады. Бұл жоба қазіргі қолда бар технологиямен толыққанды мүмкін, бірақ оны практикалық және экономикалық тұрғыдан дұрыс деп жариялау үшін қосымша зерттеулер қажет. OMEGA жобасы (актинидтер мен бөліну өнімдерінен қосымша пайда табу мүмкіндігі ([[:ja:オメガ計画)) Жапонияда үдеткішпен басқарылатын жүйенің (ADS) әдістемелерінің бірі ретінде зерттелуде. Ричард Гарвин мен Жорж Шарпак "Мегаватттар мен мегатонналар: Ядролық дәуірдегі шешімді сәт?" кітабында энергия күшейткішін егжей-тегжейлі сипаттайды (2001), 153-163 беттерде. Алдында, энергия күшейткішінің жалпы тұжырымдамасы, атап айтқанда үдеткішпен жұмыс істейтін субкритикалық реактор, Альвин М. Вайнберг және басқалардың "Екінші ядролық дәуір" (1985) кітабының 62-64 беттерінде жарық көрген.
The energy amplifier first uses a particle accelerator (e. g. linac, synchrotron, cyclotron or FFAG) to produce a beam of high energy (relativistic) protons. The beam is directed to smash into the nucleus of a heavy metal target, such as lead, thorium or uranium. Inelastic collisions between the proton beam and the target results in spallation, which produces twenty to thirty neutrons per event. It might be possible to increase the neutron flux through the use of a neutron amplifier, a thin film of fissile material surrounding the spallation source; the use of neutron amplification in CANDU reactors has been proposed. While CANDU is a critical design, many of the concepts can be applied to a sub critical system. Thorium nuclei absorb neutrons, thus breeding fissile uranium 233, an isotope of uranium which is not found in nature. Moderated neutrons produce U 233 fission, releasing energy. This design is entirely plausible with currently available technology, but requires more study before it can be declared both practical and economical. OMEGA project (option making of extra gain from actinides and fission products ([[:ja:オメガ計画)) is being studied as one of methodology of accelerator driven system (ADS) in Japan. Richard Garwin and Georges Charpak describe the energy amplifier in detail in their book "Megawatts and Megatons: A Turning Point in the Nuclear Age?" (2001) on pages 153 163. Earlier, the general concept of the energy amplifier, namely an accelerator driven sub critical reactor, was covered in "The Second Nuclear Era" (1985) pages 62–64, by Alvin M. Weinberg and others.