Deeltjesversnellers kunnen werken als stroomgeneratoren

Deeltjesversnellers zijn niet de meest voor de hand liggende machines om energie op te wekken. En toch is het idee dat ze meer stroom kunnen produceren dan ze verbruiken niet helemaal vergezocht, zoals Robert Wilson, een versnellerfysicus die de drijvende kracht was achter de oprichting van Fermilab in de buurt van Chicago, vandaag opmerkt. Wilson stierf in 2000, maar een artikel dat hij in 1976 over dit onderwerp schreef, heeft nu zijn weg gevonden naar de arXiv en het belicht enkele tot nadenken stemmende ideeën. Destijds was Wilson directeur van Fermilab, waar hij een versneller bouwde, de Energy Doubler/Saver genaamd, die supergeleidende magneten gebruikte om een ​​straal van hoogenergetische protonen in een gigantische cirkel te sturen. Deze protonen zouden energieën hebben tot 1000 GeV. De Energy Doubler was speciaal omdat het de eerste keer was dat supergeleiding op grote schaal werd gebruikt, iets dat aanzienlijke gevolgen had voor de hoeveelheid sap die nodig was om het ding te laten werken. Een gevolg van de toepassing van supergeleiding in de versnellerconstructie is dat het stroomverbruik van versnellers veel kleiner zal worden, aldus Wilson. En dat leverde een interessant vooruitzicht op. Stel je voor dat de protonen in deze versneller in een blok uranium worden gestuurd. Van elk proton zou dan kunnen worden verwacht dat het een regen van zo'n 60.000 neutronen in het materiaal genereert en de meeste hiervan zouden door de kernen worden geabsorbeerd om 60.000 plutoniumatomen te vormen. Bij verbranding in een kernreactor produceert elk plutoniumatoom 0,2 GeV splijtingsenergie. Dus 60.000 van hen zouden 12.000 GeV produceren. Met behulp van deze 'back-of-an-envelope'-berekening kwam Wilson tot de conclusie dat een enkel proton van 1000 GeV zou kunnen leiden tot het vrijkomen van 12.000 GeV aan splijtingsenergie. Hierbij worden natuurlijk alle rommelige fijne details genegeerd waarin grote hoeveelheden energie verloren kunnen gaan. Er is bijvoorbeeld zo'n 20MW aan vermogen nodig om een ​​bundel van 0,2MW in de Energy Doubler te produceren. Maar zelfs met dat soort verliezen lijkt het zeker de moeite waard om het proces nader te bestuderen om te zien of totale energieproductie mogelijk is. De conclusie van Wilson is deze: er zijn waarschijnlijk betere manieren om plutonium te produceren, maar het lijkt erop dat het haalbaar zou zijn om een ​​intense protonenversneller te bouwen die meer energie zou produceren dan hij verbruikt. 30 jaar later is de versnellertechnologie verder gegaan, maar op een manier die Wilsons ideeën zeker nog relevanter maakt - versnellers van vandaag zijn zelfs nog energiezuiniger dan in 1976. En gezien het blauwe lucht-denken dat tegenwoordig wordt geassocieerd met stroomopwekking, kunnen deze ideeën zeker de moeite waard om opnieuw te bezoeken. Ze kunnen ook een ander probleem oplossen. Interplanetaire ruimtevaartuigen zoals Galileo en Cassini vertrouwen op plutoniumbatterijen voor stroomvoorziening. Maar de plutoniumvoorraden van NASA raken op, dus niemand weet precies hoe toekomstige generaties van deze voertuigen aan hun sap zullen komen. De aanpak van Wilson zou kunnen helpen. Het roept echter ook het lelijke spook van proliferatie op. De mogelijkheid om plutonium op deze schaal te maken met behulp van 30 jaar oude versnellertechnologie moet zeker een zorg zijn voor iedereen die zich zorgen maakt over de verspreiding van technologie die tot nucleaire proliferatie zou kunnen leiden. Dat is een mogelijke vlieg in de zalf die meer aandacht nodig heeft. Ref: arxiv.org/abs/1007.5338 : Zeer grote versnellers als energieproducenten zich verstoppen