مضخم الطاقة

معلومات تاريخية

وعلى صعيد آخر، ينسب هذا المفهوم إلى العالم الإيطالي كارلو روبيا، وهو فيزيائي الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء النووية والمدير الأسبق لمختبر سِرن العالمي للفيزياء النووية. فقد نشر بحثًا لمفاعل طاقة معتمد على مسرع دوراني للبروتونات بطاقة شعاع تبلغ 800 ملليإلكترون فولت إلى 1 جيجا إلكترون فولت، وهدف يحتوي على الثوريوم كوقود والرصاص كمبرد.

المبدأ والجدوى

تتم دراسة مشروع

من جهة ثانية، ويعتبر هذا التصميم معقولاً تمامًا مع التقنية المتاحة في الوقت الحالي، ولكنه يتطلب المزيد من الدراسة قبل السماح به عمليًا واقتصاديًا.

وفي هذا الصدد، يستعمل مضخم الطاقة مسرعًا دورانيًا تزامنيًا أو أي معجل آخر مناسب (مثل المسرع الدوراني، أو متدرج تبادلي ثابت المجال) لإنتاج شعاع من البروتونات. وتصطدم هذه الأدوات بهدف معدني ثقيل مثل الرصاص أو الثوريوم أو اليورانيوم وتنتج النيوترونات خلال عملية التشظية. وقد يكون من الممكن زيادة تدفق النيوترونات من خلال استخدام مضخم نيوترونات، وهو عبارة عن طبقة رقيقة من مادة انشطارية تحيط بمصدر التشظية؛ وقد تم اقتراح استخدام مبدأ تضخيم النيوترون في مفاعلات كاندو (CANDU). وبينما يعتبر مفاعل كاندو تصميمًا حرجًا، إلا أنه يمكن تطبيق الكثير من المفاهيم على نظام دون الحرج. وتمتص نواة الثوريوم النيوترونات، وبذلك ينتج اليورانيوم-233 القابل للانشطار، وهو أحد نظائر اليورانيوم وغير موجود في الطبيعة. وتتسبب النيوترونات المعتدلة في انشطار اليورانيوم -233، وتتحرر الطاقة.

OMEGA project

كإحدى منهجيات النظام القائم على مُعجل (ADS) في اليابان.

العيوب

صعوبات تقنية عامة.

في هذا الإطار، يحتاج كل مفاعل منشأته الخاصة (معجل الجسيمات) وذلك من أجل توليد شعاع عالي الطاقة من البروتونات، والذي يعتبر مكلفًا للغاية. وبعيدًا عن المعجل الخطي، الذي يعتبر مكلفًا للغاية، لم يتم بناء معجل بروتون بقدرة وطاقة كافية (> ~12 ميجا واط عند 1 جيجا إلكترون فولت). ويستعمل مصدر نيوترون التشظي شعاع بروتون 1.44 ميجا واط لإنتاج نيوتروناته، بترقية تصورية تصل إلى 5 ميجا واط. وقد شملت تكلفته البالغة 1.1 مليار دولار المعدات البحثية غير المطلوبة لمفاعل تجاري.

انظر كذلك

الطاقة البديلة

دورة وقود الثوريوم

علاوةً على ذلك، مفاعل استنسال، نوع آخر من المفاعلات النووية يهدف لتحقيق هامش للطاقة من خلال توليد مادة انشطارية تكون أكبر من الكمية التي تستهلكها.

المزايا

وفي السياق ذاته، يتميز المفهوم بالعديد من المزايا المحتملة أكثر من مفاعلات الانشطار النووي التقليدية:

علاوةً على ذلك، لا توجد حاجة لعلم جديد؛ فالتقنيات اللازمة لبناء مضخم الطاقة جميعها ثابتة. حيث لا يتطلب بناء مضخم طاقة سوى بعض جهود الهندسة التطبيقية، ولا يتطلب إجراء بحث أساسي (على عكس بحوث الاندماج النووي).

كذلك، يُنتج مضخم الطاقة كمية قليلة جدًا من البلوتونيوم، لذلك يمكن اعتباره أكثر مقاومة للانتشار من الطاقة النووية التقليدية (على الرغم من أن التشكيك في عنصر اليورانيوم-233 كمادة سلاح نووي يجب تقديره بحرص.

كذلك، توجد إمكانية استخدام المفاعل لاستهلاك البلوتونيوم، مما يقلل من المخزون الاحتياطي العالمي من العناصر ذات العمر الطويل.

كذلك، توليد الطاقة اقتصادي مقارنة بتصميمات المفاعلات النووية الحالية عند اعتبار تكاليف دورة الوقود والتفكيك.

من جهة ثانية، تنتج مخلفات إشعاعية أقل عمرًا - تنحل مادة المخلفات بعد 500 عام إلى المستوى الإشعاعي من رماد الفحم.

من جهة ثانية، الأمان المتأصل ونقل الوقود الآمن ممكن أن يجعل هذه التقنية أكثر ملاءمة للدول النامية وكذلك المناطق ذات الكثافة السكانية المرتفعة.

في هذا الإطار، يعني التصميم دون الحرج أنه لن يتسرب التفاعل عند وقوع أي شيء خاطئ ــ حيث سيتوقف التفاعل ويبرد المُفاعل. ومع ذلك، قد يحدث انصهار نووي إذا انعدمت القدرة على تبريد المُفاعل.

علاوةً على ذلك، يمكن أن يعمل التصميم على نطاق صغير نسبيًا، مما يجعله مناسبًا للدول التي لا تمتلك نظام شبكة طاقة مطورًا جيدًا.

من جهة ثانية، ويعتبر عنصر الثوريوم من العناصر الموجودة بوفرة - أكثر من عنصر اليورانيوم بكثير - مما يقلل من مشكلات الإمداد الإستراتيجية والسياسية، ويقضي على فصل النظائر المكلف والمستنفد للطاقة. ويوجد من عنصر الثوريوم ما يكفي لتوليد طاقة تكفي على الأقل لآلاف الأعوام بمعدلات الاستهلاك الحالية.