Partikelacceleratorer skulle kunna fungera som kraftgeneratorer

Partikelacceleratorer är inte de mest uppenbara maskinerna att använda för att generera energi. Och ändå är tanken att de skulle kunna producera mer kraft än de förbrukar inte helt långsökt, vilket Robert Wilson påpekade idag, en acceleratorfysiker som var drivkraften bakom skapandet av Fermilab nära Chicago. Wilson dog 2000 men en artikel han skrev om detta ämne 1976 har nu hittat sin väg till arXiv och den lyfter fram några tankeväckande idéer. Vid den tiden var Wilson chef för Fermilab där han byggde en accelerator som heter Energy Doubler/Saver, som använde supraledande magneter för att styra en stråle av högenergiprotoner i en gigantisk cirkel. Dessa protoner skulle ha energier på upp till 1000 GeV. Energy Doubler var speciell eftersom det var första gången supraledning användes i stor skala, något som hade betydande konsekvenser för mängden juice som krävdes för att få saken att fungera. En konsekvens av tillämpningen av supraledning på acceleratorkonstruktion är att strömförbrukningen för acceleratorer kommer att bli mycket mindre, sa Wilson. Och det väckte en intressant utsikt. Föreställ dig att protonerna i denna accelerator skickas in i ett block av uran. Varje proton kan då förväntas generera en skur av cirka 60 000 neutroner i materialet och de flesta av dessa skulle fortsätta att absorberas av kärnorna och bilda 60 000 plutoniumatomer. När den bränns i en kärnreaktor producerar varje plutoniumatom 0,2 GeV fissionsenergi. Så 60 000 av dem skulle producera 12 000 GeV. Med hjälp av denna baksida-av-ett-envelope-beräkning, räknade Wilson ut att en enda 1000 GeV-proton kunde leda till frigöring av 12 000 GeV fissionsenergi. Naturligtvis försummar detta alla röriga fina detaljer där stora mängder energi kan gå förlorade. Till exempel krävs det cirka 20 MW effekt för att producera en 0,2 MW stråle i Energy Doubler. Men även med den typen av förluster verkar det verkligen vara värt att studera processen mer i detalj för att se om en total energiproduktion är möjlig. Wilsons slutsats är denna: Det finns förmodligen bättre sätt att producera plutonium, men det verkar som om det skulle vara möjligt att konstruera en intensiv protonaccelerator som skulle producera mer energi än den förbrukar. 30 år senare har acceleratortekniken gått vidare men på ett sätt som säkerligen gör Wilsons idéer ännu mer relevanta – acceleratorer idag är ännu mer energieffektiva än de var 1976. Och med tanke på det blåa himmelstänkandet som är förknippat med energiproduktion idag, kan dessa idéer kanske väl värt att återbesöka. De kan också lösa ett annat problem. Interplanetära rymdfarkoster som Galileo och Cassini är beroende av plutoniumbatterier för ström. Men NASA:s lager av plutonium håller på att ta slut så ingen är helt säker på hur framtida generationer av dessa fordon kommer att få sin juice. Wilsons tillvägagångssätt kan hjälpa. Men det väcker också det fula spöket av spridning. Möjligheten att tillverka plutonium i denna skala med hjälp av 30 år gammal acceleratorteknik måste säkert vara mer än övergående oro för alla som är oroliga för spridningen av teknik som kan leda till kärnvapenspridning. Det är en potentiell fluga i salvan som kan behöva mer uppmärksamhet. Ref: arxiv.org/abs/1007.5338 : Mycket stora acceleratorer som energiproducenter Dölj