Un reactor subcrítico impulsado por acelerador (ADSR, por sus siglas en inglés) es un diseño de reactor nuclear formado mediante 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 mantener el proceso de fisión se obtendrían mediante un acelerador de partículas que produce 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. Una ventaja de estos reactores es la vida media relativamente corta de sus productos de desecho. En el caso de los aceleradores de protones, el haz de protones de alta energía impacta en un blanco de plomo fundido dentro del núcleo, lo que hace que los neutrones de los núcleos de plomo se desprendan o "descongelen". Estos neutrones de espalación convierten el torio fértil en protactinio-233 y, después de 27 días, en uranio-233 fisible e impulsan la reacción de fisión en el uranio. [1]
Los reactores de torio pueden generar energía a partir de los residuos de plutonio que dejan los reactores de uranio. El torio no requiere un refinado significativo, a diferencia del uranio, y tiene un mayor rendimiento de neutrones por neutrón absorbido.
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. Excepcionalmente, EMMA es un nuevo híbrido de un ciclotrón y un sincrotrón , que combina sus ventajas en una forma compacta y económica. EMMA es un acelerador de gradiente alterno de campo fijo sin escala ( FFAG ). El prototipo acelera 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 momento. Un FFAG sin escala permite que una cantidad conocida como " sintonía de betatrón " varíe sin control. En un sincrotrón convencional, tal variación da como resultado la pérdida del haz a medida que la sintonía alcanza varias condiciones de resonancia. Sin embargo, en EMMA, el haz cruza estas resonancias tan rápidamente que sobrevive. El prototipo acelera electrones en lugar de protones, pero se pueden construir generadores de protones utilizando los mismos principios. [2] [3]
A diferencia del uranio-235, el torio no es fisible: en esencia, no se descompone por sí solo y presenta una vida media de 14.050 millones de años (20 veces la del U-235). El proceso de fisión se detiene cuando se detiene el haz de protones, como cuando se corta la energía, ya que el reactor está en estado subcrítico. Se producen cantidades microscópicas de plutonio, que luego se queman en el mismo reactor. [1]
El grupo noruego Aker Solutions compró la patente estadounidense 5774514 “Amplificador de energía para la producción de energía nuclear impulsado por un acelerador de haces de partículas” del físico ganador del premio Nobel Carlo Rubbia y en 2013 estaba trabajando en un reactor de torio. La empresa propone una red de pequeños reactores de 600 megavatios ubicados bajo tierra que pueden abastecer a pequeñas redes y no requieren una enorme instalación para su seguridad. El costo del primer reactor se estima en 2 mil 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 acelerador, se abordó en "La segunda era nuclear" (1985), un libro de Alvin M. Weinberg y otros.