Джаггернаут. Ускоритель на обратной волне
Огромнео спасибо khadzhinov за научную помощь!
Оригинал взят у khadzhinov в Джаггернаут. Ускоритель на обратной волне
Эта статья - она из сопроводительных статей к научно-фантастическому роману Джаггернаут с целью сделать его еще более научно-фантастическим.
Сначала техническая часть.
Сейчас в России (и больше нигде в мире) есть действующие реакторы на быстрых нейтронах (Белоярская АЭС). Их особенность в том, что наряду с традиционным U-235 там делится еще и U-238. Последний делится нейтронами, начиная с энергии 1 МэВ. На практике это позволяет нам получать энергию от самого распространённого изотопа урана, минуя стадию обогащения. В этой технологии, естественное, есть свои, ни на что больше не похожие сложности, но, в целом, есть возможность работать на природном уране, и, в перспективе, на природном тории. Еще одной особенностью реакторов на быстрых нейтронах является так называемое дожигание продуктов деления непосредственно в реакторе. Думаю, это стоит пояснить. Тяжелые ядра делятся на более легкие, которые редко бывают стабильными. Вот эти самые продукты деления и дают основной вклад в радиоактивность отработанного топлива. Большая часть из них распадается сравнительно быстро, за часы или дни, но некоторые могут существовать годы и десятилетия. Если мы будет облучать продукты деления нейтронами, то они будут активно распадаться и превращаться в другие химические элементы, пока не станут такими, которые слабо взаимодействуют с нейтронами. В результате активность отработанного топлива становится значительно ниже, работать с ним - проще и безопаснее, а проблем для окружающей среды возникает меньше.
Ускоритель на обратной волне. Он же линейный ускоритель протонов Богомолова. Одна из модификация давала пучок протонов с энергией 10 ГэВ при мощности пучка 10 МВт. Основное, зачем он нам нужен - он позволяет, за счет взаимодействии пучка протонов с толстой мишенью (реакция скалывания), получить нейтронный поток высокой плотности, способных делить U-238. При использовании в энергетике мы можем получить что-то аналогичное реактору на быстрых нейтронах, но вырабатывающее тепло без цепной реакции и наличия критической массы. Реактор становится небольшим, бесполезным для террористов и прочих злыдней, т.к. нет критической массы. Опасность неуправляемого разгона ректора, как было в Чернобыле, отсутствует, т.к. нет цепной реакции. Реактор можно просто выключить в любой момент, даже не заботясь о снятии остаточного тепловыделения дочерних изотопов, т.к. последних мало по сравнению с обычным реактором. Они дожигаются непосредственно в процессе работы. И, наконец, нам больше не нужны урановые обогатительные комбинаты, т.к. вся эта прелесть работает на природной смеси изотопов.
Внимание, вопрос - почему такая отличная вещь существует только в виде отдельных лабораторных установок и не используется в промышленности? И дело ведь не только в технических проблемах. При подобных бонусах любые технические проблемы преодолимы. Значит, есть еще что-то. И этим чем-то являются существующие реакторы. Точнее, их безопасность. Ведь современный реактор - это урановые стержни, которые на 95% состоят из оксида U-238. Того самого, который отлично делится быстрым нейтронами. И что, спрашивается будет, если такой реактор попадет в пучок быстрых нейтронов? В нем начнется реакция деления, что приведет к разогреву активной зоны. Остановить реакцию средствами самого реакторного блока невозможно. Вы можете только отводить образующееся тепло и надеяться, что мощности насосов для этого хватит. Но, это если вы будете готовы и будете понимать, что происходит! Если же облучение быстрыми нейтронами извне окажется неожиданностью, а так и будет, ведь никто не ходит по стране с генераторами быстрых нейтронов и не облучает ими реакторные блоки! Итак, в случае неожиданного облучения увеличится тепловыделение реактора, взвоют детекторы нейтронов, и автоматика сбросит защитные стержни. Но, это ничего не изменит, т.к. источник нейтронов находится вне реактора. Разогрев будет продолжаться, произойдет расплав активной зоны и тепловой взрыв. Реактор перестанет существовать.
Казалось бы, фантастическая перспектива, ведь у реактора есть толстый внешний корпус, который должен остановить поток нейтронов. Ведь именно он останавливает те нейтроны, которые образуются внутри реакторы и защищает персонах от лучевого поражения? Но, к сожалению, речь идет о нейтронах с со сравнительно небольшими энергиями. Самые быстрые из них раз в 100 медленней, чем те нейтроны, которые можно получить с помощью ускорителя на обратной волне. На такие энергии защита реактора, естественно, не рассчитана.
Теперь переходим от технической части к организационной-фантастической. Напишем эдакую канву, по которой станет понятно, куда в романе Джаггернаут пропали все эти ваши многочисленные авианесущие флоты, эскадры и группы.
В 20-e годы XXI века группа специалистов, объединенная общей идеей, изготовила подобную установку в частном порядке и за частные деньги. В ходе самой работы нет было ничего противозаконного. Все материалы, используемое оборудование и технологии находились в общем доступе. Финансирование подобных проектов в сумасшедшем мире начала XXI века особых проблем не вызывало. В общем, спецслужбы прошляпили.
К тому времени стали доступны не только массовые развлекательные полеты в космос (естественно, для горстки избранных богатеньких буратинок), но и запуск коммерческих разноцелевых спутников. В результате контроль над тем, что выводится на околоземную орбиту, перестал быть абсолютным. Никто особенно не вникал, что за электронику выводят на орбиту те или иные корпорации. Гугл со своими фотографиями сломал табу на космическую съемку высокого разрешения. И всем стало все равно, кто именно в данный момент фотографирует вас с неба. Лишь бы ничего на голову не сбрасывали.
Очевидно, что, если бы в заявке на запуск было указано, что ракета будет выводить на орбиту автоматический генератор быстрых нейтронов, то это вызвало бы интерес, проверку и запрет. Но, взятки никто не отменял. Установка прошла по бумагам как исследовательский нейтронный телескоп, предназначенный для изучения немногочисленных нейтронов, долетающих к нам от солнца. Аналогичном образом (через волосатую лапу) предполагаемую орбиту спутника сменили с геостационарной на низкую полярную. В общем, спецслужбы прошляпили еще раз.
Попав в космос, установка за двое суток прошлась над всей территорией Земли. Она ориентировалась по собственному изучению работающих энергоблоков. Все действующие реакторы, которые находились не на суше, были уничтожены.
Погиб весь атомный флот! Весь флот, который создавался на протяжении 70 лет и который оставался единственным аргументом в пользу принятия доллара как единственной резервной валюты. Баланс сил рухнул в одно мгновение, длившееся 48 часов.
Но это было не все. Установка не смогла различить ректоры на военных кораблях и гражданские реакторы, расположенные в прибрежной зоне. Последние тоже попали под удар. Следует отметить, что это порядка 70% всех гражданских ректоров в мире. На такое никто не рассчитывал.
Подавляющее большинство стран строило ректоры на берегу моря, ибо так удобнее с точки зрения доставки строительных грузов. Исключение - это Россия, Франция и Германия, т.е. страны, которым энергетика нужна в глубине страны, а не на берегу, и которые могли себе позволить иметь реактор там, где это надо, а не там, где дешевле. Именно эти страны пострадали в наименьшей степени. И именно их определили, как в число основных подозреваемых, так и в число стран - бенефициаров проведенной операции.
Но, вернемся к реакторам. На старых станциях, типа фукусимской, произошла разгерметизация с выбросом большого количества радиоактивных отходов. Японцам, конечно, это было привычно, а вот остальные сильно расстроились. Тем, у кого были блоки поновее, вроде установленного в Тяньване, с системами пассивной защиты, повезло больше. Удалось обойтись без разгерметизации, а расплавленное топливо стекло в заранее спроектированную конструкторами ловушку.
Естественно, когда начали выходить из строя все реакторы подряд и сразу, никто ничего сделать не успевал. Более того, каждый постарался свою аварию скрыть, не зная, что у соседа те же проблемы. Именно это и помешало своевременному пониманию происходящего. Лишь через сутки национальные центры оперативного реагирования сумели связать цепочку катастроф с пролетающим спутником, но ничего сделать уже не успевали. Не было соответствующих средств поражения в оперативном доступе. Да, да, бюрократия, она такая! Когда, наконец, удалось пробить все согласования, а на это ушло несколько драгоценных часов, все было кончено.
Дальнейшая судьба участников этой операции оказалась весьма незавидной. Они стали врагами всего мира, всех стран и их жителей. Здесь расписывать их злоключения не имеет особого смысла, а стоит почитать в романе. Но, благодаря их проекту, мир смог измениться.
Оригинал взят у khadzhinov в Джаггернаут. Ускоритель на обратной волне
Эта статья - она из сопроводительных статей к научно-фантастическому роману Джаггернаут с целью сделать его еще более научно-фантастическим.
Сначала техническая часть.
Сейчас в России (и больше нигде в мире) есть действующие реакторы на быстрых нейтронах (Белоярская АЭС). Их особенность в том, что наряду с традиционным U-235 там делится еще и U-238. Последний делится нейтронами, начиная с энергии 1 МэВ. На практике это позволяет нам получать энергию от самого распространённого изотопа урана, минуя стадию обогащения. В этой технологии, естественное, есть свои, ни на что больше не похожие сложности, но, в целом, есть возможность работать на природном уране, и, в перспективе, на природном тории. Еще одной особенностью реакторов на быстрых нейтронах является так называемое дожигание продуктов деления непосредственно в реакторе. Думаю, это стоит пояснить. Тяжелые ядра делятся на более легкие, которые редко бывают стабильными. Вот эти самые продукты деления и дают основной вклад в радиоактивность отработанного топлива. Большая часть из них распадается сравнительно быстро, за часы или дни, но некоторые могут существовать годы и десятилетия. Если мы будет облучать продукты деления нейтронами, то они будут активно распадаться и превращаться в другие химические элементы, пока не станут такими, которые слабо взаимодействуют с нейтронами. В результате активность отработанного топлива становится значительно ниже, работать с ним - проще и безопаснее, а проблем для окружающей среды возникает меньше.
Ускоритель на обратной волне. Он же линейный ускоритель протонов Богомолова. Одна из модификация давала пучок протонов с энергией 10 ГэВ при мощности пучка 10 МВт. Основное, зачем он нам нужен - он позволяет, за счет взаимодействии пучка протонов с толстой мишенью (реакция скалывания), получить нейтронный поток высокой плотности, способных делить U-238. При использовании в энергетике мы можем получить что-то аналогичное реактору на быстрых нейтронах, но вырабатывающее тепло без цепной реакции и наличия критической массы. Реактор становится небольшим, бесполезным для террористов и прочих злыдней, т.к. нет критической массы. Опасность неуправляемого разгона ректора, как было в Чернобыле, отсутствует, т.к. нет цепной реакции. Реактор можно просто выключить в любой момент, даже не заботясь о снятии остаточного тепловыделения дочерних изотопов, т.к. последних мало по сравнению с обычным реактором. Они дожигаются непосредственно в процессе работы. И, наконец, нам больше не нужны урановые обогатительные комбинаты, т.к. вся эта прелесть работает на природной смеси изотопов.
Внимание, вопрос - почему такая отличная вещь существует только в виде отдельных лабораторных установок и не используется в промышленности? И дело ведь не только в технических проблемах. При подобных бонусах любые технические проблемы преодолимы. Значит, есть еще что-то. И этим чем-то являются существующие реакторы. Точнее, их безопасность. Ведь современный реактор - это урановые стержни, которые на 95% состоят из оксида U-238. Того самого, который отлично делится быстрым нейтронами. И что, спрашивается будет, если такой реактор попадет в пучок быстрых нейтронов? В нем начнется реакция деления, что приведет к разогреву активной зоны. Остановить реакцию средствами самого реакторного блока невозможно. Вы можете только отводить образующееся тепло и надеяться, что мощности насосов для этого хватит. Но, это если вы будете готовы и будете понимать, что происходит! Если же облучение быстрыми нейтронами извне окажется неожиданностью, а так и будет, ведь никто не ходит по стране с генераторами быстрых нейтронов и не облучает ими реакторные блоки! Итак, в случае неожиданного облучения увеличится тепловыделение реактора, взвоют детекторы нейтронов, и автоматика сбросит защитные стержни. Но, это ничего не изменит, т.к. источник нейтронов находится вне реактора. Разогрев будет продолжаться, произойдет расплав активной зоны и тепловой взрыв. Реактор перестанет существовать.
Казалось бы, фантастическая перспектива, ведь у реактора есть толстый внешний корпус, который должен остановить поток нейтронов. Ведь именно он останавливает те нейтроны, которые образуются внутри реакторы и защищает персонах от лучевого поражения? Но, к сожалению, речь идет о нейтронах с со сравнительно небольшими энергиями. Самые быстрые из них раз в 100 медленней, чем те нейтроны, которые можно получить с помощью ускорителя на обратной волне. На такие энергии защита реактора, естественно, не рассчитана.
Теперь переходим от технической части к организационной-фантастической. Напишем эдакую канву, по которой станет понятно, куда в романе Джаггернаут пропали все эти ваши многочисленные авианесущие флоты, эскадры и группы.
В 20-e годы XXI века группа специалистов, объединенная общей идеей, изготовила подобную установку в частном порядке и за частные деньги. В ходе самой работы нет было ничего противозаконного. Все материалы, используемое оборудование и технологии находились в общем доступе. Финансирование подобных проектов в сумасшедшем мире начала XXI века особых проблем не вызывало. В общем, спецслужбы прошляпили.
К тому времени стали доступны не только массовые развлекательные полеты в космос (естественно, для горстки избранных богатеньких буратинок), но и запуск коммерческих разноцелевых спутников. В результате контроль над тем, что выводится на околоземную орбиту, перестал быть абсолютным. Никто особенно не вникал, что за электронику выводят на орбиту те или иные корпорации. Гугл со своими фотографиями сломал табу на космическую съемку высокого разрешения. И всем стало все равно, кто именно в данный момент фотографирует вас с неба. Лишь бы ничего на голову не сбрасывали.
Очевидно, что, если бы в заявке на запуск было указано, что ракета будет выводить на орбиту автоматический генератор быстрых нейтронов, то это вызвало бы интерес, проверку и запрет. Но, взятки никто не отменял. Установка прошла по бумагам как исследовательский нейтронный телескоп, предназначенный для изучения немногочисленных нейтронов, долетающих к нам от солнца. Аналогичном образом (через волосатую лапу) предполагаемую орбиту спутника сменили с геостационарной на низкую полярную. В общем, спецслужбы прошляпили еще раз.
Попав в космос, установка за двое суток прошлась над всей территорией Земли. Она ориентировалась по собственному изучению работающих энергоблоков. Все действующие реакторы, которые находились не на суше, были уничтожены.
Погиб весь атомный флот! Весь флот, который создавался на протяжении 70 лет и который оставался единственным аргументом в пользу принятия доллара как единственной резервной валюты. Баланс сил рухнул в одно мгновение, длившееся 48 часов.
Но это было не все. Установка не смогла различить ректоры на военных кораблях и гражданские реакторы, расположенные в прибрежной зоне. Последние тоже попали под удар. Следует отметить, что это порядка 70% всех гражданских ректоров в мире. На такое никто не рассчитывал.
Подавляющее большинство стран строило ректоры на берегу моря, ибо так удобнее с точки зрения доставки строительных грузов. Исключение - это Россия, Франция и Германия, т.е. страны, которым энергетика нужна в глубине страны, а не на берегу, и которые могли себе позволить иметь реактор там, где это надо, а не там, где дешевле. Именно эти страны пострадали в наименьшей степени. И именно их определили, как в число основных подозреваемых, так и в число стран - бенефициаров проведенной операции.
Но, вернемся к реакторам. На старых станциях, типа фукусимской, произошла разгерметизация с выбросом большого количества радиоактивных отходов. Японцам, конечно, это было привычно, а вот остальные сильно расстроились. Тем, у кого были блоки поновее, вроде установленного в Тяньване, с системами пассивной защиты, повезло больше. Удалось обойтись без разгерметизации, а расплавленное топливо стекло в заранее спроектированную конструкторами ловушку.
Естественно, когда начали выходить из строя все реакторы подряд и сразу, никто ничего сделать не успевал. Более того, каждый постарался свою аварию скрыть, не зная, что у соседа те же проблемы. Именно это и помешало своевременному пониманию происходящего. Лишь через сутки национальные центры оперативного реагирования сумели связать цепочку катастроф с пролетающим спутником, но ничего сделать уже не успевали. Не было соответствующих средств поражения в оперативном доступе. Да, да, бюрократия, она такая! Когда, наконец, удалось пробить все согласования, а на это ушло несколько драгоценных часов, все было кончено.
Дальнейшая судьба участников этой операции оказалась весьма незавидной. Они стали врагами всего мира, всех стран и их жителей. Здесь расписывать их злоключения не имеет особого смысла, а стоит почитать в романе. Но, благодаря их проекту, мир смог измениться.