Характеристика

ADS

BWLAP

Степень новизны

Усовершенствование (модернизация) существующей технологии ускорителей на стоячей волне.

Аналог: переход от М-220 к БЭСМ-6.

Принципиально новая технология,    позволившая осуществить ускорение ионов на бегущей (обратной) волне.

Аналог: от БЭСМ-6 к PC (персональному компьютеру).

Открытия в будущем

Вероятность открытия новых технологических решений – мала

Принципиально новое направление развития с огромным потенциалом научных открытий.

Гибкость схемы

Узкоспециализированные проекты – для трансмутации одни (ATW), для наработки трития другие (APT), примение разрабатываемого в иных областях (медицина, инспекция, наработка изотопов, материаловедение) маловероятно (AAA).

Универсальная схема. Неограниченный спектр технических, промышленных и коммерческих применений. Возможен прорыв в «основы мироздания» - в  области физики высоких энергий, особенно в области нейтронной физики и в физике экзотических ядер.

Устойчивость 1 (Компоновка)

Линейные размеры ускорителя на энергию в 1 ГэВ характеризуются километровой длиной (LASL-805 MeV, 800m; ATW-1300 MeV, 1040m; LASL-1600 MeV, 1880m). Подвержены воздействию сейсмики.  

Ускоритель BWLAP в варианте ABC2D при 10-кратном увеличении энергии ускоренного пучка – до 10000 MeV -суть плоская конструкция 50m х 18m, размещаемая на той же плите (фундаменте), что и ЯРТ-реактор. Сейсмоустойчив.

Устойчивость 2 (Активация)

Вопросы устойчивости пучка решаются традиционными методами. Не устранимы потери пучка при переводе ускоряемых частиц из одной секции в  последующую. Потери частиц велики. Велика активация ускорителя и помещений.

Продольная устойчивость пучка решена ускорением частиц нарастающей амплитудой E_z(z) вдоль ускорителя, что обеспечивает отсутствие потерь частиц при переводе их из секции в секцию. Поперечная устойчивость пучка решена применением продольного соленоидального магнитного поля.

Устойчивость – 3 (Ядерное оружие)

Ускорители в Программах AWT (трансмутация ОЯТ) и APT (наработка трития) не препятствуют наработке «бомбовых трансуранов».

N.B. Нет устойчивости. Проблема нераспростанения принципиально не решается. Технологии ATW, APT не могут быть переданы «третьим странам».

Под пучком ускорителя BWLAP ОЯТ «сжигается» полностью. Нет наработки ни трансуранов, ни трития.

Позволяет передать технологию в любую страну с ограничениями, соответствующими передаче технологий двойного назначения.

Преимущество – 1 (Коэффициент полезного действия)

С целью повышения кпд преобразования энергии ВЧ-питания в кинетическую энергию пучка ускорители проектируются на сверхпроводящих ускоряющих структурах.

Цена решения – чрезвычайно высока (структуры + криогенный завод).  

Достигнут приемлемый кпд на структурах при комнатной температуре. В современных ускорителях на стоячей волне кпд < 30%, в случае BWLAP > 65%.

Цена решения - существенно меньшая, чем ускорителя LASL, МЕГАН. 

Преимущество – 2 (Величина ускоряемого тока)

Максимальный ток, ускоренный в линейных ускорителях 1 мА.

Планируется достижение величины ускоренного тока свыше 10 мА.

Преимущество – 3 (Темп ускорения протонов)

Максимальный темп ускорения 1.5 MeV/m.

Темп ускорения протонов 20 MeV/m.

Преимущество – 4 (Программа в целом)

Ускорители ADS - узкоспециализированы: для энергетики (с переделом Th²³² в U²³³) – одни, для трансмутации ОЯТ (ATW) – другие, для наработки трития (APT) – третьи, для сжигания трансуранов - четвертые.

Ускоритель универсален. В реакторе ЯРТ с BWLAP-10 GeV, выполненном в двух (трёх) каскадном варианте, в 1^ом каскаде вырабатывается энергия на высокоэнергетичных нейтронах (более 10 МэВ) и сжигаются трансураны, во 2^ом каскаде можно трансмутировать ОЯТ, в 3^ем – нарабатывать тритий и т.д.

Экономика – 1 (Программа в целом)

Ускорители ATW 1 GeV, 100 mA для трансмутации запланированы к вводу в эксплуатацию в количестве 8 экземпляров. Ввод первого – 2033г. Период эксплуатации – до 2113г. Стоимость работ по Программе ATW $270B.

Первый полномасштабный BWLAP/ ABC2D – 10 GeV, 10 mA - может быть сдан в эксплуатацию в 2016-17г. Стоимость первенца - $2.3-2.5B.

Последующие ускорители могут поставляться в срок 2 года/ускоритель. Стоимость ускорителя - $800M.

Экономика – 2 (Ядерная энергетика)

N.B. Не способствуют решению проблемы вывода АЭС из эксплуатации.

N.B. Проблемы вывода АЭС с BWLAP (релятивистской тяжелоядерной станции ЯРЭС) из эксплуатации «детерминистически» просто нет.

Экономика – 3 (Ядерная энергетика)

N.B. Не способствуют решению проблемы ненаработки ОЯТ (отработанного ядерного топлива).

N.B. Нет проблемы с ОЯТ в АЭС с BWLAP. В ЯРЭС ОЯТ используется в качестве топлива в реакторе ЯРЭС.

Экономика – 4 (Локальные ОКР – 2 года)

Разработка узлов ускорителей под проектные параметры. НИР и ОКР. Стоимость - $58M, на 6 лет - $281M.

Изготовление и экспериментальные работы BWLAP-20/10 (20 MeV, 10 mA). Стоимость - $8M.

Экономика – 5 (Составные части)

Требует разработки и применения специальных мишеней и бланкетов. Стоимость НИР - $123.5M (на 6 лет).

Требует разработки и применения операций по разделению отходов. Стоимость НИР - $55.5M (на 2 года).

Не требует применения специальных мишеней и бланкетов.

Не требует разработки и применения операций по разделению отходов.

Экономика – 4 («Ответвления»)

В промышленно-коммерческих проектах ничего в течение 10 лет не используется.

В первом году эксплуатации BWLAP-20/10 возможна наработка изотопов на $0.5M, во втором году – изотопов на $1.5M и увеличение энергии до 200 – 250 для комплекса протонной терапии.

Экономика – 5 (Риски)

Уровень финансового риска Программы ATW высок в связи с проблемой рециклинга ОЯТ (Цена – $50-100B).

Уровень финансового риска значительно ниже других энергетических проектов. Проблемы рециклинга ОЯТ – нет.

Экономика – 6 (Топливо)

Затраты на топливо и топливную промышленность остаются неизменными.

Затраты на топливо и топливную промышленность несопоставимо малы по

сравнению с топливом АЭС на тепловых и быстрых нейтронах.

Экономика – 7 (ОЯТ)

Затраты на обращение с отходами в процессе эксплуатации  (40-60 лет) и последующим 300-летним хранением в депозитариях превосходят стоимость выработанного электричества.

Затраты на обращение с отходами в процессе эксплуатации (100 – 150) лет ЭРЯС с BWLAP и по завершению эксплуатации – ОТСУТСТВУЮТ.

Экономика – 8 (Вывод из эксплуатации)

Вывод реактора-трансмутатора из эксплуатации потребует:

1.Затрат, сопоставимых со стоимостью строительства АЭС.

2.Периода времени - более 100 лет.

3.Создания депозитария для размещения отходов и управления ими. Стоимость этих затрат, обычно, не учитывается в себестоимости отпускаемой электроэнергии.

Затраты на вывод из эксплуатации – на два-три порядка меньше по сравнению с выводом реактора-трансмутатора.

В ЯРТ-реакторе при выводе из эксплуатации остаются лишь короткоживущие продукты. Они хранятся в самом ЯРТ-реакторе (до 5 лет), которые требуются для их полной дезактивации.

Депозитария для их хранения не требуется.

Экономика – 9 (В целом Программы BWLAP для ЯРЭС)

Обеспеченность топливом при крупномасштабном внедрении ATW не превысит 50÷100 лет (100 лет – при решении проблемы рециклинга ОЯТ).

Для решения топливной проблемы потребуется запуск крупномасштабной программы «бридинга», которая отягчена необходимостью решения проблемы нераспространения трансуранов.

Обеспеченность топливом при крупномасштабном внедрении (с полным замещением тепловых электростанций на органическом топливе) составит 3÷5 тысяч лет.

Распространение ядерного оружия - 1

Системы ядерной энергетики – с ускорителями или без них (т.н. Программа G4 Generation) - не смогут противостоять политическому решению руководства конкретной страны создать ядерное оружие.

Использование в качестве топлива ЯРТ-реактора обедненного 238 урана и тория 232, а – в перспективе и ОЯТ - и отсутствие наработки «бомбовых» материалов и работа без перегрузки топлива в течение 150 лет, - обеспечивают решение проблемы нераспространения на уровне, предопределяемом самой схемой ЯРТ-энергетики.