Teilchenbeschleuniger könnten als Stromgeneratoren arbeiten

Teilchenbeschleuniger sind nicht die naheliegendsten Maschinen zur Energieerzeugung. Und doch ist die Vorstellung, dass sie mehr Strom produzieren könnten, als sie verbrauchen, nicht ganz abwegig, wie Robert Wilson, ein Beschleunigerphysiker und treibende Kraft hinter der Entwicklung von Fermilab bei Chicago, heute betont. Wilson starb im Jahr 2000, aber ein Artikel, den er 1976 zu diesem Thema verfasste, hat nun seinen Weg auf das arXiv gefunden und zeigt einige zum Nachdenken anregende Ideen. Zu dieser Zeit war Wilson Direktor von Fermilab, wo er einen Beschleuniger namens Energy Doubler/Saver baute, der supraleitende Magnete einsetzte, um einen Strahl hochenergetischer Protonen in einem riesigen Kreis zu lenken. Diese Protonen sollten Energien von bis zu 1000 GeV haben. Der Energy Doubler war etwas Besonderes, da zum ersten Mal Supraleitung in großem Maßstab eingesetzt wurde, was erhebliche Auswirkungen auf die Menge an Saft hatte, die erforderlich war, um das Ding zum Laufen zu bringen. Eine Folge der Anwendung der Supraleitung beim Beschleunigerbau sei, dass der Energieverbrauch von Beschleunigern viel geringer werde, sagte Wilson. Und das warf eine interessante Perspektive auf. Stellen Sie sich vor, die Protonen in diesem Beschleuniger werden in einen Uranblock geschickt. Man könnte dann erwarten, dass jedes Proton einen Schauer von etwa 60.000 Neutronen im Material erzeugt, und die meisten davon würden von den Kernen absorbiert und bilden 60.000 Plutoniumatome. Bei der Verbrennung in einem Kernreaktor erzeugt jedes Plutoniumatom 0,2 GeV Spaltenergie. 60.000 davon würden also 12.000 GeV produzieren. Mit dieser Back-of-a-Envelope-Rechnung hat Wilson herausgearbeitet, dass ein einzelnes 1000 GeV-Proton zur Freisetzung von 12.000 GeV Spaltenergie führen könnte. Dabei werden natürlich all die unordentlichen Feinheiten vernachlässigt, in denen große Energiemengen verloren gehen können. Zum Beispiel werden etwa 20 MW Leistung benötigt, um im Energy Doubler einen 0,2 MW-Strahl zu erzeugen. Aber selbst bei solchen Verlusten scheint es sicherlich lohnenswert, den Prozess genauer zu untersuchen, um zu sehen, ob eine Gesamtenergieproduktion möglich ist. Wilsons Schlussfolgerung lautet: Es gibt wahrscheinlich bessere Möglichkeiten, Plutonium zu produzieren, aber es scheint möglich zu sein, einen intensiven Protonenbeschleuniger zu konstruieren, der mehr Energie produziert als er verbraucht. 30 Jahre später hat sich die Beschleunigertechnologie weiterentwickelt, aber auf eine Weise, die Wilsons Ideen sicherlich noch relevanter macht – Beschleuniger sind heute noch energieeffizienter als 1976. Und angesichts des blauen Himmels, der heute mit der Stromerzeugung verbunden ist, können diese Ideen möglicherweise einen erneuten Besuch wert sein. Sie können auch ein anderes Problem lösen. Interplanetare Raumschiffe wie Galileo und Cassini sind zur Energieversorgung auf Plutoniumbatterien angewiesen. Aber die Plutonium-Vorräte der NASA gehen zur Neige, sodass niemand genau weiß, wie zukünftige Generationen dieser Fahrzeuge ihren Saft bekommen werden. Wilsons Ansatz könnte helfen. Es lässt jedoch auch das hässliche Gespenst der Proliferation aufkommen. Die Möglichkeit, Plutonium in dieser Größenordnung mit einer 30 Jahre alten Beschleunigertechnologie herzustellen, muss sicherlich für jeden, der sich Sorgen über die Verbreitung von Technologien macht, die zu einer nuklearen Proliferation führen könnten, von mehr als nur vorübergehender Besorgnis sein. Dies ist ein potenzieller Wermutstropfen, der möglicherweise mehr Aufmerksamkeit erfordert. Ref: arxiv.org/abs/1007.5338 : Sehr große Beschleuniger als Energieerzeuger verbergen