JP2022506627A - 液相ベースの変化のためのレーザー駆動中性子生成ためのシステムと方法 - Google Patents
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Abstract
Description
通常、短期放射性核種または安定核種に長命の高レベル放射性廃棄物(超ウランおよび分裂製品)の変化のためにレーザー駆動光線によって、精力的な中性子のかなりの率の生成を容易にするシステム及び方法に、本願明細書において、記載されている内容は、関する、
より詳しくは、
本願明細書において、記載されている内容は、放射性廃棄物の臨界値以下の液相ベースの変化に関する。
米国単独で、90,000メートルトンは処理[ref.1]を必要とする。そして、2020年までに、世界的な使いきった核廃棄物目録は毎年加えられる8000トンを有する200,000メートルトンに達する。
原子力はフランスの電気の77%を占める。そして、変化の必要を特に深刻にする。
現在では、深い地球埋葬以外のこれらのアイソトープ放射性物質を処理するために、利用可能な適当および十分な手段が、ない。
アイソトープ放射性物質を処理するこの種の手段の開発は、2つの作業の完成を必要とする:
第1に、
変化による非放射性物質を活性化することを回避するために非常に放射性同位元素を残りの材料から分離するために簡単な、強力な、安全なおよび安価な方法を開発すること、
そして、安価な、金庫を開発して、第2、エネルギーは、非徹底的である、用途が広い変化方法。
1つはアクセラレータ駆動システム(ADS)[ref.2]に基づく、そして、その他はトカマク駆動システム[ref.3]に基づく。
ADSシステムは、基板(例えばPb、W)に当たっていて、中性子(陽子当たりの30+中性子)を放出している非常に精力的な( ̄1 GeV)陽子線に依存する。
それから、これらの中性子は、臨界値以下の反応器の分裂を維持する。
トカマク・ベースのシステムは、ジュウテリウム―トリチウム反応から中性子を生成して、臨界値以下の反応器(また、分裂―融合ハイブリッドと呼ばれている)を動かすために、これらの中性子を使用する。
ジュウテリウム・ビームがレーザー(CAIL)によるアイアンズのCoherent Accelerationとして公知の方法を使用している主レーザーにより加速されるレーザーであるのに対して、中性子はジュウテリウム・ビームおよびいずれのトリチウムまたはジュウテリウム目標のも融合によって、発生する[参照。
RAST、6]
レーザーによって、引き起こされる核融合反応から、精力的な中性子が生じて、MAのTransmutationは、実行される[ref.5]
FLiBe、MAおよびtransmutatorの中のFP含有量のリアルタイムのモニタリングおよび制御は、能動的なレーザー分光またはレーザー駆動γソースにより実行される。
これらの目標を形成するために、前パルス・レーザー(主レーザーの前に)は、目標[ref.7および8]をイオン化する。
目標が固体の密度で残る一方、CAILはトリチウムまたはジュウテリウムを有する重陽子ヒューズを加速した。
精力的な中性子が親密に被結合配置において、生じるのに対して、臨界値以下の動作は負担を中性子ソースに配置する:
(1) ナノ測定基準を放射線にさらすことによって、ダイヤモンドから成る箔およびジュウテリウムを形成する重陽子は、CAILプロセスによって、放射する。
(2) 同期をとって、そして、動的にナノメートル法で「泡の」トリチウム飽和した目標に促進ジュウテリウムを注入することは、前パルス・レーザーによって、イオン化した。
a)
レーザー駆動イオンビームおよびそれらの目標の小型
b)
微細な中性子制御:
空間的であるのと同様に時間的。
すべての燃料(MA)は、中性子ソースの1つの分裂平均自由行程の中である。
c)
レーザーの高い反復率。
d)
30%の高いレーザー埋め込みコンセント効率。
100 kHzまで可能な限りの非常に高いポンプ・パルス反復速度を形成しているコヒーレント増幅ネットワーク(CAN)レーザーによって、光学パラメータの鳴かれたパルス増幅(「OPCPA」)のためのポンプパルスは、設けられている。
1秒につき1,000,000のパルスを引き渡している1フェムト秒の発振器によって、フェムト秒パルスは、生じる。
発振器の後、パルスは、2、3ナノ秒まで引き伸ばされる前に、最高100 kHzの望ましい比率で気付かれる。
伸びた後に、パルスは、何十メガのJoulesのレベルにも、低温OPCPAにおいて、増幅される。
低温OPCPAは銅と同等の極めて高い熱伝導率を好ましくは呈する。そして、光学的パラメータの増幅プロセスの間、できる熱負荷を何十キロのワッツからも取り除くのに、それは必要である。
分光帯域幅は10 fsパルスより少ないものに対応して、パルスは、容易に約1ナノ秒まで引き伸ばされることができて、10 mJまで光学パラメトリック増幅により増幅されることができる。
その過程で、パルスは、約1ナノ秒の期間および>10mJエネルギーのCANシステムにより提供されるポンプパルスを混ぜ合わせられる。
増幅された鳴かれたパルスは、<10fsのその初期値へ戻って圧縮されるそれらである。
2つのタンクは、相互に連結した2セットのタンクから成る。
第1のタンクまたはタンクのセットはPuの混合物およびネプツニウム、アメリシウムおよびキュリウム(Np、Am、Cm)を含む軽微なアクチニド系列(MA)を好ましくは含む。その一方で、第2のタンクまたはタンクのセットは軽微なアクチニド系列(MA)だけの混成を含む。
第1のタンクまたはタンクのセットが決定的である()ので、中性子の外部ソースは不必要である。
さらにまた、第1のタンクまたはタンクの一組は、分裂製品の化学除去の後使用済み核燃料(PuおよびMA)を使用して燃料を供給される。
軽微なアクチニド系列(MA)およびプルトニウム(Pu)を変えるために、第1のタンクまたはタンクのセットは高速中性子(エネルギー>1 MeVを有する軽減されていない分裂中性子に加えて融合中性子)を利用する。その一方で、キュリウム(cm)の集中は増加する。
あるいは、少量の中性子は、第1のタンクに注入されることができるかまたはキックスタータにタンクの中でPuの焼却をセットすることができる。
壁を化学浸食および腐食から保護するために、融解した塩の壁を有する直接の連絡を防止して凝固することが、壁(融解した塩を仕上げる)に隣接した塩は、できる。
実施例で以下の実施例ではある、合成燃料(-メタン)生成論理回路200―400を必要としている反応(サバティエ反応)および触媒の存在(例えば、Ni、Cu、Ru.)あってもよい
放射物(例えば自動車、住宅、煙突および煙突)の供給源で、空気(海)から、または、直接に捕えることによって、抽出する。
熱した塩transmutator動作温度レンジは、250―1200℃で、このように、連続的に、サバティエ反応をメタンを生じて、安定して、空気および海の濃度を低下させるために有効な経路を提供するようにすることを必要とする必要な温度を供給するために、理想的に位置している。
すべてのこの種の付加的なシステム、方法、特徴および利点がこの説明の範囲内で含まれて、本願明細書において、記載されている内容の範囲内で、添付の請求の範囲により保護されていることが意図されている。
いかなる場合も、例示の実施例の特徴は、添付の請求の範囲(請求項のそれらの特集記事の不在の明白な朗読)を制限するものとして解釈されてはならない。
数字があるとみなす参照がパーツのようであるのを好む。
図の構成要素が必ずしも一定の比率であるというわけではない。そして、強調が開示の原則を例示することにその代わりに置かれる。
さらに、すべての具体例は、概念を伝えることを目的とする、
そこにおいて、
相対寸法、形状および他の詳細な属性は、文字通り、または、正確によりもむしろ図式的に例示されることができる。
また、図が好ましい実施例の説明を促進することを目的とするだけのことは注意すべきである。
加えて、第一の開示の目的で、ならびに実施例および/または請求項の特徴の組成物から独立している請求された内容を制限するために各々から別に、そして、それぞれに開示されることを、説明および/または請求項において、開示されるすべての特徴が目的とする点にはっきりと注意される。
第一の開示の目的で、ならびに請求された内容を制限するために、すべての値範囲または存在物のグループの徴候があらゆる可能性がある中間値または中間の実体を開示する点にもはっきりと注意される。
この種の方法は米国の暫定特許出願番号第62/544,666号[ref.5]に記載されている。そして、それは本願明細書に引用したものとする。
レーザーによって、引き起こされる核融合反応から、精力的な中性子が生じて、MAの変化は、実行される。
FLiBe、MAおよびtransmutatorの中のFP含有量のリアルタイムのモニタリングおよび制御は、能動的なレーザー分光またはレーザー駆動γソースにより実行される。
これらの目標を形成するために、前パルス・レーザー(主レーザーの前に)は、目標[ref.7および8]をイオン化する。
目標が固体の密度で残る一方、CAILはトリチウムまたはジュウテリウムを有する重陽子ヒューズを加速した。
精力的な中性子が親密に被結合配置において、生じるのに対して、臨界値以下の動作は負担を中性子ソースに配置する:
(1) ナノ測定基準を放射線にさらすことによって、レーザー(CAIL)によるアイアンズのCoherent Accelerationとして公知の方法によって、ダイヤモンドから成る箔およびジュウテリウムを形成する重陽子は、放射する。
(2) 同期をとって、そして、動的にナノメートル法で「泡の」トリチウム飽和した目標に促進ジュウテリウムを注入することは、前パルス・レーザーによって、イオン化した。
図1Aは、容器100の軸放射分割の代表的なケースを3つの容器部100A、100Bおよび100 Cに示す。
図1Bは、容器100の放射および方位分割の代表的な横断面を示す。
本実施例のtransmutator容器100は、同心の円筒形チャンバまたはタンク102、104、106、108および110に放射状に分割される。
方位角的に分節室107は、いずれの診断法のためにも、または、中性子の付加的な供給源のために使用する代表的な室を示す。
容器100を分割することによって、さまざまなパラメータの制御およびローカライゼーションは、より容易におよび/またはより正確に増加することができて、ならびに軽微なアクチニド濃度を調整するために、人工神経回路網を経たさまざまな部分から制御弁へのデータ・フィードバックによって、全体のtransmutator安全性を増加させる。
安全なままであると共に、この種の精密制御は燃焼する最も軽微なアクチニドを最適化する。
第1および第2のタンク106および108は、FLiBe融解した塩および軽微なアクチニド系列の混成を含む。
第3の同心のタンク104は、安定であるか半減期の短い核種に変えられる分裂製品を含む。
第4の同心のタンク102は、グラファイト反射材である。
追加タンクは、タンク212を図1A、1Bに示すように囲むことができる。
本実施例において、レーザパルス214は、鏡220に映されて、鍵穴218の方へ、そして、それに鏡220によって、目指す。
複数の個々のレーザパルス214および鍵穴室218(例えば、例えばレーザパルスの数千(1000s)および鍵穴室)は、設けられている。
個々の鍵穴室218の拡大詳細図は、図2Bに示される。
鍵穴218は、真空で保たれる。
レーザパルス214は、レーザー・ウインドウ222を通過して、ナノメートル法の箔部材224を放射線にさらす。
ナノメートル法の箔部材224は、deuteratedされたダイヤモンドでできていて、厚さ1ナノメートル以上および好ましくは約1―10(ナノメータ厚く)である。
イオン(CAIL)[Ref.9およびRef.24参照]の整合的な加速として公知の物理的な方法は、中性子ソース・タンク210の中心の方の方向の重陽子光線216として、ナノメートル法の箔部材224から、重陽子および炭素イオンを加速する。
最大の成し遂げられたエネルギーは方程式1.0によって、与えられる[例えば、Ref.10を見る、
Ref.11]:
1.0
αが概して=3、mc2=0.511 MeV、他の条件によるa0 ̄0.5であるところ。
従って、ジュウテリウムのために、最大エネルギーは、0.41 MeVで、炭素イオン間2.5 MeVである。
中性子226を生成している中性子ソース・タンク210のトリチウムと、重陽子光線216は、融合する。
上記のように図2Aおよび2Bに関する重陽子光線216として重陽子を加速するCAILの物理的な方法が、まだ用いられる。
図3Aにて図示するように、transmutator 200の一回の組立ては、以下を含む:
そこにおいて、配置されるタンク212および中性子ソース・タンク210。
追加タンクは、タンク212を図1Aおよび1Bに示すように囲むことができる。
本実施例において、前述の実施例のように、レーザパルス214は、鏡220に映されて、鍵穴218の方へ、そして、それに鏡220によって、目指す。
複数の個々のレーザパルス214および鍵穴室218(例えば、例えばレーザパルスの数千(1000s)および鍵穴室)は、設けられている。
個々の鍵穴室218の拡大詳細図は、図3Bに示される。
鍵穴218は、真空で保たれる。
レーザパルス214は、レーザー・ウインドウ222を通過して、ナノメートル法の箔部材224を放射線にさらす。
ナノメートル法の箔部材224は、deuteratedされたダイヤモンドでできていて、厚さ約1ナノメートル以上である。
CAILプロセスは、重陽子光線216としてナノメートル法の箔部材224から、重陽子および炭素イオンを加速する。
中性子ソース・タンク210に噴射される代わりに、発されている中性子226に結果としてなっている鍵穴218の後端に、重陽子光線216は、固体チタン―トリチウム目標228上に射出される。
鍵穴218は、中性子ソース・タンク210に、ならびに中性子ソース・タンク210内に入射窓211に置かれる。
レーザパルス214は、入射窓222を経て鍵穴214に入って、重陽子光線216を発生させているナノメートル法の箔224と相互作用する。
表されるように、すでにレーザー入射窓222(図2Bおよび3Bを参照)を通過していたレーザパルス214。
レーザパルス214は、例えば、例えば、CANレーザー[ref.12]から、箔224の静電的な撤退力を越えて主に前進方向のponderomotive力によって、CAILに結果としてなっているナノメートル法の箔224を放射線にさらす。
それから、長手方向電界(図示せず)は、与圧ガス室210(図2Aおよび3Aを参照、例えば)に、重陽子および炭素ビーム216を加速する。
加速したジュウテリウム・ビーム216は衝突して、このことにより、例えば、例えば、精力的な中性子226を生成している室210の中でトリチウム・ガスと融合する。そして、中性子が約14 MeV.のエネルギーを有する、
中性子226は等方的に放射する。そして、軽微なアクチニド系列の分裂はタンクで生じる(タンク108および106(図1Aおよび1B)を参照、例えば、
タンク212、図2Aおよび3A)中性子ソース・タンクを囲む(タンク110(図1Aおよび1B)を参照、例えば、
タンク210、図2Aおよび3A)。
230および232が放射するレーザーを前間断化して、トリチウムで飽和するCNTsをイオン化しているAbove―Threshold Ionization制度のレーザー・エネルギーを有するタンク210を透過する[ref.7、
Ref. 8]、そして、短い時間、重陽子光線がほぼ固体の密度でイオン化されたトリチウム・プラズマと融合するために炭素およびトリチウムのイオン化されたガスをほぼ固体の密度に維持すること。
重陽子加速の用に供する主レーザー装置214とは、レーザー230および232は、別である。
重陽子光線が前パルスに遅れるように、レーザー主要なパルス(重陽子を加速する)および前パルス・レーザー(CNTs+トリチウム・イオン化のための)は同期しなければならない、そして、イオン化は重陽子光線より前にちょうど発生する。
この同期方式において、前パルス・レーザー230は、前パルス・レーザー232より前に発射される。
この方法は、ジュウテリウム―トリチウムを高速中性子に変換する非常に効率的な方法を提供する。
レーザーがそうである前パルス・イオン化のためのエネルギー典型的な数は、1022 1のCNT密度のための100 ― 300 mJを推定した/cc、レーザスポットが、10―7 cm2の大きさを設定して、100 cmの長さを放射線にさらした
Ref. 14]、使われることもできる。
重陽子光線216はチタン固体の目標228と相互作用する。そして、光線216のその格子の、次の重陽子の中で埋め込まれる残りは衝突して、中性子226を生成するためにすでに埋め込まれた重陽子と融合する。
強度I=1017 W/cm2、
1=mレーザー波長=、
5―10 fsパルス持続期間=、
幅=を5―10=m放射する。
レーザーは、線形に分極化する。
加えて、箔224(図2B、3B、4Aおよび4Bを参照)の厚みは、好ましくは方程式2.0により提供される:
2.0
そこにおいて、
臨界密度、ncr==/、=2に関して、re=e2/、1018 W/cm2 I0=1.37によって、(mec2)、=は、レーザー波長である。
さらにまた、例示的実施形態で、加速した重陽子のパラメータが放射する設計は、30―200 keVの範囲である[ref.16][0056]
この範囲のために、クーロンの衝突率は、融合率より高い10xである。
1つのCoulomb衝突の間に、そのエネルギー(すなわち、エネルギー)の平均4%上の重陽子損失は、目標(例えばトリチウム)へ移される。
従って、最適重陽子エネルギーは200 keVであるが、融合が起こる前に、我々は10のCoulomb衝突を仮定した。
D―T融合横断面は、60 keVの最大=8納屋=である。
強度のレーザパルスの反復率は、50%の高効率により分配される100 kHzである。
この種のレーザーは、診断システム[Ref.17参照]として、以前提案された。
200 kWの典型的力は、配達1017中性子/sに予想される。
この種の中性子束は、10 MWのtransmutatorを駆動するのに十分である[Ref.17参照]
CPA[ref.18]は、XCAN 504の基礎を形成した[ref.12、
Ref. 19]、高エネルギーの高いポンプパルスをOPCPA 506に提供する。
to100kHzにおいて、可能な限りのまさしく高いポンプ・パルス反復速度になっているXCANレーザーによって、パルスは、発生する[ref.20]
第2のAfter当たり1,000,000のパルスを通じて発振器を届けている1フェムト秒の発振器502によって、フェムト秒パルスは、生じる、2、3ナノ秒まで引き伸ばされる最高100 kHz前にの望ましい比率で、パルスは、気付かれる。
伸びた後に、パルスは、何十メガのJoulesのレベルにも、低温OPCPAにおいて、増幅される。
それから、増幅された鳴かれたパルスは、<10fsのその初期値へ戻って圧縮される。
分光帯域幅は10 fsパルスより少ないものに対応して、パルスは、容易に約1ナノ秒まで引き伸ばされることができて、10 mJまで光学パラメトリック増幅により増幅されることができる。
その過程で、パルスは、約1ナノ秒の期間および>10mJエネルギーのCANシステムにより提供されるポンプパルスを混ぜ合わせられる。
CPA[ref.18]、CAN[ref.12、
Ref. 19]、OPCPA[ref.20、
Ref. 21]、そして、クリオ冷やされた非線形結晶[ref.22]
示すように、図5である場合、あるいは、薄いディスク・アンプ[ref.23]はCAN 504を置き換えることができる。
transmutatorのためのレーザシステムは、以下に好ましくは有能である:
a.
例えば、a0=0.5または5=mのスポットサイズを有する約5×1017 W/cm2の強度に対応するピークの力を供給する。
b.
パルス(例えば、<10fs、10mJ、100 kWに達することができる10―100 kHzまたは平均パワーの範囲の非常に高い反復率)を生じる。
c.
OPCPAは、平均パワーに適している。
その熱伝導率を上昇させるために、より効率的に非線形結晶を冷やすために、結晶は、低温的に冷やされたヒートシンクに載置する。
上述したように、低温温度で、銅[ref.22]の熱伝導率の値に達するために、液体窒素温度の、または、それ未満の結晶熱伝導率は、劇的に増加する。
d.
OPCPA[ref.20、
Ref. 21]、10fs制度のパルスの生成を可能にする。
CANによって、ポンプされる、[ref.12、
Ref. 19]、10―100 kHzで10mJレベルに種パルスを、例えば、増幅するために、Coherent Network Amplifierは、おそらく利用できる。
e.
例えば、100 kW以上を必要としているアプリケーションのために、N同一のシステムは、平行に可変である。
しかしながら、
この種のアプリケーションは、レーザーが段階的に実行されることを必要としない。
f.
CANシステムの代わりとして、アンプをポンプすることは、薄いディスクレーザ・システム[ref.23]と置き換えられることが可能である。
構成要素Aは、CANレーザー(適切に束の)である、
構成要素Bは、CANレーザー(レーザー装置のプロパティ(例えば出力レベル、振幅形状、期間および位相、相対的な動作、方向、その他)を制御する)のモジュレータ/コントローラである、
構成要素Cは、モニタリングおよび分離(または溶媒の化学作用を制御する)のための中心タンク(構成要素Kを参照)の溶液および溶媒を放射線にさらしているレーザー光線である、
構成要素Dは、分離されることになっているトランスオオトカゲ塊(例えばAm、Cm、Np)イオンを含んでいて、transmutator E[ref.5](融合生成された高エネルギー中性子を発する)によって、変えられる溶媒を含む溶液である、
構成要素Fは、融合ソース(すなわち、transmutator E)から、そして、分裂製品から中性子を止める水である、
構成要素Gは、中心タンク(溶液が含まれる中心タンクのレーザー化学による分離の実施例として)の底で、沈着物の中で取り出されることになっている沈殿である、
構成要素Hは、この特定のタンクにおいて、この時点で変えられないことになっていて、他のタンクへ移されないことになっている不必要な堆積する元素である、
そこにおいて、
それらは、更に切り離されて、変えられるために、再びこれと類似の溶液において、ある、
構成要素Iは、登録して、モニタされた情報(例えばFPのスペクトル)の信号を制御するフィードバックANN回路およびコンピュータである、
構成要素Jは、送信されたCANレーザー信号(振幅、位相および頻度および屈折、その他)の検出器である、
構成要素Kは精力的な中性子のほとんど自由な伝送が中心タンクの融合または分裂によって、発生できる中心タンクの「薄い」第1の壁である。そして、構成要素Lは全体の材料および中性子を含む厚い十分な壁を有する外側のタンクである。
中心タンクKおよび外側のタンクLは温度(圧力)の適切なモニタを備えている。そして、モニタして、警報に注意すること、タンクが本当に時限式の弁のような適切な保護を有する「板」(決定的イベントのような)を通じて行かないようにするtransmutatorの状態、電気的スイッチ、その他を提供するCANレーザー監視に加えてComponent Qが熱交換器および構成要素Mであるというさらに若干の理化情報は熱を電気に変換する。
構成要素Oは、transmutatorタンクへの注入された分離されたMAの解析している領域である。
左に構成要素Dの残留する分裂製品は図7を参照する。貯蔵タンク構成要素S.[0066]にパイプ構成要素Rで外に輸送される、システム700で、中心タンクKは適当な溶液(酸のような)により液化された第一の使いきった燃料から、抽出されたトランスオオトカゲ塊の溶液Dを含む。
方法のこのステージにおいて、UおよびPuが周知の方法(例えばPUREX)によって、溶液Dからすでに抽出されたと、我々は、仮定する。
溶液Dは、他の要素(例えば分裂製品(FPs(例えばCs、Sr、I、Zr、Tc、その他、をこのように含むことができる。
トランスオオトカゲ塊がする傾向があるにつれて、これらの要素は中性子を吸収するが、必ずしも中性子を増殖させるというわけではない傾向があることができる。
このように、CANレーザーAおよび他の化学的手段の助けを借りて、FPsは、化学反応およびレーザー化学による中心タンクKの溶液Dなどから除去されることを必要とする。
これらの元素がCANレーザーから付加的な化学および/または化学刺激その他によって、沈殿する場合、化学薬品の引き起こされた構成要素がこの中心タンクKから分裂製品その他[0067]のような元素の処理のための他のタンクまで取り出されることができて、分離プロセス(トランスオオトカゲ塊)(主にAm、Cm、Np)のUpon完成が、transmutator E.から中性子によって、照射を受ける
これらのトランスオオトカゲ塊は異なる同位元素を有することができる、しかし、それらが原子番号のウランを越えてあるにつれて、その全部は放射性同位元素である。
transmutator Eから中性子または起こっている中性子から分裂するトランスオオトカゲ塊意志の中で中性子がこれらの核により吸収される場合トランスオオトカゲ塊の変化に関与すること。
例えば、セパレータ(取り付けられるレーザー・モニタを有する)は右にある。その一方で、transmutatorは左にある。
2つのシステムは伝送パイプおよび弁(構成要素P)により接続される。そして、それは左上のtransmutatorタンクに右上のセパレータ・タンクから堆積する(または分離された)トランスオオトカゲ塊(MA)を送信するために用いる。
新規な搬送液体(構成要素O)は、TA、しかし、もはや右上のセパレータ・タンクにおいて、分離された分裂製品をでなく好ましくは、(または主に含む)含むだけである。
分離はいずれの従来の化学方法によっても、または、レーザー(CANレーザーに基づく)により達成される。そして、化学分離の目的でMA原子電子を励起する(例えば)ために、それは作動する。
左上の中心タンクDは、主に有する(または)MA溶液。
液体から省かれる要素は、主に貯蔵タンク(構成要素S)にパイプ(構成要素R)で輸送されるFPsを含む。
この種のFPsは、埋葬処理のための凝固する材料にまとめられることが可能である。
[Refs。
22、そして、23]、トランスオオトカゲ塊(分裂が予想されて(例えば1分裂につき200 MeVの範囲で)概してある核兵器からの高エネルギーの収率)によって、[0069]When分裂は、中性子捕獲によって、発生する。
一方では、融合中性子エネルギーは、15 MeVを超えない。
融合中性子ならびに中心タンクの分裂イベントは、タンクの熱を得る。
溶液は、対流流れ(それ自体によって、または、必要に応じて、外部的に被駆動モーターによって、)によって、一般の熱を混合する。
抽出された熱輸送体および抽出器(すなわち構成要素M)は、中心タンクの発生熱を取り除いて、それを電力量に変換する。
これらの方法は、物理的に両方ともモニタされて(温度のような、中で溶液の中でタンクに加圧する)、化学的に弁および他のノブを制御することによるタンク・パラメータへのフィードバックならびにCAN動作にモニタリングおよび制御目的のためのリアルタイムである(例えばCANレーザー監視による溶液のさまざまな分子、原子およびイオンの化学様相)ことを必要とする。
[Refs。
22および23]力の50GWdを発生させるウランのPer 1トン。
この動作の間、核廃棄物は、以下の通りである:
約2.5 kgのトランスオオトカゲ塊(Np、Am、Cm)および約50 kgの分裂製品。
2.5 kgのMA、軽微なActinides、すなわちトランスオオトカゲ塊の量は、約100モル(MAのほぼ6つ×1025の原子)である。
これは、秒当たりのMAの約7つ×1020の原子(1秒のほぼ1021のMA原子)に達する。
これは、約1 kWのレーザー力に変換する、各MA原子による1つの光子(eV)の中で吸収レーザーに各原子を励起すること必要とする。
ηをレーザーの1つの光子によるMA原子の刺激の効率であるとする。
それから、1秒につき上記の量のすべてのMA原子により吸収されるレーザーの力Pは、P ̄(1/η)kWである。
この量は、少なくない。
他方で、効率的なおよび大きいフルエンスCANレーザー技術[ref.12]を借りて、それは、技術領域の領域の中にある。
典型的化学誘因において、ファイバ・レーザ効率およびフルエンスがその最大であるように、レーザーがcwまたは非常に長いパルスに近くてもよいと、我々は、想像する。
適当な反響または特定の頻度を満たすために、ファイバ・レーザ頻度は、特定の値に同調する(おそらく、動作の前に)ことを必要とする。
(1) Tank 1が決定的で、臨界値以下のTank 2であるのに対して、全体の中性子コストを減らす2―タンク戦略を対象とする第1実施例、
そして、
(2) 反応を引き起こす熱が分裂によって、発生するのに対して、第2実施例はCO_2の化学転換によって、合成燃料の生成によるより緑の、炭素陰性trasmutatorの方へ指示した。
タンク1および2(それは図2Aおよび3Aにおいて、表されるタンクと実質的に類似している)は、以下を含むことができる:
タンクが変えられる材料およびそのときに、そして、図1Aおよび1Bにて図示するように、配置される中性子ソース・タンクを含んで、これらのタンクは、追加同心のタンクによって、囲まれることができる。
タンク1はPuの混合物およびネプツニウム、アメリシウムおよびキュリウム(Np、Am、Cm)を含む軽微なアクチニド系列(MA)を好ましくは含む。その一方で、Tank 2は軽微なアクチニド系列(MA)だけの混成を含む。
タンク1は決定的である()、それゆえに、Tank 1は外部の中性子を必要としない。
さらにまた、Tank 1は、分裂製品の化学除去の後使用済み核燃料(PuおよびMA)を使用して燃料を供給される。
軽微なアクチニド系列(MA)およびプルトニウム(Pu)を変えるために、タンク1は高速中性子(エネルギー>1 MeVを有する軽減されていない分裂中性子に加えて融合中性子)を利用する。その一方で、キュリウム(cm)の集中は増加する。
あるいは、中性子の量がそうでありえる未成年者は、キックスタータにTank 1にPuの焼却を噴射した。
上記の通りで、臨界値以下の()動作のキュリウム(cm)の増加した濃度を有する軽微なアクチニド系列(MA)を燃焼させるために平行に、被接続Tank 2は、作動する。
このプロセスは問題なく経路を提供する。そして、滑らかに、100xの要因についてによって、そうすることを必要とする中性子の数を減らすと共に、全ての超ウラン使用済み核燃料(ちょうどMAでない)を燃焼させる。
ブロードバンドまたはスキャン・レーザーはTank 1の元素組成をモニタするために用いる。そして、レーザーを用いたTank 2は蛍光および散乱を誘発した。
γ監視は、作動中でありえるかまたは受動的でありえる。
受動的なγ監視は、核腐食または移行から発生するγを利用する。
能動的なγ監視は、数MeVを上回ってエネルギーを有する外部のγ線を利用して、核共鳴蛍光に依存する。
両方の能動的そして受動的なモニタリングは、transmutator燃料のアイソトープ組成に関する情報を提供する。
レーザーおよびγ監視からの情報は、集められて、Tank 1の燃料補給を調整するかまたはTank 2のMA集中を調整することによって、transmutatorの将来の状態を予測しておよび/または制御するのに適している論理から成るコンピュータに入れられる。
光伝播を考慮に入れている融解した塩において、Tank 1およびTank 2の燃料をモニタしている詳細なレーザーおよびγを可能にすることは、溶かされる。
transmutator合成についての詳細知識が制御棒、燃料補給および分裂製品抽出の位置を決定するのに対して、リアルタイム監視は全体の作動中の安全装置の不可欠な部分およびtransmutatorの効率である。
受動的な特徴は、このようにtransmutatorをシャットダウンしている温度の増加と共に、膨張する融解した塩を含む、
ダンプ・タンクへのtransmutatorの全ての目録が中性子吸収装置の中で構成したプラグおよび重力フローをいかなる異常な温度スパイクも溶解させるのに対して、ダンプ・タンクは凍結プラグによって、transmutatorと分離した。
壁を化学浸食および腐食から保護するために、融解した塩の壁を有する直接の連絡を防止して凝固することが、壁(融解した塩を仕上げる)に隣接した塩は、できる。
実施例で以下の実施例ではある、合成燃料(-メタン)生成論理回路200―400を必要としている反応(サバティエ反応)および触媒の存在(例えば、Ni、Cu、Ru.)あってもよい
放射物(例えば自動車、住宅、煙突および煙突)の供給源で、空気(海)から、または、直接に捕えることによって、抽出する。
熱した塩transmutator動作温度レンジは、250―1200℃で、このように、連続的に、サバティエ反応をメタンを生じて、安定して、空気および海の濃度を低下させるために有効な経路を提供するようにすることを必要とする必要な温度を供給するために、理想的に位置している。
transmutator容器1005、
二次ループ・パイプ1001、融解した塩+TRU 1002の流れの方向、
熱交換器1003、
そして、サバティエ反応1004のためのタンク。
この例示の実施例において、熱交換器パイプの熱伝達流体は、タンク1004において、直接用いられるCO2である。
代替実施形態では、図11に示されて、合成燃料生成システム2000の熱交換器2003の熱交換パイプは閉および独立システムである。そして、転写液は融解した塩と置き換えられることが可能である。
合成燃料生成システム2000は、以下を含むことを示す:
transmutator容器2005、二次ループ・パイプ2001、融解した塩+TRU 2002の流れの方向、
熱交換器2003、
そして、サバティエ反応2004のためのタンク。
熱交換器3001、流体3002の流れの方向、
そして、サバティエ反応3003のためのタンク。
この例示の実施例(反応物)において、サバティエから、反応は、転写液である。
代替実施形態では、閉じる合成燃料生成システム4000の熱交換器ループ4001および熱を有する独立ループが、例えば、流動的に融解した塩であることを移すことを、図13は、示す。
合成燃料生成システム4000は、以下を含むことを示す:
transmutator 4005、熱交換器4001、流体4002の流れの方向およびサバティエ反応4003のためのタンク。
1―10 eVのエネルギー源は、例えば、アンモニアの生産およびCO_2+CH_4:CH_3 COOHの転換を可能にする。
現在の開示の実施例用としての処理回路は、以下を含むことができる:
デジタル信号プロセッサ(それは現在の開示の実施例の用途に、処理回路のハードウェアおよび/またはソフトウェアで行うことができる)。
いくつかの実施形態では、DSPは、別々の半導体チップである。
現在の開示の実施例用としての処理回路は、本願明細書において、図の他の構成要素に、コミュニケーションで連結できる。
現在の開示の実施例用としての処理回路は、処理回路に多数の異なる措置をとって、本願明細書において、図の他の部品を制御させるメモリに保存されるソフトウェア命令を実行できる。
例えば、
現在の開示の実施例用としての処理回路は、通信回路と入出力を行うことができて、アナログ‐デジタル転換を実行できる、
音声、ビデオおよびデータのコンバートを容易にするエンコードおよびデコード、他のデジタル信号処理および他の機能は、通信回路に供給に適しているフォーマット(例えば、インチ―位相および求積)に信号を送って、通信回路にワイヤレスで関連の上のRF信号を送信させることがありえる。
さまざまなプロトコルおよび回路で作動するために必要であるように、一つ以上の他のアンテナは通信回路で含まれることができる。
いくつかの実施形態では、現在の開示の実施例用としての通信回路は、関連の上のトランスミッション用のアンテナを共有できる。
無線通信等を受信して、それをデジタルデータ、音声およびビデオに変換するのに必要な逆機能を実行するために、現在の開示の実施例用としての処理回路は、通信回路と入出力を行うこともできる。
RF通信回路は、以下を含むことができる:
送信機およびレシーバ(例えば、トランシーバとして集積される)および付随する符号器ロジック。
読者は、リーダー装置(例えば、汎地球測位システム(GPS)ハードウェア)の地理的位置を決定するための金網をはったコミュニケーション(例えば、USBポートなど)ならびに回路用の通信回路およびインタフェースを含むこともできる。
他の一般的に用いられるアプリケーション(例えば、電子メールのようなこの種の制度とは無関係である多機能電話アプリ、カレンダ、天気、スポーツ、ゲーム、など)に加えて、いかなる数のアプリケーション(別名「ユーザ・インタフェース・アプリケーション」)は、常に専用のまたは携帯電話リーダー装置上の処理回路により実行されることができて、糖尿病を監視している制度に関連がある一つ以上のアプリケーションを含むことができる。現在の開示の実施例用としての[0086]Memoryは、リーダー装置の範囲内で存在するさまざまな機能単位の一つ以上だけ共有されることができるか、またはそれら(例えば、異なるチップの範囲内で存在する別々のメモリとして)の二つ以上に分配されることができる。
メモリは、独自の別々のチップであることもできる。
メモリは、非一過性でありえて、揮発性物質(例えば、RAMなど)および/または不揮発メモリ(例えば、ROM、フラッシュメモリ、F―RAMなど)でありえる。
プログラム命令は、完全にユーザのコンピュータ(例えば、読者)に、または、部分的にユーザのものにコンピュータを実行できる。
プログラム命令は部分的にユーザのコンピュータに、そして、部分的に遠隔コンピュータ装置にあることができる、または、完全に遠隔コンピュータ装置またはサーバに、例えば、なぜならば、確認された頻度がある例は処理の場所を遠隔ものにアップロードした。
後のシナリオにおいて、遠隔コンピュータ装置はユーザのコンピュータにいかなるタイプのネットワーク経由でも接続されることができる、または、接続は外部コンピュータになされることができる。
換言すれば、
明確にさもなければ述べられない限り、強調は実施例の各特徴がどの他の特徴とも結合されることができるという事実上にあるかまたは論理的に信じがたい。
そこにおいて、
トリチウムで飽和する複数のカーボンナノチューブ(CNTs)から成る中性子ソース、
CNTsをイオン化するためのAbove―Threshold Ionization制度およびトリチウムのレーザー・エネルギーを有する中性子ソース・タンクを放射線にさらして、透過して、炭素およびトリチウムのイオン化されたガスをほぼ固体の密度に維持するように、複数の前パルス・レーザーは、構成した予定する期間、
中性子ソース・タンクのまわりに配置されて、FLiBe塩において、溶かされる長命の放射性超ウラン無駄の一つまたはより多くの混合物から成っている複数の同心のタンク、
中性子ソースに軸方向に複数のレーザパルスを伝播するために正しい位置に置かれるレーザシステム、
そして、軸方向に複数のレーザパルス(deuteratedされた材料の箔部材を含む複数の鍵穴の各々)を受信するために正しい位置に置かれる複数の鍵穴
そこにおいて、
複数のレーザパルスのレーザパルスによる箔部材の照射に応じて、重陽子光線が近い固体の密度でイオン化されたトリチウム・プラズマと融合する中性子ソース・タンクの中心の方の方向のイオンビームとして、箔部材は、acceleratableな複数の重陽子イオンを生産する。
deuteratedされたダイヤモンド様の材料および複数のイオンは、重陽子および炭素イオンを含む。
前パルス・レーザーの第1のセットおよび前パルス・レーザーの第2のセット。
複数の鍵穴の個々の鍵穴の方へ、そして、それに複数のレーザパルスの直接的な個々のレーザパルスに適応する複数の鏡。
中性子ソースのまわりに配置されて、FLiBe塩において、溶かされる長命の放射性超ウラン無駄の第1の混合物から成っている第1の同心のタンク、
第1の同心のタンクのまわりに配置されて、FLiBe塩において、溶かされる長命の放射性超ウラン無駄の第2の混合物から成っている第2の同心のタンク、
第2の同心のタンクのまわりに配置されて、FLiBe塩において、溶かされる長命の放射性超ウラン無駄の第3の混合物から成っている第3の同心のタンク、
そして、第3の同心のタンクのまわりに配置されて、水または水の1つから成っている第4の同心のタンクおよび境界線を反映している中性子。
OPCPAはCANレーザーまたは薄いスラブ・アンプに接続した、そして、発振器はOPCPAに接続した。
そこにおいて、
Puの混合物を含んでいるタンクの第2のセットから更に成っているtransmutatorシステムおよびネプツニウム、アメリシウムおよびキュリウム(Np、Am、Cm)を含んでいる軽微なアクチニド系列(MA)。
特定の特徴、要素、構成要素、機能またはステップが一実施例に関してだけ記載されている場合、明確にさもなければ述べられない限り、本願明細書において、記載されているその他の実施例によって、その特徴、要素、構成要素、機能またはステップが用いられることが可能であることを理解すべきである。
従って、いつでも、特定の例において、以下の説明がこの種の組合せまたは置換が可能であると明確に述べない場合であっても、異なる実施例またはその代替特徴(もう一方のそれらを有する一実施例からの要素、構成要素、機能およびステップ)から特徴、要素、構成要素、機能およびステップを結合する請求項の導入の先立つ根拠および書面でのサポートとして、このパラグラフは、役立つ。
特にこの種のどの組合せおよび置換の許容も当業者によって、直ちに認識されると想定すれば、あらゆる可能な組み合わせおよび置換の明らかな説明があまりに重荷となると明確に承認される。
したがって、メモリ、記憶および/またはコンピューター読み取り可能な媒体が一つ以上の請求項により包摂される程度まで、それから、そのメモリ、記憶またはコンピューター読み取り可能な媒体は非一過性であるだけである。
しかしながら、
これらの実施例が開示される特定様式に限られていないことであることを理解すべきである、しかし、それとは反対に、これらの実施例は開示の精神に入っているすべての適用例、均等物、変形例をカバーすることである。
さらにまた、実施例のいかなる特徴も、機能、ステップまたは要素は、特徴、機能、ステップまたはその範囲の中にない要素によって、請求項の発明の範囲を定める負の限界と同様に、請求項において、詳述されることができるかまたはそれに加えられることが可能である。
Claims (21)
- 以下を有している長命の放射性超ウラン無駄の変化のtransmutatorシステム:
その中の中性子ソースを含む中性子ソース・タンク、
そこにおいて、
トリチウムで飽和する複数のカーボンナノチューブ(CNTs)から成る中性子ソース、
CNTsをイオン化するためのAbove―Threshold Ionization制度およびトリチウムのレーザー・エネルギーを有する中性子ソース・タンクを放射線にさらして、透過して、炭素およびトリチウムのイオン化されたガスをほぼ固体の密度に維持するように、複数の前パルス・レーザーは、構成した予定する期間、
中性子ソース・タンクのまわりに配置されて、FLiBe塩において、溶かされる長命の放射性超ウラン無駄の一つまたはより多くの混合物から成っている複数の同心のタンク、
中性子ソースに軸方向に複数のレーザパルスを伝播するために正しい位置に置かれるレーザシステム、
そして、軸方向に複数のレーザパルスを受信するために正しい位置に置かれる複数の鍵穴、
deuteratedされた材料の箔部材を含む複数の鍵穴の各々、
そこにおいて、
複数のレーザパルスのレーザパルスによる箔部材の照射に応じて、
重陽子光線が近い固体の密度でイオン化されたトリチウム・プラズマと融合する中性子ソース・タンクの中心の方の方向のイオンビームとして、箔部材は、acceleratableな複数の重陽子イオンを生産する。 - 請求項1のtransmutatorシステム、
そこにおいて、
箔部材は、deuteratedされたダイヤモンド様の材料を備える。
そして、
複数のイオンは、重陽子および炭素イオンを含む。 - 請求項1および2のtransmutatorシステム、
そこにおいて、
複数のイオンは、イオン(CAIL)加速の整合的な加速により加速される - 請求項1~3のtransmutatorシステム、
そこにおいて、
部材が厚く1ナノメートル以上、そうである箔。 - 請求項1~4のtransmutatorシステム、
そこにおいて、
重陽子光線がトリチウムのイオン化を被覆できるために、laswerからのパルスおよび前パルス・レーザーは、同期する。 - 請求項1~5のtransmutatorシステム、
そこにおいて、
複数の前パルス・レーザーは、以下を含む:
前パルス・レーザーの第1のセットおよび前パルス・レーザーの第2のセット。 - 請求項6のtransmutatorシステム、
そこにおいて、
前パルス・レーザーのセットが前パルス・レーザーの第2のセットの前に点火するように構成される第1。 - 請求項1~7のtransmutatorシステム、
そこにおいて、
レーザシステムは、以下を含む:
複数の鍵穴の個々の鍵穴の方へ、そして、それに複数のレーザパルスの直接的な個々のレーザパルスに適応する複数の鏡。 - 請求項1~8のtransmutatorシステム、
そこにおいて、
複数の同心のタンクは、分割される。 - 請求項9のtransmutatorシステム、
そこにおいて、
複数の同心のタンクは、軸方向に分割される。 - 請求項9のtransmutatorシステム、
そこにおいて、
複数の同心のタンクは、方位角的に分割される。 - 請求項1~8のtransmutatorシステム、
そこにおいて、
複数の分割型タンクは、以下を有する:
中性子ソースのまわりに配置されて、FLiBe塩において、溶かされる長命の放射性超ウラン無駄の第1の混合物から成っている第1の同心のタンク、
第1の同心のタンクのまわりに配置されて、FLiBe塩において、溶かされる長命の放射性超ウラン無駄の第2の混合物から成っている第2の同心のタンク、
第2の同心のタンクのまわりに配置されて、FLiBe塩において、溶かされる長命の放射性超ウラン無駄の第3の混合物から成っている第3の同心のタンク、
そして、第3の同心のタンクのまわりに配置されて、水または水の1つから成っている第4の同心のタンクおよび境界線を反映している中性子。 - 請求項12のtransmutatorシステム、
そこにおいて、
分割型第1、
第2、
3および第四の同心のタンクは、軸方向に分割される。 - 請求項12のtransmutatorシステム、
そこにおいて、
分割型第1、
第2、
3および第四の同心のタンクは、方位角的に分割される。 - 請求項1~14のtransmutatorシステム、
そこにおいて、
レーザシステムは、CANレーザーまたは薄いスラブ・アンプの1台を含む。 - 請求項15のtransmutatorシステム、
そこにおいて、
レーザシステムは、以下を更に含む:
CANレーザーまたは薄いスラブ・アンプに連結するOPCPA、
そして、
OPCPAに連結する発振器。 - 請求項16のtransmutatorシステム、
そこにおいて、
OPCPAは、低温的に冷やされる。 - 請求項1~17のtransmutatorシステム、
そこにおいて、
第1がタンクの中でセットした複数の同心のタンクの形態、
そこにおいて、
Puの混合物を含んでいるタンクの第2のセットから更に成っているtransmutatorシステムおよびネプツニウムを含んでいる軽微なアクチニド系列(MA)、
アメリシウム、そして、キュリウム(Np、
ある、
Cm). - 請求項18のtransmutatorシステム、
そこにおいて、
タンクで2番目に設定されたものは、重要なもので作動するように構成される。 - 請求項18および19のtransmutatorシステム、
そこにおいて、
タンクのセットまたはタンクの第2のセットが炭素系材料の中で作られる第1の1つの壁。 - 請求項20のtransmutatorシステム、
そこにおいて、
炭素系材料は、ダイヤモンドである。
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