Welke deeltjesversnellers zijn er?

Er zijn magnetische versnellers. Magnetische versnellers bevatten altijd een sterke magneet in het midden van een cirkelvormige baan. Deze magneet zorgt ervoor dat de deeltjes in de baan worden gehouden en zo steeds naar het midden worden getrokken. Door een elektrisch veld krijgen de deeltjes een snelheid. Doordat de magneet in het midden continu blijft trekken aan de deeltjes krijgen ze een steeds grotere snelheid. Door de magneet ontstaat er een zogenaamde Lorentzkracht die ervoor zorgt dat er continu een kracht is die loodrecht op de bewegingsrichting van een deeltje staat.

Een cyclotron is een soort magnetische versneller. Het is in 1929 ontdekt door Ernest Lawrende. Door een potentiaalverschil worden de deeltjes in beweging gebracht. De magneet in het midden zorgt ervoor dat de deeltjes in een cirkel bewegen en dus niet de baan uitvliegen.
Een betatron is ook een magnetische versneller. Het is in 1940 ontworpen door D.W. Kerst. Een betatron zorgt ervoor dat het aantal veldlijnen dat door een bepaald oppervlakte heengaat steeds stijgt. Hierdoor worden de deeltjes versneld.

Een synchrotron is een deeltjesversneller die in de vorm van een cirkel is gebouwd. De cirkel kan een kleine, maar ook een enorm grote diameter bevatten. De bekendste synchrotrone deeltjesversneller is de LHC (Large Hadron Collider) die gebruikt wordt in het CERN-laboratorium.

Een ander soort deeltjesversneller is een lineaire versneller. In een lineaire versneller worden de deeltjes versneld door een wisselend elektrisch veld. De wisselende velden zitten in de buizen. Door de steeds veranderende spanning krijgen de deeltjes snelheid. Het nadeel van een lineaire deeltjesversneller is dat de buizen recht zijn. Om een enorme snelheid te bereiken moet men dus ook enorm lange buizen hebben. In magnetische versnellers heeft men dit probleem niet, omdat de deeltjes continu dezelfde cirkelvormige baan kunnen afleggen.

Onderzoeksreactor Myrrha

Het studiecentrum voor kernenergie in België (SCK•CEN) is sinds 1997 al bezig met de ontwikkeling van de nucleaire onderzoeksreactor Myrrha, die ’s werelds eerste door een deeltjesversneller aangedreven kernreactor moet worden. De Belgische overheid zegde onlangs zestig miljoen euro toe voor de eerste vijfjarige ontwerpfase waarmee de revolutionaire onderzoeksreactor dan toch eindelijk werkelijkheid lijkt te worden.

Myrrha (multi-purpose hybrid research reactor for high-tech applications) moet rond 2022-2023 operationeel zijn. De reactor is een zogenoemde subkritische reactor. Deze bereikt geen kritische massa, de hoeveelheid nucleair materiaal die nodig is om een kettingreactie door kernsplijting in stand te houden. In plaats daarvan gebruikt een subkritische reactor een externe neutronenbron om de kettingreactie in stand te houden. Bij Myrrha is dit een deeltjesversneller. Dit type reactor staat bekend als een accelerator driven system (ADS).

De deeltjesversneller van de nieuwe onderzoeksreactor krijgt een protonenstraal van 600 MeV met een vermogen van 1,5 MW. De protonen worden afgevuurd op een vloeibaar lood – bismut (Pb-Bi) afsplitsingsdoel. De sub-kritische kern (met een vermogen rond de 60 MW) bestaat uit MOX (mixed oxide) brandstof vermengd met plutonium.

Bron: Technisch weekblad