șansă toriu comunitatea nucleară română

Schema LFTR reactor nuclear

Accidentul de la centrala nucleară japoneză ar putea stimula cercetarea în domeniul energiei nucleare mai sigure bazate pe toriu.

Pentru aproape un an, rapoartele de la fabrica japoneză de energie nucleară „Fukushima-1“ amintesc prima linie. În multe țări ale lumii abordează în mod serios problema respingerii energiei nucleare ca fiind prea periculoase sau pentru a limita utilizarea acestuia. Între timp, în anii '50 proiectele de reactoare nucleare mai sigure au fost propuse. Ca un „combustibil“ pe care o folosesc de toriu - element chimic slab radioactive, stocurile globale de care cel puțin patru ori mai mare decât uraniul. O jumătate de secol în urmă toriu energia nucleară nu a putut concura cu uraniu, toriu pentru că nu se poate obține plutoniu utilizat în arme nucleare. Dar acum, după „Fukushima“, aceasta a oferit o oportunitate de răzbunare.

Ei bine uitat vechi

În 40-50s, când energia nucleară a fost primii pași, cercetatorii au examinat diferite opțiuni pentru reacțiile nucleare controlate. Interesul lor este atras și toriu - metale grele slab radioactive, care ocupă locul 90 în tabelul periodic.
Toriu în sine (sau mai degrabă cele mai frecvente izotopul toriu-232, din care aproape 100% element metalic natural) nu susține reacția nucleară în lanț și nu poate fi un material pentru o bombă nucleară. Cu toate acestea, atunci când este iradiat cu neutroni toriu, atomii, neutronii capturând se descompun cu eliberarea unor cantități considerabile de energie.

În plus, o serie de reacții secvențiale pentru a forma Izotopii instabili intermediare (toriu-233 și-protactiniu 233, cu un timp de înjumătățire, respectiv, 22 de minute și 27 de zile) uraniu-233 de toriu-232 este obținut, care este el însuși un combustibil nuclear bun potrivit pentru toate tipurile de reactoare moderne.

Comparativ cu uraniu, toriu are mai multe avantaje. În primul rând, pentru a fi încărcate într-un reactor de toriu naturale adecvate, care, spre deosebire de uraniu, nu are nevoie pentru a îmbogăți, pentru a efectua separarea complexă și costisitoare operațiune izotop. Reactoarele de toriu pot fi prelucrate arme plutoniu de calitate, precum și a minimiza utilizarea de uraniu-235, care este disponibil numai pentru omenire naturală „potrivire nucleară“ capabilă să lanseze o reacție nucleară.

Mai mult decât atât, în cazul în care barele de combustibil trebuie să fie îndepărtat din reactor după ce a fost utilizat în acesta a conținut mai puțin de 10% „combustibil“, toriu, poate fi utilizat complet până la finalizarea transformării sale în uraniu-233, care poate fi utilizat și pentru menținerea unei reacții nucleare. Ca urmare, o tona de toriu poate da aceeași cantitate de energie ca 200 de tone de uraniu, sau 3,5 milioane de tone de cărbune.

oxid de toriu este mai refractar și material rezistent decât oxid de uraniu, care deschide posibilitatea de a crea reactor de înaltă toriu, cu o temperatură de funcționare de 700-800 grade. Un astfel de reactor poate fi operat cu un echipament convențional generatoare de abur, nu este nevoie de sisteme complexe de răcire și nesigure pentru ea (retragere, și anume eșecul acestor sisteme și au dus la accident, „Fukushima-1“), eficiența poate ajunge la 50-55%, ceea ce este aproape de două ori mai mare decât uraniul convențional. Energia termică rezultată poate fi utilizată în diverse procese chimice (care primesc produse de amoniac, hidrogen, seria de hidrocarburi).

Deoarece toriu necesită o sursă externă de neutroni ale reacției nucleare, acest element este mai sigur în exploatare. Este ușor de a crea un sistem de cazul în care o reacție de accident, pur și simplu să fie oprită automat (cu toate acestea, datorită caracteristicilor ciclului de toriu un astfel de reactor va continua până când elementele intermediare nu sunt transformate într-o mai stabil uraniu-233, dar eliberarea de energie ar fi semnificativ mai puțin). În cele din urmă, deșeurile radioactive produse de reacții nucleare în cazul toriului este mult mai puțin periculos decât reactoarele de uraniu convenționale, și le-au format de mai multe ori mai mici.

În 50-70-e într-un număr de țări (Statele Unite ale Americii, Marea Britanie, India, Germania, URSS, și altele.) Realizarea diferitelor experimente cu reactoare de toriu și de toriu-uraniu. În 70-80 de ani, compania americană General Atomics și Siemens, germanul chiar a creat un prototip reactoare de putere de 300 MW, care utilizează combustibil toriu, ci pe faptul că cercetarea în acest domeniu este aproape complet încetat.

interesul în scădere în toriu sa datorat unui număr de motive obiective și subiective. În primul rând, o lipsă fundamentală de toriu a fost necorespundere lui pentru producerea de arme nucleare. În 50-e în Statele Unite ale Americii efectuate experimente cu privire la utilizarea de uraniu-233 în bombe nucleare, dar preferința a fost dat în cele din urmă un plutoniu mai eficient. Partea leului a fondurilor pentru cercetare și dezvoltare, ca urmare a fost alocat cercetării legate de ciclul de uraniu, ceea ce a permis suficient de rapid pentru a crea și de a optimiza tehnologiile. Apariția reactoarelor eficiente și relativ sigure de apă ușoară, disponibilitatea și prețul redus de combustibil uraniu au condus la faptul că puterea de a exclude luarea în considerare a alternativelor, nu promițătoare întoarce rapide. După cum se spune, lasa destul de bine singur.

Ca urmare, nu au fost stabilite tehnologii adecvate de producție pe bază de toriu sau combustibil toriu-uraniu elemente. Acesta nu a fost rezolvată și, probabil, principala problemă ciclu toriu. În timpul reacției, în plus față de uraniu-233, formează cu siguranță o cantitate mică (de ordinul a zeci de procente) de uraniu-232 - o scurtă durată izotop, a cărui descompunere conduce la apariția unui radioactiv „resturi“ foarte periculoase.

Reactoarele General Atomics și Siemens are o masă de „boli ale copilăriei“, cauzate de insuficiente le procesează. În cele din urmă, la fel ca în cercetarea energiei toriu „îngropat“ dezastrul de la Cernobîl. După 1986 creditele pentru dezvoltarea „atom pașnic“, a fost redus dramatic, iar toate proiectele alternative pe termen lung sunt pur și simplu închise.
Singura țară în care cercetarea toriu este încă în curs de desfășurare, a fost India. Având rezerve mari de toriu (aproximativ 300 de tone, cea de a doua cea mai mare din lume, după Australia), India înapoi în anii '50 a dezvoltat programul original, în trei etape de dezvoltare a energiei nucleare, care este de așteptat să utilizeze aceste resurse.

Din moment ce India nu a semnat Tratatul privind neproliferarea armelor nucleare, până de curând, industria nucleară a evoluat în izolare și uraniu livrările în țară au fost interzise. Lipsit rezerve substanțiale de uraniu, inginerii nucleare indiene au propus utilizarea resurselor limitate ale combustibilului nuclear în reactoarele de la primul nivel, în care a elaborat pentru fisionabile materialului (uraniu-235 sau plutoniu-239). Ar fi folosit ca sursă de neutroni pentru reactorul toriu a doua etapă, și ei, la rândul lor, obținut uraniu-233, care va fi folosit drept combustibil nuclear în reactoarele de generația a treia.

India a pus în aplicare cu succes planul său de prima etapă de a construi în prezent mai mult de 20 de reactoare nucleare, dar în al doilea a existat o zgudui. In 90 de ani de oameni de știință indieni nucleare a ieșit din izolarea internațională, ceea ce explică declinul de interes în toriu. Până în prezent, realizările în acest domeniu sunt limitate la capacitatea reactorului experimental de 13 MW la uzina „Kalpakkam“, care se realizează pentru a dezvolta uraniu-233 de la toriu.

Cu toate acestea, la începutul ultimului deceniu, dezvoltarea de toriu a venit de la „comă“. În prezent se ocupă cu două domenii promițătoare care pot fi baza viitorului energiei nucleare toriu.

noi orizonturi

Una dintre cele mai promițătoare tehnologii oferite laureat al premiului Nobel Carlo Rubbia al Centrului European pentru Cercetare Nucleară (CERN). Potrivit proiectului propus utilizarea de combustibil nuclear toriu, precum și „scufundat“ pentru a utiliza un accelerator de protoni. Odată ajuns în atomii de toriu cu protoni de mare energie determina descompunerea lor de a elibera neutroni, care sunt utilizate pentru a stimula reacțiile nucleare. Ca lichid de răcire de plumb utilizat.

Conform calculelor K.Rubbia, reactorul va genera suficientă energie pentru a hrăni nu numai acceleratorul de protoni, dar, de asemenea, pentru a da o anumită putere la rețea. Când această instalație este suficient de sigur, deoarece accelerator off protoni conduce la încetarea funcționării reactorului (nu de numărare elemente intermediare de descompunere).

Totuși eficiența K.Rubbia a reactorului nu este foarte mare, din cauza utilizării de accelerator de protoni mari consumatoare de energie, care va lua o parte din puterea. În Statele Unite, India și China, în ultimii ani, aceasta este considerată o opțiune, mai întâi propusă de fizicianul american Elvinom Vaynbergom înapoi în anii '60.

In acest tip de reactor LFTR (Fluorul lichid toriu Reactor) servește pentru a se îndepărta de utilizarea celulelor de combustibil oxid solid și utilizat ca agent de răcire săruri topite - fluorurilor în care uraniu și toriu oxizi se dizolvă bine. Într-un astfel de reactor, presiunea de lucru este de numai aproximativ 0,1 atm, ceea ce elimină practic posibilitatea de accident din cauza diferenței de locuințe (desigur, cu condiția ca aceasta să nu cedeze coroziunea materialului). Topitura de sare are o temperatură de ordinul a 540 de grade, ceea ce face posibil să se profite de reactorul de temperatură ridicată.

Sistemul are capacitatea de a-și autoregla. În cazul în care topitura este prea cald, se extinde în volum, rezultând acțiunea sursei de neutroni (celula de combustibil sau plutoniu-235) este adjudecată mai puțini atomi de thoriu, iar reacția încetinește. După răcirea amestecului, respectiv, este comprimat, care permite accelerarea reacției. Astfel, reactorul toriu nu necesită un sistem sofisticat de control, ca în plantă tradițională.

Reactorul de toriu este problema de securitate foarte interesant a fost rezolvată. Sub vasul reactorului este planificat pentru a instala rezervorul, închis „dop“ din același amestec de fluoruri, susținută de o stare solidă, datorită răcirii continue. În cazul unei căderi de tensiune, ca și în accident, „Fukushima,“ răcire se oprește „dop“ este topit, iar amestecul curge în rezervor unde reacția nucleară este terminată din cauza absenței sursei de neutroni și topitură se răcește.

Potrivit M.Anisimova costul estimat al reactorului 1-megawatt va fi de aproximativ 250000 $, iar pentru funcționarea sa va fi suficient doar 20 kg de toriu pe an. Compania, care a stabilit un astfel de reactor ar putea fi o dată la câțiva ani pentru a efectua serviciul său, a petrecut descărcarea de combustibil și încărcați unul nou.

Cu privire la necesitatea de a accelera cercetarea în energie toriu a fost anunțat în India anul trecut. Și după accidentul de la „Fukushima“ pe Torii a vorbit și mulți alți experți din industrie.

Trezirea interesului în toriului se datorează mai multe motive. În primul rând, reactoarele cu toriu de LFTR (se pare ca aceasta tehnologie este încă considerată a fi cea mai promițătoare) sunt semnificativ mai sigure decât uraniul convențional. Ele nu amenință discontinuităților conducte de înaltă presiune ale sistemelor de răcire din cauza lipsei acestora. Ele pot evita complet utilizarea de apă, care se poate descompune în oxigen și hidrogen exploziv. Ele produc mai puține deșeuri radioactive. În cele din urmă, reactor de toriu, spre deosebire de uraniu, nu poate „merge în sos.“

În al doilea rând, bază de toriu în lume, mult mai mult decât uraniul. Asta e pericolul epuizării rezervelor de acesta din urmă este una dintre cele mai mari stimulente pentru dezvoltarea energiei toriu în China și India, unde este planificat pentru a construi mai multe zeci de reactoare nucleare în următorul sfert de secol.

În al treilea rând, utilizarea potențială a toriului poate oferi ieftin mondial de energie. Conform calculelor M.Anisimova, costul energiei generate de reactor de toriu mici poate fi mai mică de 1 cent pe 1 kWh - mai mult decât orice altă unitate de putere.

Desigur, înainte de construirea reactorului toriu, este necesar pentru a rezolva multe probleme, de la crearea unei întregi industrii pentru extracția de oxid de toriu și de a obține un metal concentrat sau pur și terminând cu uraniu-232, cu produsele sale de fisiune radioactive. Există cerințe specifice și la carcasele și conductele care trebuie să reziste la temperaturi de sute de grade, iar efectul coroziv al sărurilor topite la cald în funcționare continuă timp de mai mulți ani.

Cu toate acestea, potrivit experților, toate aceste probleme pot fi rezolvate - la crearea de uraniu moderne de energie nucleară a trebuit să depășească nici un obstacol mai puțin tehnice. Principalul lucru pe care cineva a decis să aloce fonduri pentru cercetare și punerea în aplicare a proiectelor-pilot.

În timp ce toriu energia nucleară rămâne din lume exotică rară. Începând de astăzi, numai China și India pentru a desfășura activități de cercetare în acest domeniu, iar primele rezultate practice, în mod evident, nu ar trebui să fie de așteptat în curând. Cu toate acestea, în utilizarea pe termen lung a toriului este foarte promițătoare.

Ucraina, cu scăderea acesteia în ultimii 20 de ani a potențialului științific în domeniul cercetării energiei toriului este acum puțin probabilă. Cu toate acestea, baza pentru ea. În plus, Ucraina are depozite de nisipuri monazitul (monazitul - multe minerale toriului cel mai abundent conținând până la 10% din metal) - titan-zirconiu intermediarilor în sudul regiunii Donețk.

Chiar și după „Fukushima“ este puțin probabil să renunțe la energia nucleară. Dar utilizarea toriului în viitor, poate face mai ieftin și mai sigur.