Torio como combustible Nuclear

el torio es un elemento básico de la naturaleza, como el hierro y el uranio. Al igual que el uranio, sus propiedades permiten que se utilice para alimentar una reacción nuclear en cadena que puede hacer funcionar una planta de energía y producir electricidad (entre otras cosas). El torio en sí no se dividirá y liberará energía., Más bien, cuando se expone toneutrones, sufrirá una serie de reacciones nucleares hasta que finalmente emerge como un isótopo ofuranio llamado U-233, que fácilmente se dividirá y liberará energía la próxima vez que absorba un neutrón.Por lo tanto, el torio se llama fértil, mientras que el U-233 se llama fisible.

los reactores que usan torio funcionan con lo que se llama el ciclo de combustible Torio-uranio (Th-u)., Sin embargo, la gran mayoría de los reactores nucleares existentes o propuestos utilizan uranio enriquecido(U-235) o plutonio reprocesado (Pu-239) como combustible (en el ciclo uranio-plutonio), y sólo algunos han utilizado torio. Los diseños actuales y exóticos pueden acomodar teóricamente el torio.

el ciclo de combustible Th-U tiene algunas capacidades intrigantes sobre el ciclo tradicional de U-Pu. Por supuesto, también tiene desventajas. En esta página aprenderá algunos detalles sobre estos y se irá con la posibilidad de discutir y debatir productivamente el torio con conocimiento de los conceptos básicos.,

Las futuras centrales nucleares de China y la India tienen reservas sustanciales de minerales que contienen uranio y no tanto uranio. Por lo tanto, espere que esta fuente de energía se convierta en un gran problema en un futuro no muy lejano

alerta de bombo si alguien en internet le dijo algo increíble sobre el torio, es posible que desee revisar nuestra página de mitos del torio solo para comprobarlo dos veces.

en esta página

• ¿Cuáles son los beneficios de usar Torio?
• ¿Cuáles son las desventajas del torio?
• ¿Qué hay de hacer bombas?,
• reactores de torio de fluoruro líquido
• Ver también

¿Cuáles son los beneficios clave del torio?

• los ciclos de torio permiten exclusivamente Reactores reproductores térmicos (a diferencia de los reproductores rápidos). Se liberan más neutrones por neutronabsorbido en el combustible en un tipo de reactor tradicional (térmico). Esto significa que si se procesa el combustible, los reactores podrían alimentarse sin extraer ningún U-235 adicional para aumentar la reactividad, lo que significa que los recursos de combustible nuclear en la Tierra pueden extenderse en 2 órdenes de magnitud sin algunas de las complicaciones de los reactores rápidos., El mejoramiento térmico es tal vez el más adecuado para reactores de sal fundida, que se discuten en su propia página, así como en el resumen a continuación.

• el ciclo del combustible Th-U no irradia uranio-238 y por lo tanto no produce átomos transuránicos(más grandes que el uranio) como plutonio, americio, Curio, etc. Estas sustancias transuránicas son la principal preocupación sanitaria de los residuos nucleares a largo plazo. Por lo tanto, los residuos Th-U serán menos tóxicos en la escala de tiempo de más de 10,000 años.

¿hay algún beneficio adicional del torio?,

• El torio es más abundante en la corteza terrestre que el uranio, a una concentración de 0.0006% vs. 0.00018% para el uranio (factor de 3.3 x). Esto se cita a menudo como un beneficio clave, pero si observas las reservas conocidas de torio económicamente extraíbles vs.uranio , descubrirás que ambos son casi idénticos. Además, el uranio sustancial se encuentra disuelto en agua de mar, donde hay 86.000 X Menos de torio allí., Si los ciclos cerrados de combustible se vuelven generalizados, este beneficio será irrelevante porque los ciclos de combustible Th-U y theU-Pu nos durarán hasta las decenas de miles de años, que es casi tan largo como la historia moderna.

¿Cuáles son las desventajas del torio?

• no tenemos tanta experiencia con Th. La industria nuclear es bastante conservadora,y el mayor problema con el torio es que carecemos de experiencia operativa con él.Cuando el dinero está en juego, es difícil conseguir que la gente cambie de la norma.,

• el combustible de torio es un poco más difícil de preparar. El dióxido de torio se funde a temperaturas de 550 grados más altas que el dióxido de uranio tradicional, por lo que se requieren temperaturas muy altas para producir combustible sólido de alta calidad. Además, Th es bastante inerte, por lo que es difícil de procesar químicamente.Esto es irrelevante para los reactores de combustible líquido que se analizan a continuación.

• el torio irradiado es más peligrosamente radiactivo a corto plazo. El ciclo Th-U produce inevitablemente algo de U-232, que decae a Tl-208, que tiene un modo de decaimiento de rayos gamma de 2.6 MeV.Bi-212 también causa problemas., Estos rayos gamma son muy difíciles de proteger, requiriendo un manejo y/o reprocesamiento de combustible más costoso.

• el torio no funciona tan bien como el U-Pu en un reactor rápido. Mientras que el U-233 es un excelente combustible en el espectro térmico, está entre U-235 y Pu-239 en el espectro rápido. Por lo tanto, para los reactores que requieren una excelente economía de neutrones (como los conceptos de raza y combustión), el torio no es ideal.

problemas de proliferación

el torio es generalmente aceptado como Resistente a la proliferación en comparación con los ciclos de U-Pu., El problema con el plutonio es que puede separarse químicamente de los desechos y tal vez utilizarse en bombas. Se sabe públicamente que incluso el plutonio de grado reactor puede convertirse en una bomba si se hace con cuidado. Al evitar el plutonio por completo, los ciclos de torio son superiores en este sentido.

además de evitar el plutonio, el torio tiene autoprotección adicional de los rayos gamma duros emitidos al u-232 como se discutió anteriormente. Esto hace que robar combustibles a base de torio sea más difícil., Además, el calor de estos gammas hace que la fabricación de armas sea difícil, ya que es difícil mantener el pozo de armas fuera de funcionamiento debido a su propio calor. Tenga en cuenta, sin embargo, que los gammas provienen de la cadena de desintegración de U-232, no del propio U-232. Esto significa que los contaminantes podrían separarse químicamente y el material sería mucho más fácil de trabajar. El U-232 tiene una vida media de 70 años, por lo que tarda mucho tiempo en volver.,

la única preocupación hipotética de proliferación con el combustible de torio, sin embargo, es que el protactinio puede separarse brevemente después de ser producido y eliminado del flujo de neutrones (la ruta toU-233 es Th-232 -> Th-233 -> Pa-233 -> u-233). Entonces, decaerá directamente a u-233 puro. Por esta ruta desafiante, uno podría obtener material de armas. Pero el Pa-233 tiene una vida media de 27 días, así que una vez que el desperdicio esté a salvo por un par de veces, las armas están fuera de discusión., Por lo tanto, las preocupaciones sobre las personas que consumen combustible gastado se reducen en gran medida por Th, pero la posibilidad de que el propietario de un reactivo Th-U contenga material de bomba no lo es.

reactores de sal fundida

actualización: consulte nuestra página completa sobre reactores de sal fundida para obtener más información.

una posibilidad especialmente fresca adecuada para la capacidad de reproducción térmica del ciclo de combustible Th-U es el reactor de sal fundida (MSR), o como un MSR en particular se conoce comúnmente en internet, los reactores de torio de fluoruro líquido (LFTR). En estos, el combustible no se echa en pellets, sino que se disuelve en una tina de sal líquida., La reacción en cadena calienta la sal, que convecta naturalmente a través de un intercambiador de calor para llevar el calor a una turbina y producir electricidad. El procesamiento químico en línea elimina los venenos de neutrones de los productos de fisión y permite el reabastecimiento en línea (eliminando la necesidad de cerrar para la gestión del combustible, etc.). Ninguno de estos reactores funciona hoy en día, pero Oak Ridge tenía un reactor atest de este tipo en la década de 1960 llamado El Experimento del Reactor de sal fundida (MSRE). El MSRE demostró con éxito que el concepto tiene mérito y puede ser utilizado durante períodos prolongados., Compitió con los Reactores reproductores rápidos refrigerados por metal líquido (LMFBRs) por fondos federales y perdió. Alvin Weinberg discute la historia de este proyecto con mucho detalle en su autobiografía, La primera NuclearEra , y hay más información disponible en todo el internet. Estos reactores podrían ser extremadamente seguros, resistentes a la proliferación, eficientes en el uso de los recursos, ambientalmente superiores (armas nucleares tradicionales, así como a los combustibles fósiles, obviamente), y tal vez incluso baratos. Exótico, pero probado con éxito. ¿Quién va a iniciar la puesta en marcha en estos?, (Es broma, ya hay como 4 startups trabajando en ellos, y China también los está desarrollando).

vea también

• nuestra página de mitos del torio
• nuestra página de cría y reciclaje
• nuestra página del reactor de sal fundida
• IAEA TECDOC-1450 ciclo de combustible del torio – beneficios y desafíos potenciales. 113 páginas de información profesional.,
• Energía del torio – un sitio dedicado a los usos potencialmente excelentes del torio en LFTRs
• Ciclo de combustible del torio
• experimento del Reactor de sal fundida
• La primera Era Nuclear
• La energía Nuclear es nuestra puerta de entrada a un futuro próspero – un artículo de opinión de A. P. J. Abdul Kalam, ex presidente de la India
• Reactor de torio de fluoruro líquido
• Edición Especial de mayo de 2016 de tecnología en torio