Thorium als Kernbrennstoff

Thorium ist ein Grundelement der Natur, wie Eisen und Uran. Wie Uran erlauben seine Eigenschaften esum verwendet zu werden, um eine nukleare Kettenreaktion zu befeuern, die ein Kraftwerk betreiben und Strom erzeugen kann (unter anderem). Thorium selbst spaltet sich nicht und setzt Energie frei., Vielmehr, wenn es ausgesetzt isteutronen, Es wird eine Reihe von Kernreaktionen durchlaufen, bis es schließlich als ein Isotop von Uran namens U-233 auftaucht, das sich beim nächsten Absorbieren eines Neutrons leicht spaltet und Energie freisetzt.Thorium wird daher als fruchtbar bezeichnet, während U-233 als spaltbar bezeichnet wird.

Reaktoren, die Thorium verwenden, arbeiten auf dem sogenannten Thorium-Uran (Th-U) – Brennstoffzyklus., Die überwiegende Mehrheit der bestehenden oder vorgeschlagenen Kernreaktoren verwendet jedoch angereichertes Uran (U-235) oder wiederaufbereitetes Plutonium (Pu-239) als Brennstoff (im Uran-Plutonium-Kreislauf), und nur wenige haben Thorium verwendet. Aktuelle und exotische Designs können theoretisch Thorium aufnehmen.

Die Th-U kraftstoff zyklus hat einige faszinierende fähigkeiten über die traditionellen U-Pu zyklus. Natürlich hat es auch Nachteile. Auf dieser Seite erfahren Sie einige Details dazu und verlassen Thorium mit der Möglichkeit, Thorium mit Kenntnis der Grundlagen produktiv zu diskutieren und zu diskutieren.,

Aufstrebende Kernreaktorkraftwerke China und Indien verfügen beide über erhebliche Reserven an Opium tragenden Mineralien und nicht so viel Uran. Erwarten Sie also, dass diese Energiequelle zu einer großen Sache wird in nicht allzu ferner Zukunft …

Hype Alert Wenn Ihnen jemand im Internet etwas Unglaubliches über Thorium erzählt hat, möchten Sie vielleicht unsere Thorium Myths Seite besuchen, um es noch einmal zu überprüfen.

Auf dieser Seite

• Was sind die Vorteile der Verwendung von Thorium?
• Was sind die Nachteile von Thorium?
• Was ist mit Bomben machen?,
• Flüssigfluorid-Thoriumreaktoren
• Siehe auch

Was sind die wichtigsten Vorteile von Thorium?

• Thoriumzyklen erlauben ausschließlich thermische Züchterreaktoren (asopposed zu schnellen Züchtern). Pro neutronenabsorbiertem Brennstoff in einem herkömmlichen (thermischen) Reaktortyp werden mehr Neutronen freigesetzt. Dies bedeutet, dass, wenn der Brennstoff wiederaufbereitet wird, Reaktoren angeheizt werden könnten, ohne dass zusätzlich ALU-235 für Reaktivitätssteigerungen abgebaut wird, was bedeutet, dass die Kernbrennstoffressourcen auf der Erde ohne einige der Komplikationen schneller Reaktoren um 2 Größenordnungen erweitert werden können., Thermische Zucht ist perhapsbest geeignet für Salzschmelze-Reaktoren, die diskutiert werden auf einer eigenen Seite sowie in der Zusammenfassung unten.

• Der Th-U-Brennstoffkreislauf bestrahlt kein Uran-238 und erzeugt daher keine transuranischen (größer als Uran) Atome wie Plutonium, Americium, Curium usw. Diese Transurane sind das hauptsächliche Gesundheitsproblem des langfristigen Atommülls. Somit wird Th-U-Abfall auf der 10.000+Jahre-Zeitskala weniger giftig sein.

Gibt es zusätzliche Vorteile von Thorium?,

• Thorium ist in der Erdkruste häufiger als Uran in einer Konzentration von 0,0006% vs. 0,00018% für Uran (Faktor 3,3 x). Dies wird oft als ein Schlüsselvorteil zitiert, aber wenn Sie sich die bekannten Reserven von wirtschaftlich extrahierbarem Thorium im Vergleich zu Uran ansehen, werden Sie feststellen, dass sie beide nahezu identisch sind. Auch im Meerwasser befindet sich beträchtliches Uran, das 86.000 mal weniger Thorium enthält., Wenn geschlossene Brennstoffkreisläufe oderzucht jemals Mainstream werden, wird dieser Vorteil irrelevant sein, da sowohl der Th-U-als auch der theU-Pu-Brennstoffkreislauf uns bis in die Zehntausende von Jahren halten werden, was ungefähr so lang istmoderne Geschichte.

Was sind die Nachteile von Thorium?

• Wir haben nicht so viel Erfahrung mit Th. Die Atomindustrie ist ziemlich konservativ, und das größte Problem mit Thorium ist, dass es uns an Betriebserfahrung fehlt.Wenn Geld auf dem Spiel steht, ist es schwierig, Menschen dazu zu bringen, sich von der Norm zu entfernen.,

• Thoriumbrennstoff ist etwas schwieriger zuzubereiten. Thoriumdioxid schmilzt bei 550 Grad höhertemperaturen als herkömmliches Urandioxid, so dass sehr hohe Temperaturen erforderlich sind, um herzustellenhohe Qualität fester Brennstoff. Darüber hinaus ist Th ziemlich inert, was die chemische Verarbeitung erschwert.Dies ist für fluidbetriebene Reaktoren, die nachstehend erörtert werden, irrelevant.

• Bestrahltes Thorium ist kurzfristig gefährlicher radioaktiv. Die Th-U cycleinvariably produziert einige U-232, die zerfällt zu Tl-208, die hat eine 2,6 MeV gamma ray decay modus.Bi-212 verursacht auch probleme., Diese Gammastrahlen sind sehr schwer abzuschirmen und erfordern eine teurere Handhabung und/oder Wiederaufbereitung des Brennstoffs.

• Thorium funktioniert nicht so gut wie U-Pu in einem schnellen Reaktor. Während U-233 ein ausgezeichneter Kraftstoff inDas thermische Spektrum liegt im schnellen Spektrum zwischen U-235 und Pu-239. Für Reaktoren, dieerforderliche ausgezeichnete Neutronenwirtschaft (wie Breed-and-Burn-Konzepte), Thorium ist nicht ideal.

Proliferationsprobleme

Thorium wird im Vergleich zu U-Pu-Zyklen allgemein als proliferationsresistent akzeptiert., Das Problem mit Plutonium ist, dass es chemisch vom Abfall getrennt und möglicherweise in Bomben verwendet werden kann. Es ist öffentlich bekannt, dass sogar Plutonium in Reaktorqualität zu einer Bombe verarbeitet werden kann, wenn dies sorgfältig durchgeführt wird. Indem sie Plutonium insgesamt abscheiden, sind Thoriumzyklen in dieser Hinsicht überlegen.

Neben der Vermeidung von Plutonium bietet Thorium zusätzlichen Selbstschutz vor den harten Gammastrahlen, die aufgrund von U-232 emittiert werden, wie oben besprochen. Dies macht das Stehlen von Thorium-basierten Brennstoffen schwieriger., Außerdem erschwert die Erwärmung dieser Gammas die Waffenherstellung, da es schwierig ist, die Waffengrube aufgrund ihrer eigenen Hitze vom Schmelzen fernzuhalten. Beachten Sie jedoch, dass die Gammas aus der Zerfallskette von U-232 stammen, nichtvon U-232 selbst. Dies bedeutet, dass die Verunreinigungen chemisch getrennt werden könnten und das Material viel einfacher zu verarbeiten wäre. U-232 hat eine 70-jährige Halbwertszeit, so dass es lange dauert, bis Thesegammas zurückkommt.,

Die einzige hypothetische Proliferation, die sich mit Thorium-Brennstoff befasst, ist jedoch, dass das Protaktinium kurz nach seiner Herstellung chemisch getrennt und aus dem Neutronenfluss entfernt werden kann (der Pfad toU-233 ist Th-232 -> Th-233 -> Pa-233 -> U-233). Dann wird es direkt zu reinem U-233 zerfallen. Auf diesem Weg konnte man Waffenmaterial beschaffen. Aber Pa-233 hat eine 27-Tage-Halbwertszeit, also sobald diewaste ist sicher für ein paar Mal das, Waffen kommen nicht in Frage., So werden die Sorgen um Menschen, die abgebrannten Brennstoff verbrennen, weitgehend durch Th reduziert, aber die Möglichkeit, dass der Besitzer eines Th-U-Reaktors Bombenmaterial erhält, ist nicht.

Geschmolzene Salzreaktoren

Update: Weitere Informationen finden Sie auf unserer vollständigen Seite zu geschmolzenen Salzreaktoren.

Eine besonders kühle Möglichkeit, die für die thermische Züchtungsfähigkeit des Th-U-Brennstoffkreislaufs geeignet ist, ist der Schmelzsalzreaktor (MSR), oder, wie eine bestimmte MSR im Internet allgemein bekannt ist, Theliquidfluorid-Thoriumreaktoren (LFTR). In diesen wird der Brennstoff nicht in Pellets gegossen, sondern in flüssiges Salz aufgelöst., Die Kettenreaktion erwärmt das Salz, das natürlich konvektiertdurch einen Wärmetauscher, um die Wärme zu einer Turbine zu bringen und Strom zu erzeugen. Online chemicalprocessing entfernt Spaltprodukte Neutronengifte und ermöglicht Online-Betankung (eliminiert die Notwendigkeit, für das Kraftstoffmanagement herunterzufahren, etc.). Keiner dieser Reaktoren ist heute in Betrieb, aber Oak Ridge hatte in den 1960er Jahren einen solchen Reaktor, das sogenannte Schmelzsalzreaktorexperiment (MSRE). Die MSRE hat erfolgreich bewiesen, dass das Konzept verdienstvoll ist und über längere Zeit betrieben werden kann., Es konkurrierte mit den flüssigmetallgekühlten Schnellreaktoren (LMFBRs) um Bundesmittel und verlor. Alvin Weinberg bespricht die Geschichte dieses Projekts inviel Detail in seiner Autobiographie, Der ersten NuclearEra , und es gibt mehr Informationen über das Internet. Diese Reaktoren könnten extrem sicher, proliferationsbeständig, ressourcenschonend, umweltfreundlich (konventionelle Atomwaffen sowie offensichtlich fossile Brennstoffe) und vielleicht sogar billig sein. Exotisch, aber erfolgreich getestet. Wer wird das Startup auf diesen starten?, (Nur ein Scherz, es gibt bereits 4 Startups, die daran arbeiten, und China entwickelt sie auch).

Siehe Auch

• Unsere Thorium Myths seite
• Unsere zucht und recycling seite
• Unsere geschmolzenen salz reaktor seite
• IAEA TECDOC-1450 Thorium brennstoffkreislauf-potenzielle vorteile und herausforderungen. 113 seiten mit Berufsinformationen.,
• Energie aus Thorium – ein Standort, der potenziell hervorragenden Anwendungen von Thorium in LFTRs gewidmet ist
• Thorium Brennstoffkreislauf
• Geschmolzenes Salz Reaktor Experiment
• Die erste nukleare Ära
• Kernkraft ist unser Tor zu einer prosperierenden Zukunft – Ein Op-Ed von A. P. J. Abdul Kalam, ein ehemaliger Präsident von Indien
• Flüssiges Fluorid Thorium Reaktor
• Sonderausgabe Mai 2016 der Nukleartechnologie auf Thorium