Înțeles despre reactoarele nucleare

Toriu este al 90-lea element. În natură, un izotop, Th-232, are un timp de înjumătățire de 14 miliarde de ani.

Devine Th-233 prin captarea neutronilor și apoi Pa-233 prin radiații beta și U-233 din aceasta. Uraniul-233 este un mare material fisilabil. Bomba atomică este mai puțin bună decât uraniul-235, deoarece are o radiație gamma mai puternică și acest lucru îngreunează manipularea militară.

Uraniul-233 are un efect de secțiune transversală mai mare asupra fisiunii în întregul spectru de neutroni (termic, de rezonanță și rapid) decât uraniul-235 și o înclinație mai mică la captarea neutronilor. Deși sunt minime, se generează în medie mai mulți neutroni. Avantajul său imens este că nu produce transurani (neptunium, plutoniu, americium, curiu) care sunt în principal responsabili de radiotoxicitatea tijelor de combustibil uzat și care generează cea mai mare parte a căldurii din tijele uzate. Se estimează că un reactor de toriu cu apă grea ar putea produce mai mult material fisibil decât consumă. Numai toriu-232 nu se desparte, deci este nevoie de uraniu-235 pentru a porni sistemul, iar conversia lui Th-233 în U-233 este mult mai lentă decât de la U-239 la Pu-239. Pu-239 este, de asemenea, mai bun pentru soldați, deoarece poate fi folosit pentru a produce arme nucleare mai mici.

Dar este încă de neînțeles pentru mulți de ce nu este folosit în scopuri pașnice. În esență există un motiv fizic al reactorului și un motiv economic pentru aceasta. Datorită cercetării economice și militare, tehnologia centralelor electrice pe bază de uraniu a fost dezvoltată, iar uraniul trebuie îmbogățit doar, nu este necesar să se instaleze o etapă de cultivare înainte de utilizare.

Celălalt motiv este natura fizică a reactorului. Dacă toriul se află în zona de fisiune, are loc o reacție laterală cu neutroni rapidi cu Th232 (n, 2n) Th231, adică pierde un neutron la excitația unui neutron. Acesta este convertit în Pa-231 și apoi devine U-232 prin captarea neutronilor.

Un lucru similar se întâmplă cu Pa-233 Pa233 (n, 2n) Pa232 care dă rapid U-232.

Iar uraniul-232 este o substanță foarte neplăcută. Timpul său de înjumătățire este de numai 69 de ani. Toate produsele sale de descompunere continuă să se descompună rapid și există, de asemenea, izotopi în linie, cum ar fi bismut-212 și taliu-208, care sunt emițori gamma foarte puternici și se descompun rapid. Adică, minimul de uraniu-232 produs emite mai multă radiație și generează mai multă căldură decât materia primă pe bază de uraniu.

Următoarea decădere rapidă are loc, care emite niveluri foarte ridicate de radiații radioactive datorită perioadei sale de înjumătățire scurtă.

izotop energia de descompunere a timpului de înjumătățire

U232 68,9 ani alfa 5.414 MeV

Th228 1.9116 ani alfa 5.520 MeV

Ra224 3,6 zile alfa 5,7 MeV

Rn220 55 secunde alfa 6,4 MeV

Po216 0,14 secunde alfa 6,9 MeV

Pb212 10 ore beta 0,56 MeV

Bi212 1 oră alfa 6 MeV

Tl208 3 min beta 5 MeV

Pentru a fi ilustrativ, lângă o tijă de combustibil uzată pe bază de uraniu, obținem doza letală în ore, același lucru într-una pe bază de toriu în doar câteva minute. În cazul unui accident de la Cernobîl, contaminarea radioactivă ar fi mult mai gravă. Cei care au oprit reactorul de la un elicopter din Cernobîl nu s-ar mai fi întors în viață la aeroport. Trebuie adăugat că nu merită să construim un tip de reactor Cernobâl cu toriu, deci nu este de conceput un accident de această magnitudine. Dar, în cazul unei crize Fukushima, dar chiar și presupunând o defecțiune Paks, ar fi mult mai dificil să se manipuleze tijele de combustibil. Este practic posibil doar cu manipulatoare, ceea ce face atât manipularea, cât și prelucrarea foarte dificilă. Toriu are un viitor, dar numai atunci când uraniul este epuizat puternic.

Germanii au construit un reactor de toriu, dar apoi l-au oprit din motive de siguranță.

India efectuează cercetări cu privire la reactoarele de toriu, parțial pentru că are plante imense de toriu.

Carlo Rubbia a publicat un concept de centrală de spalare bazat pe toriu.

Ideea este de a bombarda un nucleu mare - plumb, uraniu - cu protoni de mare energie (

1 GeV) și neutronii astfel obținuți (30-40 pe coliziune) asigură funcționarea unui reactor non-critic.

Adică un astfel de reactor nu poate funcționa. Dar acest lucru nu ajută torul să fie dificil de manevrat, nu ajută la dezghețare din cauza unei posibile lipse de răcire. Pe de altă parte, eficiența este termodinamic slabă, deoarece acceleratorul necesită mult curent, care, la rândul său, trebuie să fie produs de motoarele cu aburi acționate de centrala nucleară, cu o pierdere semnificativă. Bilanțul energetic al reactorului este atât de rău, iar acceleratorul este atât de scump încât nu a fost folosit niciodată în scopuri comerciale.

Critica profesorului Zoltán Szatmáry asupra soluției poate fi citită aici.

Deci, în opinia mea, deși cercetarea asupra centralelor electrice de toriu este intensă, aplicarea industrială este încă cu zeci de ani înainte.