Pierwiastek tor może być nowym paliwem jądrowym

źródło: wikipedia.pl

Pierwiastek tor - tańszy i bezpieczniejszy niż uran, mógłby częściowo zastąpić tradycyjne paliwo atomowe. Polscy naukowcy z Instytutu Energii Atomowej POLATOM w ramach "Thorium Project" badają możliwości zastosowań toru w energetyce jądrowej.
 

- Jeżeli nastąpi szybki rozwój energetyki jądrowej, to będziemy musieli poszukiwać nowych paliw i nowych technologii reaktorów. Tor jest jedną z opcji zwiększenia zasobów paliw jądrowych - wyjaśnił w rozmowie Stefan Chwaszczewski z IEA POLATOM, koordynator projektu Thorium Project - analiza efektów wykorzystania toru w jądrowym reaktorze energetycznym.

Tor jest jednym z najbardziej rozpowszechnionych w przyrodzie pierwiastków promieniotwórczych. Na Ziemi jest go kilkakrotnie więcej niż uranu. W zwykłych warunkach tor nie jest materiałem rozszczepialnym, ale pod wpływem neutronów można wyprodukować z niego uran 233, a więc izotop rozszczepialny, który może być wykorzystany jako paliwo w reaktorach energetycznych.

- To tzw. alchemia jądrowa. Tak, jak w reaktorach z paliwem uranowym z nierozszczepialnego izotopu uranu 238 wytwarza się rozszczepialny pluton, tak tutaj z nierozszepialnego materiału torowego wytwarza się, w wyniku napromieniania neutronami, rozszczepialny izotop uranu 233 - wyjaśnia ekspert. Podkreśla przy tym jednak, że w ciągu cyklu torowego niezbędny jest także rozszczepialny uran 235. Jest on konieczny m.in. do uruchomienia reaktora - to za sprawą uranu 235 rusza cykl przemian toru w uran 233.

Wykorzystanie toru ma spowodować, że reaktor będzie bezpieczniejszy niż tradycyjne - paliwo uranowe będzie tworzone w czasie eksploatacji reaktora. Poza tym proces tworzenia uranu 233 z toru ma być o wiele bardziej wydajny niż proces wytwarzania plutonu w reaktorach uranowych, a cykl pomiędzy przeładunkami paliwa stanie się dłuższy.

Tor jest tańszy w produkcji niż uran 235, bo nie trzeba go, tak jak naturalnego uranu, wzbogacać. Dodatkową korzyścią jest to, że w czasie cyklu prawie nie jest wytwarzany pluton, co jest ważne np. jeśli chodzi o ochronę przed terroryzmem.

Kolejnym plusem jest to, że odpady po procesie torowym są mniej radiotoksyczne. Dyrektor IEA wyjaśnia, że przy wykorzystaniu uranu, w cyklu plutonowym powstają wysokie transuranowce, które są radiotoksyczne, a czas ich rozpadu jest bardzo długi. W przypadku toru, odpadów jest o wiele mniej i szybciej się one rozpadają, więc czas składowania odpadów jest dużo krótszy.

Minusami cyklu torowego jest to, że musi być przy nim wykorzystana bardziej skomplikowana technologia, zwłaszcza przy produkcji paliwa. "Punkt topnienia dwutlenku toru jest o wiele wyższy niż dwutlenku uranu 235 i 238, więc przy produkcji spieków pastylek dwutlenku toru 232 jest wymagana wyższa temperatura" - precyzuje Chwaszczewski.

"Thorium Project", współfinansowany z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego, jest realizowany od kwietnia 2009 do września 2011 r. W ramach projektu zespół Chwaszczewskiego określił już warunki powstawania rozszczepialnego izotopu uranu przy napromienianiu toru w reaktorze energetycznym. Badacze w ramach projektu ocenili też korzyści wynikające z wykorzystania toru w reaktorze. Jednak do tego, żeby rzeczywiście zastosować tor w elektrowni jądrowej jest jeszcze długa droga.

- My przeanalizowaliśmy tylko zagadnienia fizyczne, przemiany jądrowe. Dalszym etapem będzie przebadanie zachowania się dwutlenku toru jako materiału w reaktorze energetycznym. Do praktycznego zastosowania trzeba jeszcze przejść szereg etapów badawczych, ale wyniki są obiecujące - zaznacza Chwaszczewski.

- Jest to program, który dotyczyć będzie przyszłych dziesięcioleci, jednak wyniki projektu będą wykorzystane przy analizach związanych z budową nowych reaktorów energetycznych  Dzięki temu projektowi przygotowaliśmy kadry do przyjęcia programu energetyki jądrowej w Polsce - podkreśla badacz.

Badania nad zastosowaniem toru w energetyce jądrowej na świecie prowadzone były już w latach 60. i 70. XX w., kiedy spodziewano się szybkiego rozwoju energetyki jądrowej, wzrostu cen uranu, co wiązało się z koniecznością zastąpienia go innym paliwem jądrowym. Stagnacja nastąpiła po awarii w Czarnobylu w 1986 r. Wtedy wiele krajów zrezygnowało z badań nad torem. "Ale teraz znowu następuje renesans energetyki jądrowej i problem staje się aktualny" - zaznacza koordynator "Thorium Project".

Szeroko zakrojony program wykorzystania toru w energetyce jądrowej prowadzą teraz Indie, które mają zasoby toru większe niż uranu. Prace nad cyklem torowym trwają też w USA, a na zlecenie amerykańskiej firmy przeprowadza je Instytut Kurczatowa w Moskwie.

PAP - Nauka w Polsce