Фон
Торий был открыт почти 200 веков назад шведским ученым Якобом Берцелиусом (1779-1848), который назвал новый элемент в честь Тор, мифический норвежец Бог грома. Хотя торий широко распространен в природе и встречается в больших количествах, чем, например, уран, он не встречается ни в каких месторождениях в высоких концентрациях. Скорее, это обычная низкоуровневая «примесь» в некоторых минералах, таких как монацит, фосфат церия.
С момента своего открытия торий почти не используется в технологиях и торговле. За исключением нескольких специализированных применений, толку от него было немного — до сих пор. Предсказанное изменение его важности связано с его присутствием во многих различных изотопах (лишь некоторые из которых встречаются в природе) и его способностью обеспечивать энергию посредством ядерного деления, подобно урану, другими словами, в качестве другого типа топлива для ядерных реакторов. генерировать электроэнергию.
Преимущества, ограничения и недостатки урана
Реакторы на основе урана в основном просты. Для их работы требуется материал, обогащенный изотопом урана-235 (235U) (от 3 до 20%, в зависимости от типа реактора). В природных рудах изотоп 235U встречается только в количестве 0,7%. Чтобы получить делящийся материал, низкосортный уран должен быть обогащен с использованием тысяч высокоскоростных центрифуг, которые используют небольшую разницу в молекулярном весе гексафторидов между различными изотопами урана. Однако этот процесс обогащения требует значительной энергии.
Ядерные реакторы на основе урана производят значительное количество «истощенного», но все еще довольно радиоактивного материала. Это должно храниться в надежном хранилище в течение миллионов лет, чтобы позволить естественному процессу распада «избавиться» от радиоактивности. Проблема долговременного и безопасного захоронения таких отходов существует десятилетиями как в Северной Америке, так и в Европе, но приемлемого места их упокоения до сих пор не найдено.
В последнее время стало очевидным еще одно ограничение уранового реактора. Хотя новые месторождения регулярно открываются и разрабатываются, предложение легко добываемого урана вряд ли будет соответствовать прогнозируемому спросу в ближайшие десятилетия. На самом деле сегодня большая часть делящегося урана поступает не из добычи, а из ядерных боеголовок, созданных сверхдержавами после Второй мировой войны. Ожидается, что этот запас будет исчерпан в течение нескольких лет.
Преимущества тория для атомной энергетики
Ранние ядерные реакторы на основе тория вышли из строя, в основном, из-за технических проблем. Поэтому вместо этого были разработаны системы на основе урана. В настоящее время они обеспечивают от 25 до 50% потребностей Северной Америки в электроэнергии, в зависимости от штата или провинции. Теперь может быть возрождение трека. Причины следующие.
Благодаря современным методам добычи и обработки руды запасы тория можно легко увеличить, чтобы поддерживать гораздо более высокий уровень производства. Существенные поставки доступны на нескольких континентах, включая Северную Америку. В соответствии с Ториевый энергетический альянс [1]В одних только Соединенных Штатах тория достаточно, чтобы обеспечивать страну на нынешнем уровне энергии более 1000 лет.
Настоящее преимущество ториевых реакторов связано с ядерным процессом. В отличие от урана, в ториевом процессе используется 100% делящегося элемента по сравнению с менее чем 1% в урановом процессе. Это также означает, что он производит гораздо меньше долгоживущих радиоактивных отходов, чем урановый реактор. Одним из недостатков ториевого реактора является то, что он требует постоянного заполнения 235U или аналогичным источником нейтронов для поддержания ядерного процесса. Однако у этого недостатка есть и другое преимущество: ториевый реактор не мог подвергнуться «расплавлению» активной зоны, как это произошло в Чернобыле. Таким образом, хотя трасса создает дополнительные технологические препятствия, она также будет намного безопаснее.
Технологические проблемы, возникшие в более ранних попытках построить реакторы ториевого типа, были в основном связаны с отделением низких концентраций оксида тория от других материалов. Однако современная химия, кажется, решила эту проблему.
Еще одним преимуществом ториевого реактора является то, что из него сложно создать какой-либо материал для атомной бомбы. Конечно, некоторые могут посчитать это недостатком.
Новые улучшения
В последнее время несколько стран, включая Китай, Индию, Японию, Россию и США, планируют использовать торий в новых ядерных реакторах. На самом деле Индия строила передовой проект, который должен был быть введен в эксплуатацию в 2011 году. Последние новости отсутствуют, но со временем можно ожидать дальнейшего прогресса в области информации и технологий.
В США, Великобритании, Канаде и Германии уже несколько десятилетий не строят новых ядерных реакторов. Срок службы нескольких существующих установок приближается к расчетному сроку службы; у некоторых уже прошел срок годности.
Выводы
Ядерные реакторы в настоящее время обеспечивают большую часть электроэнергии, используемой в Северной Америке. Многие из этих реакторов требуют замены в обозримом будущем. Я думаю, что сейчас самое подходящее время для инвестиций в исследования и разработки многообещающих технологий на базе гусениц, которые заменят их.
