211service.com
Czystsza energia jądrowa?
Senatorowie reprezentujący kilka stanów zachodnich, w tym Orrin Hatch z Utah i przywódca większości w Senacie Harry Reid z Nevady, pracują nad ustawodawstwem promującym tor. Mówią, że jest to czyściej spalające się paliwo dla elektrowni jądrowych, które może zmniejszyć o połowę ilość wysokoaktywnych odpadów jądrowych.
Czystszy blask: Kapsułki paliwowe z toru i uranu w tym reaktorze badawczym w rosyjskim Instytucie Kurczatowa mogą pomóc w zmniejszeniu ilości odpadów z istniejących i przyszłych elektrowni jądrowych. Kurchatov i Thorium Power, z siedzibą w McLean w stanie Wirginia, zwiększają skalę kapsuł do 3,5-metrowych prętów paliwowych do użytku w elektrowniach komercyjnych.
Obawiają się, że wypalone paliwo z reaktorów jądrowych trafi do ich stanów, mówi Seth Grae, prezes ds. rozwoju technologii paliwowej toru Moc toru , z siedzibą w McLean, Wirginia.
Strażnicy nuklearni twierdzą, że technologia Thorium Power ma prawdziwy potencjał. Co więcej, mówią, że potrzebne jest ustawodawstwo. Zmusiłoby to Departament Energii (DOE) i Komisję Dozoru Jądrowego, która reguluje przemysł jądrowy, do utworzenia nowych biur w agencjach zajmujących się badaniem opcji paliwa torowego i promowaniem ich wykorzystania za granicą.
Moim zdaniem ma to sens – mówi Thomas Cochran, dyrektor programu nuklearnego Rada Obrony Zasobów Naturalnych w Waszyngtonie. Mówi, że potrzebne są działania Kongresu, aby przezwyciężyć opór w DOE przed badaniem toru.
Stosowanie toru w istniejących reaktorach oznacza ponowne przemyślenie jednorazowego jądrowego cyklu paliwowego stosowanego obecnie w większości krajów, w tym w Stanach Zjednoczonych. Cykl rozpoczyna się od paliwa z tlenku uranu wzbogaconego w rozszczepialny izotop uranu U235. Rozszczepienie uranu w reaktorze generuje ciepło do napędzania turbin elektrowni jądrowej i wytwarza wysoce radioaktywną mieszankę produktów rozpadu rozszczepienia, w tym plutonu, który można odzyskać do produkcji broni jądrowej. Inne produkty rozszczepienia spowalniają reakcję łańcuchową, wymagając wymiany paliwa co rok lub dwa lata. Wypalone paliwo jest usuwane i składowane na miejscu w oczekiwaniu na zakopanie.
DOE pracuje nad składowiskiem odpadów wysokiego poziomu w Yucca Mountain w Nevadzie. Ale obiekt nie zostanie otwarty przez co najmniej kolejną dekadę, a woli politycznej, by budować więcej takich obiektów, jest niewielka. W międzyczasie, Prywatny magazyn paliwa , z siedzibą w Salt Lake City, kontynuuje budowę kontrowersyjnego tymczasowego składowiska na ziemi rdzennych Amerykanów, z 20-letnią licencją i opcją odnowienia. To niezły przystanek, mówi Grae.
Thorium Power został wprowadzony na rynek w 1992 roku w celu komercjalizacji procesu, który zmniejsza ilość toksycznych odpadów wytwarzanych przez tradycyjne reaktory. Proces ten został opracowany przez nieżyjącego już naukowca nuklearnego Alvina Radkowsky'ego, wybitnego projektanta reaktorów amerykańskiej marynarki wojennej i wczesnych komercyjnych elektrowni jądrowych. Schemat Radkowskiego opiera się zarówno na paliwie toru, jak i uranu, co czyni go bardziej złożonym z przodu. Ale w ten sposób większość paliwa pozostaje dłużej w reaktorze, a odpady są mniej toksyczne.
Każdy zespół paliwowy zawiera mieszankę dwóch różnych prętów paliwowych. Większość to pręciki zawierające granulki tlenku toru. Tor nie może samodzielnie podtrzymać reakcji łańcuchowej, tak jak U235, ale może absorbować neutrony, tworząc inny rozszczepialny izotop uranu, który będzie: U233. W projekcie Thorium Power te neutrony są dostarczane przez pozostałe pręty, które są stałymi stopami cyrkonu i rozszczepialnego uranu wzbogaconego w U235.
Grae mówi, że hybrydowe zespoły paliwowe Thorium Power są zaprojektowane tak, aby działać jako zamienniki paliwa z tlenku uranu w ciśnieniowych reaktorach wodnych, które są najpopularniejszym projektem reaktora na świecie. Reaktory wymagają jedynie minimalnych modyfikacji. Najważniejszą regulacją jest zastosowanie bardziej precyzyjnych dźwigów do wkładania i wyjmowania zespołów paliwowych, aby umożliwić oddzielne wydobycie prętów uranu. Grae mówi, że jest to kluczem do zmniejszenia ilości odpadów, ponieważ większość toru pozostaje w rdzeniu reaktora przez dziewięć lat. (Pręty uranowe, podobnie jak konwencjonalne paliwo z tlenku uranu, są wymieniane częściej.)
Thorium Power planuje przetestować ten system paliwowy w ciągu trzech lat, zaczynając od reaktora ciśnieniowo-wodnego w Rosji. Testy zostaną przeprowadzone we współpracy z Instytut Kurczatowa , centrum badań jądrowych w Moskwie. Instytut od czterech lat testuje wytrzymałość materiałów paliwowych Thorium Power, jednocześnie zwiększając skalę procesu wytłaczania uranu i cyrkonu, aby wyprodukować 3,5-metrowe pręty stosowane w rosyjskich reaktorach.
Jeśli pręty przetrwają, eksperci spodziewają się, że plan Thorium Power odniesie sukces, ponieważ koncepcja hybrydowego paliwa torowo-uranowego została już sprawdzona. Kilka wczesnych reaktorów jądrowych chłodzonych gazem z lat 50. i 60. wykorzystywało schemat paliwowy typu seed-and-płaszcz koncepcyjnie podobny do systemu Thorium Power. Kilka wczesnych reaktorów chłodzonych wodą, takich jak pierwszy reaktor w Indian Point w stanie Nowy Jork, pracowało w latach 60. i 70. z prętami paliwowymi wypełnionymi mieszanką toru i uranu. Jednak tor wypadł z łask, ponieważ przemysł jądrowy ujednolicił się wokół uranu, szczególnie po tym, jak paliwo uranowe spadło do najniższych cen po wypadku na Three Mile Island w 1979 roku.
Wyrzucanie paliwa co dwa lata wygląda dziś mniej atrakcyjnie, ponieważ ceny uranu gwałtownie rosną, a odpady wysokoaktywne gromadzą się w komercyjnych reaktorach w całych Stanach Zjednoczonych. Paliwo toru jest również odpowiedzią na rosnące zaniepokojenie proliferacją materiałów rozszczepialnych, które można wykorzystać w broni jądrowej. Produkty uboczne toru wytwarzają intensywne promieniowanie gamma, przez co są trudne do opanowania przez potencjalnych producentów bomb. Thorium Power koncentruje swoje działania marketingowe na krajach rozwijających się na Bliskim Wschodzie, w Azji i Ameryce Łacińskiej, które chcą zbudować swoje pierwsze reaktory; Grae zakłada, że projekt utrudniający proliferację broni jądrowej ułatwi finansowanie reaktorów w takich krajach. Firma poszukuje także Indii, które mają nadzieję na eksploatację swoich dużych zasobów toru.
Wyzwaniem dla zwolenników toru jest to, że Departament Energii już opowiada się za innym cyklem paliwowym, który obiecuje zmniejszenie ilości odpadów i zarządzanie ryzykiem proliferacji: tak zwany zamknięty cykl paliwowy, w którym ponowne przetwarzanie chemiczne odzyskuje pluton ze zużytego paliwa uranowego do ponownego wykorzystania w konwencjonalnych reaktorach.
Ponowne przetwarzanie ma kluczowe znaczenie dla DOE Globalne Partnerstwo Energetyki Jądrowej (GNEP), zgodnie z którym główni gracze nuklearni, tacy jak Stany Zjednoczone, gwarantowaliby dostawy paliwa uranowego krajom, które obiecują zwrócić zużyte paliwo – pluton, w którym można by wykorzystać do produkcji broni jądrowej.
GNEP ma wielu krytyków, którzy twierdzą, że ponowne przetwarzanie wypalonego paliwa będzie kosztowne, zwiększy raczej niż ograniczy ryzyko przekierowania materiałów rozszczepialnych i w niewielkim stopniu przyczyni się do zmniejszenia ilości odpadów wysokoaktywnych. Plan DOE polega na spaleniu odzyskanego plutonu poprzez zmieszanie go z uranem. Powoduje to wytwarzanie gorętszego i bardziej toksycznego wypalonego paliwa, które można spalać tylko w reaktorach reprodukcyjnych. Reaktory te do tej pory okazały się niewykonalne na skalę komercyjną. (Zobacz Najlepsza opcja jądrowa .)
Grae twierdzi, że Thorium Power może skorzystać na dłuższą metę ze zintensyfikowanego przetwarzania, ponieważ jego system paliwowy zapewnia lepsze ujście dla odzyskanego plutonu: zastępując uran jako źródło neutronów dla prętów paliwowych Thorium Power. W 2005 roku gigant technologii jądrowej Westinghouse ocenił system Thorium Power jako opcję spalania nadwyżek wojskowego plutonu, a firma przewidziała, że będzie to znacznie tańsze, szybsze i bardziej efektywne niż spalanie plutonu za pomocą uranu.