Toryum bazlı nükleer enerji

Toryum bazlı nükleer enerji üretimi, verimli öncül element toryumdan üretilen izotop uranyum-233'ün nükleer bölünmesiyle beslenir. Bir toryum yakıt çevrimi, toryum bolluğu, üstün fiziksel ve nükleer yakıt özellikleri ve azaltılmış nükleer atık üretimi dahiluranyum yakıt çevrimine göre çeşitli potansiyel avantajlar sunabilir. Toryum yakıtının bir avantajı, düşük silahlanma potansiyelidir; büyük ölçüde toryum reaktörlerinde tüketilen uranyum-233/ 232 ve plütonyum-238 izotoplarını silah haline getirmek zordur.

Nükleer bilimci Ralph W. Moir ve Edward Teller otuz yıllık bir kapatmanın ardından toryumun fizibilitesini inceledi ve toryum araştırmalarının yeniden başlatılması ve bir prototip tesisin inşa edilmesini önerdiler. 1999 ile 2024 arasında, dünyadaki faal durumdaki toryum reaktörlerinin sayısı sıfırdan bir avuç araştırma reaktörüne, bir elektrik santrali olarak kullanılmak üzere tam ölçekli toryum bazlı reaktörler üretmeye yönelik ticari planlara yükseldi.

Savunucular, toryumun yeni nesil temiz ve güvenli nükleer enerji geliştirmenin anahtarı olduğuna inanıyor. 2011 yılında, Georgia Institute of Technology'deki bir grup bilim insanı, toryuma dayalı gücü "insanlığın olumsuz çevresel etkisinin büyük bir bölümünü çözen, gerçekten sürdürülebilir enerji kaynaklarına giden 1000 yılı aşkın bir çözüm veya kaliteli bir düşük karbonlu köprü " olarak değerlendirdi. Bununla birlikte, toryum gücünün geliştirilmesi önemli bir başlangıç maliyetlerine sahiptir. Genel olarak besleyici reaktörlerin geliştirilmesi endişeleri artıracaktır.

Toryumun Nükleer reaktörlerde nükleer yakıt olarak kullanılacağı birkaç toryum reaktörü inşa edildi. Bu reaktörlerden birisine Çinde Çin Fizik enstitüsü tarafından deneysel işletme izni verildi.

Tarih

İkinci Dünya Savaşı sonrasında elektrik üretimi için uranyum bazlı nükleer reaktörler inşa edildi. Bunların tasarımı aynı zamanda nükleer silahlar malzemesi üreten tasarımlara benziyordu. Bu dönemde, Amerika Birleşik Devletleri hükûmeti ayrıca toryumu nötronlarla bombardıman ederek oluşturulan bölünebilir malzeme olan U-233 yakıtını kullanan deneysel bir prototip erimiş tuz reaktörü (MSR) inşa etti. Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'nda inşa edilen MSRE reaktörü, 1965'ten 1969'a kadar yaklaşık 15.000 saat kritik bir şekilde çalıştı. 1968'de Nobel ödüllü ve plütonyumun kaşifi Glenn Seaborg, halka açık şekilde başkanı olduğu Atom Enerjisi Komisyonu'na toryum bazlı reaktörün başarıyla geliştirildiği ve test edildiğini duyurdu.

ABD hükûmeti 1973'te uranyum yönünde kara vererek toryumla ilgili nükleer araştırmaları büyük ölçüde durdurdu. Sebepler, uranyum yakıtlı reaktörlerin daha verimli olması, araştırmanın kanıtlanması ve toryum üretiminin ticari bir nükleer endüstrinin gelişimini desteklemeye yetersiz olduğunun düşünülmesiydi.

Bilim yazarı Richard Martin, Oak Ridge'de yönetici olan ve birincil olarak yeni reaktörden sorumlu olan nükleer fizikçi Alvin Weinberg'in, daha güvenli toryum reaktörlerinin geliştirilmesini savunduğu için yönetici olarak işini kaybettiğini belirtiyor. Weinberg'in kendisi bu dönemi şöyle hatırlıyor:

[Kongre Üyesi] Chet Holifield açıkça benden bıkmıştı ve sonunda ağzından kaçırdı, "Alvin, eğer reaktörlerin güvenliğinden endişe ediyorsan, o zaman bence senin için nükleer enerjiyi bırakma zamanın gelmiş olabilir." sustum. Ancak tarzım, tavrım ve geleceğe dair algımın artık AEC içindeki güçlerle uyumlu olmadığı benim için açıktı.

Martin, Weinberg'in potansiyel olarak güvenli nükleer enerjiyi askeri kullanımlar için feda etme konusundaki isteksizliğinin onu emekli olmaya zorladığını açıklıyor:

Weinberg, toryumu sıfır erime riski olan tamamen yeni bir reaktör türünde kullanabileceğinizi fark etti. ... ekibi çalışan bir reaktör ... ve 18 yıllık görev süresinin geri kalanını geçirdi toryumu ulusun atomik güç çabasının kalbi yapmaya çalışıyor. O kaybetti. Uranyum reaktörleri çoktan kurulmuştu ve Hyman Rickover, ABD nükleer programının fiilen başkanı, uranyumla çalışan nükleer tesislerdeki plütonyumun bomba yapmasını istedi. Giderek daha fazla kenara itilen Weinberg, sonunda 1973'te zorla ihraç edildi.

Toryum nükleer enerjisinin belgelenmiş tarihine rağmen, bugünün nükleer uzmanlarının çoğu bundan habersizdir. Chemical & Engineering News'e göre, "bilim adamları da dahil olmak üzere çoğu insan elementi bilmiyordu; reaktör teknolojisi ve toryum enerjisini bilmeden nükleerde doktora sahibi olmak mümkündü. Nükleer fizikçi Victor J. Stenger, bunu ilk kez 2012'de öğrendi:

Son zamanlarda böyle bir alternatifin 2. Dünya Savaşı'ndan beri elimizde olduğunu, ancak silah uygulamaları olmadığı için takip edilmediğini öğrenmek beni şaşırttı.

Eski NASA bilim adamı ve toryum uzmanı Kirk Sorensen de dahil olmak üzere diğerleri, "toryumun izlenmeyen alternatif yol olduğu" konusunda hemfikir. Sorensen'e göre, bir belgesel röportajı sırasında, ABD araştırmasını 1974'te durdurmamış olsaydı, "muhtemelen 2000 civarında enerji bağımsızlığını elde edebilecekti". 18 Mayıs 2022 ABD Senatosu yasa tasarısı S.4242'de - "Toryum erimiş tuz reaktörlerinin gelişimini desteklemek için uranyum-233'ün korunması ve depolanmasını sağlayan bir yasa tasarısı", "Thoryum Enerji Güvenliği Yasası" uygulamaya sokuldu.

Faydalar

• Bolluk. Toryum, yer kabuğunda uranyumdan üç kat daha fazla ve neredeyse kurşun ve galyum kadar boldur. Thorium Energy Alliance, "yalnızca Amerika Birleşik Devletleri'nde ülkeye 1000 yılı aşkın bir süre mevcut enerji seviyesinde güç sağlamaya yetecek kadar toryum olduğunu" tahmin ediyor. Evans-Pritchard, "Amerika, nadir toprak metal madenciliğinin yan ürünü olarak tonlarcasını toprağa gömdü", diyor. %99,3 verimli U-238 ve %0,7 daha değerli bölünebilir U-235'ten oluşan uranyuma kıyasla, toryumun neredeyse tamamı verimli Th-232'dir.
• Bombalar için uygun değil. Bir toryum reaktörünün yan ürünlerinden pratik bir nükleer bomba yapmak zordur. Toryum, uranyum gibi bölünebilir değildir, toryum çekirdekleri ayrılma ve patlamaya başlamaz. Alvin Radkowsky'ye göre, "bir toryum reaktörünün plütonyum üretim hızı, standart bir reaktörünkinin yüzde 2'sinden daha az ve izotopik içeriği, onu nükleer bir patlama için uygunsuzdur. Birkaç uranyum-233 bombası test edildi, ancak uranyum-232'nin varlığı, uranyum-233'ü iki şekilde "zehirleme" eğilimindeydi: uranyum-232'den gelen yoğun radyasyon, malzemenin işlenmesini zorlaştırıyor ve uranyum- 232, olası ön patlamaya yol açıyordu. Uranyum-232'yi uranyum-233'ten ayırmanın çok zor olduğu da ortaya çıktı, ancak daha yeni lazer izotop ayırma teknikleri bu işlemi kolaylaştırabilirdi.
• Daha az nükleer atık. Sıvı florür toryum reaktöründe yakıt olarak toryum kullanıldığında çok daha az -iki kat- nükleer atık oluşur diyor Moir ve Teller. Bu büyük ölçekli veya uzun süreli depolama ihtiyacını ortadan kaldırır. "Çinli bilim adamları, tehlikeli atığın uranyumdan bin kat daha az olacağını iddia ediyorlar." Ortaya çıkan atığın radyoaktivitesi, mevcut nükleer atığın soğuması için gereken on binlerce yılla karşılaştırıldığında, yalnızca bir veya birkaç yüz yıl sonra güvenli seviyelere düşer. Bununla birlikte, aktivasyon ve fisyon ürünlerinin üretimi, toryum ve uranyum bazlı yakıt çevrimleri arasında büyük ölçüde benzerdir.
• Daha az reaksiyon başlatma bileşeni. Moir ve Teller'a göre, "[bir üreme reaktörü] bir kez çalıştırıldığında toryum dışında başka bir yakıta ihtiyaç duymaz, kendi yakıtının çoğunu veya tamamını üretir." Yetiştirme reaktörleri en az tükettikleri kadar bölünebilir malzeme üretirler. Öte yandan üreme olmayan reaktörler, reaksiyonu sürdürmek için uranyum-235 veya plütonyum gibi ek bölünebilir malzeme gerektirir.
• Silah seviyesinde plütonyum toplanıyor. Toryum yakıt çevrimi, düşük radyo-toksisite atıklarıyla uzun vadeli nükleer enerji üretmenin potansiyel bir yoludur. Ek olarak, toryuma geçiş, silah sınıfı plütonyum (WPu) veya sivil plütonyumun yakılması yoluyla yapılabilecektir.
• Zenginleştirme gerekmez. Tüm doğal toryum yakıt olarak kullanılabildiğinden pahalı yakıt zenginleştirmeye gerek yoktur. Ancak aynı şey, uranyum-plütonyum döngüsünde verimli bir yakıt olarak U-238 için de geçerlidir.
• Yeterlik. CERN'den (Avrupa Nükleer Araştırma Örgütü) Nobel ödüllü Carlo Rubbia, ihtiyaç duyulan toryum miktarını kömürle karşılaştırarak, bir ton toryumun 200 ton uranyum veya 3.500.000 ton kömür kadar enerji üretebileceğini tahmin ediyor.
• Başarısız önlemler. Sıvı florür toryum reaktörleri erimeye dayanıklı olacak şekilde tasarlanmıştır. Reaktörün altındaki eriyebilir bir tapa, elektrik kesintisi durumunda veya sıcaklıklar belirli bir sınırı aşarsa eriyerek, güvenli depolama için yakıtı bir yer altı tankına boşaltır.
• Madencilik Toryum madenciliği, uranyum madenciliğinden daha güvenli ve verimlidir. Toryum cevheri, monazit, genellikle kendi cevherinde bulunan uranyum yüzdesinden daha yüksek toryum konsantrasyonları içerir. Bu, toryumu daha uygun maliyetli ve çevreye daha az zarar veren bir yakıt kaynağı yapar. Radon seviyelerinin potansiyel olarak zararlı olabileceği yer altı uranyum madenlerinin aksine, maden açık bir ocak olduğu ve havalandırma gerektirmediğinden, toryum madenciliği uranyum madenciliğinden daha kolay ve az tehlikelidir.

Potansiyel faydaların bazılarını özetleyen Martin, genel görüşünü şu şekilde sunuyor: "Toryum, temiz ve etkili bir şekilde sınırsız bir güç kaynağı sağlayabilir ve aynı zamanda halkın tüm endişelerini giderebilir - silahların çoğalması, radyoaktif kirlilik, zehirli atık ve hem maliyetli hem de işlenmesi karmaşık olan yakıt. ." Moir ve Teller, 2004 yılında, tavsiye ettikleri prototipin maliyetinin "1 milyar doların oldukça altında ve işletme maliyetlerinin muhtemelen yılda 100 milyon dolar civarında" olacağını ve bunun sonucunda birçok kişi tarafından kullanılabilen "büyük ölçekli bir nükleer enerji planı" olacağını tahmin ettiler.

Dezavantajları

Bazı uzmanlar, toryumun olası dezavantajlarına dikkat çekiyor:

• Termal bir nötron spektrumunda üreme yavaştır ve kapsamlı yeniden işleme gerektirir. Yeniden işlemenin uygulanabilirliği hala doğrulanmamıştır.
• İşletme ve devlet desteği gerektiren önemli ve pahalı test, analiz ve lisanslama çalışmaları gerekecektir. Atom Bilim Adamları Bülteni, mevcut su soğutmalı reaktörlerde toryum yakıtının kullanımına ilişkin 2012 tarihli bir raporda, bunun "çok büyük bir yatırım gerektireceğini ve net bir getiri sağlamayacağını" öne sürdü.
• İmalat ve yeniden işleme, geleneksel katı yakıt çubuklarını kullanmaktan daha yüksek maliyetlidir.
• Toryum, reaktörlerde kullanılmak üzere ışınlandığında, gama ışınları yayan uranyum-232'yi yapar. Bu ışınlama işlemi protaktinyum-233'ün çıkarılmasıyla biraz değiştirilebilir. Protaktinyum-233'ün bozunması daha sonra nükleer silahlarda kullanılmak üzere uranyum-232 yerine uranyum-233'ü yaratacak ve toryumu çift amaçlı bir yakıt haline getirecektir.

Taraftarlar

Fizikte Nobel ödüllü ve CERN'in eski direktörü Carlo Rubbia uzun zamandır toryum hayranı. Rubbia'ya göre, "Şiddetli bir şekilde devam edebilmek için, nükleer enerji derinden değiştirilmelidir".

Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı'nın eski genel müdürü Hans Blix, "Toryum yakıtı, uranyum yakıtından kaynaklanan atıklardan daha küçük hacimli, daha az toksik ve çok daha az uzun ömürlü atıklara yol açar" dedi.

Güç projeleri

Toryum bazlı nükleer reaktörlerin, özellikle sıvı florür toryum reaktörünün (LFTR) araştırma ve geliştirmesi, MSR tasarımı, Amerika Birleşik Devletleri, Birleşik Krallık, Almanya, Brezilya, Hindistan, Endonezya, Çin, Fransa, Çekya, Japonya, Rusya, Kanada, İsrail, Danimarka ve Hollanda'da sürdürülüyor. 2013'te Avrupa Nükleer Araştırma Örgütü (CERN ) tarafından nükleer atık üretmeyen alternatif bir nükleer teknoloji olarak toryuma odaklanan konferans da dahil olmak üzere 32 kadar ülkeden uzmanlarla konferanslar düzenleniyor. Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı'nın eski başkanı Hans Blix gibi tanınmış uzmanlar, yeni nükleer enerji teknolojisine yönelik desteğin genişletilmesi çağrısında bulunuyor.

Kanada

CANDU reaktörleri toryum kullanma kapasitesine sahiptir ve Thorium Power Canada, 2013 yılında Şili ve Endonezya için toryum enerji projeleri geliştirmeyi planlamış ve önermiştir. Şili'ye önerilen 10 MW demo reaktörü, günde 20 milyon litre kapasiteli bir tuzdan arındırma tesisine güç sağlamak için kullanılabilir. 2018'de New Brunswick Energy Solutions Corporation, Moltex Energy'nin küçük modüler reaktör teknolojisi üzerinde araştırma ve geliştirme üzerinde çalışacak nükleer araştırma kümesine katıldığını duyurdu.

Çin

Çin Bilimler Akademisi'nin 2011deki yıllık konferansında "Çin'in toryum MSR teknolojisinde bir araştırma ve geliştirme projesi başlattığı" duyuruldu. Ek olarak, Çin'in eski lideri Jiang Zemin'in oğlu Dr. Jiang Mianheng, Tennessee'deki Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'nda gizli görüşmelerinde bir toryum delegasyonuna liderlik etti ve 2013'ün sonlarına doğru Çin, Oak Ridge ile resmen ortaklık kurdu. Dünya Nükleer Derneği, Ocak 2011'de Çin Bilimler Akademisi'nin "teknoloji üzerinde tüm fikri mülkiyet haklarını elde etmeyi umarak, dünyanın en büyük ulusal çabasına sahip olduğunu iddia ederek" Ar-Ge programını açıkladığını belirtiyor. Martin'e göre, "Çin bunu tek başına yapma niyetini açıkça ortaya koydu" ve Çin'in dünyadaki nadir toprak minerallerinin çoğu üzerinde zaten bir tekele sahip olduğunu da sözlerine ekledi.

Mart 2014'te, mevcut "duman krizi"nin ana nedeni haline gelen kömür yakıtlı enerjiye güvenmeleri nedeniyle, çalışan bir reaktör yaratma konusundaki asıl hedeflerini 25 yıldan 10 yıla indirdiler. "Geçmişte hükümet, enerji kıtlığı nedeniyle nükleer enerjiye ilgi duyuyordu. Projede çalışan bir bilim adamı olan Profesör Li Zhong, "Sis nedeniyle şimdi daha fazla ilgileniyorlar" dedi. "Bu kesinlikle bir yarış" diye ekledi.

2012'nin başlarında, Çin'in, Batı ve Rusya tarafından üretilen bileşenleri kullanarak, 2015 ve 2017 yılına kadar 400 milyon $ bütçe ve 400 işçi ile bir araştırma tipi erimiş tuz reaktörü, biri erimiş tuz soğutmalı çakıl yatağı reaktörü olmak üzere iki prototip yapmayı planladığı bildirildi. Çin ayrıca, yakıt olarak toryum ve uranyum kullanan gelişmiş CANDU reaktörleri geliştirmek için Kanadalı bir nükleer teknoloji şirketi ile bir anlaşma imzaladı. 2019'a kadar Gobi çölünde reaktörlerden ikisi yapım aşamasındaydı ve 2025 civarında tamamlanması bekleniyor. Çin, Biri 2 MW prototip veya erimiş tuz soğutmalı bir reaktör, olan toryum reaktörlerini 2030 yılına kadar ticari kullanıma sokmayı umuyor.

TMSR-LF1'e bakın

24 Haziran 2021 itibarıyla Çin, Gobi erimiş tuz reaktörünün Eylül 2021'de başlayan testlerle programa göre tamamlanacağını bildirdi. Yeni reaktör, Çin lideri Xi Jinping'in Çin'i 2060 yılına kadar sıfır karbon yapma hedefinin bir parçasıdır. Çin, dünyanın ilk ticari toryum reaktörünü 2030 yılına kadar tamamlamayı umuyor ve Batı Çin'in düşük nüfuslu çölleri ve ovalarının yanı sıra Çin'in Kuşak ve Yol Girişimi'ne dahil olan 30'a kadar ülkede daha fazla toryum santrali inşa etmeyi planlıyor. Ağustos 2022'de Çin Ekoloji ve Çevre Bakanlığı, Şangay Uygulamalı Fizik Enstitüsü'ne (SINAP) LF1 için devreye alma planının onaylandığını bildirdi.

Almanya, 1980'ler

Alman THTR-300, bölünebilir yakıt olarak toryumu fertil ve oldukça zenginleştirilmiş U-235'yi yakıt olarak kullanan prototip bir ticari elektrik santraliydi. Toryum yüksek sıcaklık reaktörü olarak adlandırılsa da, çoğunlukla U-235 bölündü. THTR-300, her biri 6 santimetre (2,4 inç) çapında uranyum-235 ve toryum-232 yakıt parçacıkları gömülü yaklaşık 670.000 küresel yakıt kompaktından oluşan bir çakıl yataklı reaktör çekirdeğine sahip helyum soğutmalı yüksek sıcaklıklı bir reaktördü. Maliyet, mekanik ve diğer nedenlerle kapatılmadan önce 1980'lerin sonunda 432 gün boyunca Almanya'nın şebekesine güç sağladı.

Hindistan

Hindistan, dünyadaki en büyük toryum kaynağına sahiptir. Hindistan, 2050 yılına kadar elektrik ihtiyacının %30 kadarını toryum yoluyla karşılamayı öngörüyor.

Hindistan'ın Mumbai kentindeki Bhabha Atom Araştırma Merkezi (BARC), Şubat 2014'te, yakıt olarak toryum yakan ve buna Gelişmiş Ağır Su Reaktörü (AHWR) adını veren bir "yeni nesil nükleer reaktör" için son tasarımlarını sundu. Reaktörün operatör olmadan 120 gün çalışabileceğini tahmin ettiler. 2017'nin sonlarına doğru çekirdek reaktör fiziğinin doğrulanması devam ediyordu.

Atom Enerjisi Komisyonu başkanı Dr. RK Sinha'ya göre, "Bu, çoğu ithal edilen fosil yakıtlara olan bağımlılığı azaltacak ve iklim değişikliğiyle mücadelede küresel çabalara büyük bir katkı sağlayacak." Doğal güvenliği nedeniyle, benzer tasarımların Mumbai veya Delhi gibi kalabalık şehirlerin "içinde" kurulmasını bekliyorlar.

Hindistan hükûmeti çoğu toryum bazlı 62' reaktörün 2025 yılına kadar faaliyete geçmesini bekliyor. Hindistan, toryuma dayalı nükleer enerjiye odaklanmak için "ayrıntılı, finanse edilmiş, hükumet onaylı bir plana sahip dünyadaki tek ülkedir". Ülke şu anda elektriğinin %2'den azını nükleer enerjiden, geri kalanı ise kömür (%60), hidroelektrik (%16), diğer yenilenebilir kaynaklar (%12) ve doğal gazdan (%9) alıyor. Elektriğinin yaklaşık %25'ini nükleer enerjiden üretmeyi planlıyor. 2009'da Hindistan Atom Enerjisi Komisyonu başkanı, "Hindistan'ın ekonomik emellerini karşılamak için geniş toryum kaynaklarına dayalı olarak enerji bağımsız olma konusunda uzun vadeli bir hedefi" olduğunu söyledi.

Hindistan, Haziran 2012'nin sonlarında "ilk ticari hızlı reaktörünün" tamamlanmak üzere olduğunu duyurdu. "Hindistan Atom Enerjisi Komisyonu eski Başkanları toryumu bölünebilir malzemeye dönüştürmek için teknoloji geliştirmekte zorluk olduğunu belirtti. Toryumu uranyum yerine kullanma vizyonu 1950'lerde fizikçi Homi Bhabha tarafından ortaya atıldı. Hindistan'ın ilk ticari hızlı besleme reaktörü — 500 MWe Prototip Hızlı Üretme Reaktörü (PFBR) — Tamil Nadu, Kalpakkam'daki Indira Gandhi Atom Araştırma Merkezi'nde tamamlanmak üzeredir.

Temmuz 2013 itibarıyla, PFBR'nin ana ekipmanı kurulmuştu ve çevresel konumlara "sahte" yakıtların yüklenmesi devam ediyordu.

2013 yılında Hindistan'ın 300 MWe AHWR'sinin (basınçlı ağır su reaktörü) açıklanmayan bir yere inşa edilmesi kararlaştırıldı. Tasarım, Th-232'den U-233'ü besleyen reaktör dereceli plütonyum ile bir başlangıç öngörüyor. Bundan sonra toryum tek yakıt olacaktır. 2017 itibarıyla tasarım, doğrulamanın son aşamalarındaydı.

Gecikmeler PFBR'nin hizmete alınmasını Eylül 2016'ya erteledi, ancak Hindistan'ın uzun vadeli nükleer enerji üretimi taahhüdü, 2015'te belirtilmemiş tipte reaktörler için on yeni tesisin onaylanmasıyla vurgulanıyor. Hindistan'ın düşük uranyum rezervleri ve üretim kapasitesi nedeniyle birincil bölünebilir malzemenin (tercihen plütonyum) tedariki sorunlu olabilir.

Endonezya

Endonezya Enerji ve Maden Kaynakları Bakanlığı'nın bir kuruluşu olan P3Tek, Thorcon'un TMSR-500 adlı bir toryum erimiş tuz reaktörünü inceledi. Çalışma, bir ThorCon TMSR-500 inşa etmenin Endonezya'nın nükleer enerji güvenliği ve performansına ilişkin düzenlemelerini karşılayacağını bildirdi.

İsrail

Mayıs 2010'da, İsrail'deki Negev Ben-Gurion Üniversitesi'nden ve New York'taki Brookhaven Ulusal Laboratuvarı'ndan araştırmacılar, kendi kendini idame ettirebilen, yani "hafif su reaktöründe uranyum ile mümkün olmayan yaklaşık aynı miktarda yakıt üreten ve tüketen" toryum reaktörlerinin geliştirilmesi konusunda işbirliği yapmaya başladılar ".

Japonya

Haziran 2012'de, Japon kamu kuruluşu Chubu Electric Power, toryumu "gelecekteki olası enerji kaynaklarından biri" olarak gördüğünü yazdı.

Norveç

2012'nin sonlarında, Norveç özel sektörüne ait Thor Energy, hükûmet ve Westinghouse ile işbirliği içinde, mevcut bir nükleer reaktörde toryum kullanacak dört yıllık bir deneme duyurdu. 2013 yılında Aker Solutions, proton hızlandırıcı tabanlı bir toryum nükleer santralinin tasarımı için Nobel Ödüllü fizikçi Carlo Rubbia'dan patent satın aldı.

Birleşik Krallık

Britanya'da, toryuma dayalı nükleer santraller üzerine araştırmaları teşvik eden veya inceleyen bir kuruluş, Alvin Weinberg Vakfı'dır. Lordlar Kamarası üyesi Bryony Worthington, İngiltere'nin enerji planlarını değiştirebilecek "unutulmuş yakıt" olarak adlandırdığı toryumu tanıtıyor. Bununla birlikte, 2010 yılında Birleşik Krallık Ulusal Nükleer Laboratuvarı (NNL), kısa ve orta vadede, "... toryum yakıt döngüsünün şu anda oynayacak bir rolü olmadığı", çünkü "teknik olarak olgunlaşmamış olduğu ve belirgin faydaları olmayan önemli bir finansal yatırım ve risk gerektirir" diyor ve faydaların "abartılı" olduğunu belirtiyor. Friends of the Earth UK, araştırmayı bir yedek seçenek olarak "yararlı" görüyor.

Amerika Birleşik Devletleri

Amerika'nın Geleceğine İlişkin Mavi Kurdele Komisyonu, Amerika Birleşik Devletleri Enerji Bakanı'na sunulan Ocak 2012 raporunda, "toryum kullanan bir erimiş tuz reaktörünün de önerildiğini" belirtiyor. Aynı ay , ABD Enerji Bakanlığı'nın bir MSR kullanan toryum bazlı nükleer enerji tasarımları konusunda "Çin ile sessizce işbirliği yaptığı" bildirildi.

Bazı uzmanlar ve politikacılar, toryumun "ABD'nin nükleer geleceğinin temel direği" olmasını istiyor. Dönemin Senatörleri Harry Reid ve Orrin Hatch, ORNLaraştırmasını canlandırmak için 250 milyon dolarlık federal araştırma fonunun kullanılmasını desteklediler.

Pennsylvania, Shippingport'taki dünyanın ikinci tam ölçekli atomik elektrik santralinin baş tasarımcısı Alvin Radkowsky, 1997'de "yaratıcı bir atılım" olarak kabul edilen toryum bazlı bir reaktör oluşturmak için ortak bir ABD ve Rusya projesi kurdu. 1992'de İsrail'in Tel Aviv kentinde yerleşik bir profesörken, toryum reaktörleri inşa etmek için Washington DC yakınlarında ABD şirketi Thorium Power Ltd.'yi kurdu.

Amerika Birleşik Devletleri , Teksas, Odessa yakınlarında önerilen <sup id="mwAe8">HT3R</sup> araştırma projesinin birincil yakıtı seramik kaplı toryum boncukları olacaktır. önerilen işletme tarihi 2015.

Başkanlık Özgürlük Madalyası sahibi Richard L. Garwin ve Georges Charpak, toryuma dayalı nükleer enerjinin araştırma potansiyeli hakkında Megavatlar ve Megatonlar (2001), s. 153–63te ileri tavsiyeler veriyor.

Toryum kaynakları

Toryum çoğunlukla, yaklaşık %12'ye kadar, (ortalama olarak %6-7) nadir toprak fosfat minerali içeren monazit ile bulunur. Dünya monazit kaynaklarının yaklaşık 12 milyon ton olduğu tahmin ediliyor ve bunun üçte ikisi Hindistan'ın güney ve doğu kıyılarındaki ağır mineral kum yataklarında bulunuyor. Diğer bazı ülkelerde önemli yataklar vardır (tablo). Monazit, iyi bir REE (nadir toprak elementleri) kaynağıdır, ancak monazitlerin üretilmesi yan ürün olarak üretilen radyoaktif toryumun süresiz olarak depolanma gereksinimi yüzünden ekonomik değildir. Toryuma dayalı enerji santralleri büyük ölçekte benimsenirse, Dünyanın toryum ihtiyacı yanında daha değerli REE'ler monazitlerin rafine edilmesiyle karşılanabilir.

Makul olarak garanti edilen rezervlere (RAR) ve tahmini ek toryum rezervlerine (EAR) ilişkin başka bir tahmin OECD/NEA, Nuclear Energy, "Trends in Nuclear Fuel Cycle", Paris, Fransa (2001)'den alınmıştır. ("Ton cinsinden IAEA Tahminleri" tablosuna bakın)

Yukarıdaki rakamlar rezervlerdir ve bu haliyle, şu ana kadar envantere alınan ve cari piyasa fiyatlarından çıkarılabileceği tahmin edilen yüksek konsantrasyonlu yataklardaki toryum miktarını ifade eder; Dünya'nın 3 ×10¹⁹ tonluk kabuğunda milyonlarca kat daha fazla toryum, yaklaşık 120 trilyon ton toryum ve orta konsantrasyonlarda daha az ama çok büyük miktarlarda toryum var. Kanıtlanmış rezervler, bir maden kaynağının gelecekteki toplam arzının iyi bir göstergesidir.

Reaktör türleri

Dünya Nükleer Birliği'ne göre, yedi tip reaktör toryum yakıtı kullanabilir. Altı bir noktada hizmete girdi:

• Ağır su reaktörleri (PHWR'ler)
  • Gelişmiş Ağır Su Reaktörü (AHWR)
  • Sulu Homojen Reaktörler (AHR'ler), ağır su çözeltisinde asılı halde doğal olarak bulunan uranyum ve toryumu kabul edebilen sıvı yakıtlı bir tasarım olarak önerilmiştir. AHR'ler inşa edildi ve IAEA reaktör veri tabanına göre yedi tanesi şu anda araştırma reaktörü olarak çalışıyor.
• Kaynar (hafif) su reaktörleri (BWR'ler)
• Basınçlı (hafif) su reaktörleri (PWR'ler)
• Sıvı florür toryum reaktörleri (LFTR'ler) dahil olmak üzere erimiş tuz reaktörleri (MSR'ler).
  • Erimiş tuz üretici reaktörler veya MSBR'ler, daha bölünebilir malzeme üretmek için toryum kullanır.
• Yüksek sıcaklıklı gaz soğutmalı reaktörler (HTR'ler)
• Hızlı nötron reaktörleri (FNR'ler)
• Hızlandırıcı tahrikli reaktörler (ADS)

Ayrıca bakınız

• Hızlandırıcı güdümlü kritik altı reaktör
• Nesil IV reaktörü
• Hindistan'ın üç aşamalı nükleer enerji programı
• Toryum kaynaklarına göre ülkelerin listesi

notlar

Kaynakça

1. Toryum kaynaklarına göre ülkelerin listesi
2. Toryum
3. Sıvı florür toryum reaktörü
4. Nükleer dönüşüm
5. Elektrik üretimi
6. Uranyum dioksit
7. IV. nesil reaktör
8. Lityum
9. Antimon