Tikriausiai niekada arba labai mažai girdėjote apie torį, tačiau ateityje apie jį galite išgirsti daug daugiau. Šis nepretenzingas metalas vieną dieną gali konkuruoti su uranu.

Kas yra toris?

Toris (Th, 90-asis elementas), kurį 1828 m. atrado švedų chemikas Jonsas Jakobas Berzelius, pavadintas Toro, skandinavų griaustinio dievo, vardu. Tai šiek tiek radioaktyvus metalas, kurio pėdsakai randami uolienose ir dirvožemiuose visame pasaulyje, o ypač jo gausu Indijoje ir Aidaho valstijoje (JAV).

Toris turi tik vieną pagrindinį izotopą – 232-ąjį, o kiti egzistuoja tik nedideliais pėdsakais. Šis izotopas ilgainiui suyra į švino izotopą Pb-208.

Tačiau toris įdomus yra tuo, kad Th-232 gali lengvai sugerti praeinančius neutronus ir virsti Th-233. Šis naujas izotopas per kelias minutes išspinduliuoja elektroną ir antineutriną, ir tampa protaktinio izotopu Pa-233. Jo pusėjimo trukmė yra 27 dienos, tada jis virsta urano izotopu U-233.

Kitaip tariant, branduoliniu kuru.

Iššūkis yra sukurti kurą ir reaktorius, kurie galėtų pagaminti daugiau U-233, nei sunaudoja pats reaktorius. Jei tai pavyks pasiekti, tada toris turi pranašumą prieš uraną, kuris negali pagaminti daugiau kuro ar „veistis“ įprastame reaktoriuje. Taip pat galima maišyti torį ir plutonį į hibridinį kurą, kuriame uranas susidaro sunaudojant plutonį.

Visa esmė yra rasti optimalų kuro mišinį ir išdėstymą, kad būtų galima valdyti neutronus ir jų absorbciją. Toris taip pat sugeria greituosius neutronus, todėl juos galima naudoti greituosiuose išlydytos druskos ir kituose IV kartos reaktoriuose, kurie dabar kuriami.

Torio reaktoriai

Nuo 1960 m. buvo pastatyta nemažai torio reaktorių, pradedant torio pagrindu veikiančiu branduoliniu reaktoriumi Oak Ridge nacionalinėje laboratorijoje (JAV), o keli tyrimų reaktoriai veikia ir šiandien.

Šiandien kai kurie mano, kad toris yra energijos ir aplinkos problemų sprendimas, tačiau jo vystymą stabdo didelės pradinės išlaidos ir daugybė techninių kliūčių.

Viena iš priežasčių, kodėl plėtra buvo tokia lėta, yra ta, kad urano reaktoriai ir juos palaikanti infrastruktūra po Antrojo pasaulinio karo turėjo didesnį pranašumą.

Aštuntajame dešimtmetyje skysto metalo greitojo aušinimo reaktoriaus (LMFBR) kūrimas komerciniam naudojimui atrodė daug perspektyvesnis nei toris, o JAV vyriausybė po 1973 m. iš esmės atsisakė torio tyrimų.

XXI amžiaus pradžioje daugelis šios srities inžinierių net nežinojo apie torio reaktorius. Šiandien kuriama daugybė skirtingų torio reaktorių projektų, ypač Indijoje ir Kinijoje.

Pažangus sunkiojo vandens reaktorius (AHWR)

Tai reaktoriai, kuriuose neutronus sulėtina arba stabdo sunkusis vanduo, chemiškai identiškas paprastam lengvajam vandeniui, tačiau vandenilio atomai pakeičiami deuteriu, kuris yra vandenilis su papildomu neutronu (H2). Aušinimas vyksta dėl lengvojo vandens, kuris natūraliai cirkuliuoja baseine, varomas gravitacijos.

Kadangi toris sugeria neutronus, jis yra labai geras kuras AHWR. Be to, ši technologija jau dešimtmečius buvo naudojama sunkiojo vandens reaktoriuose, tokiuose kaip CANDU. Kai kuras pakeičiamas perdirbtu U-233, 80% pagaminamos energijos gaunama iš torio ciklo.

Naujausiame Indijos projekte, AHWR-300 reaktoriuje, bus naudojama torio šerdis, kai jis bus paleistas Bhabha atominių tyrimų centre (BARC), Mumbajuje.

Vandeninis homogeninis reaktorius (AHR)

Vandeniniai homogeniniai reaktoriai (AHR) skiriasi nuo kitų reaktorių tuo, kad juose yra branduolinių druskų, tokių kaip urano sulfatas arba urano nitratas, ištirpintas lengvajame arba sunkiajame vandenyje, kuris veikia kaip kuro šaltinis, aušinimo skystis ir moderatorius. Naudojant sunkųjį vandenį, į mišinį galima įpilti tirpios torio druskos.

Verdančio vandens reaktorius (BWR)

Kaip rodo pavadinimas, verdančio vandens reaktoriai veikia iš aušinimo skysčio gamindami garą, kuris suka turbinas. Jų pranašumas yra tas, kad turi lanksčią konstrukciją su skirtingo ilgio ir sudėties kuro strypais, kurie gali būti išdėstyti šerdyje, kad tiktų torio-plutonio kurui.

Šiuose reaktoriuose galima sukonfigūruoti torio elementus, kad BWR paverstų generuojančiu reaktoriumi, kuris pagamina daugiau kuro nei sunaudoja, o tai paprastai neįmanoma naudojant terminius neutronų branduolius.

Suslėgto vandens reaktorius (PWR)

Suslėgto vandens reaktoriai (PWR) yra vienas iš labiausiai paplitusių branduolinių reaktorių, kuriuose vandens temperatūrai pakelti naudojama slėginiame inde esanti šerdis. Nors šiems reaktoriams galima gaminti torio kuro elementus, jų konstrukcija nėra labai lanksti ir negali pagaminti daug U-233.

Tęsinys kitame puslapyje:

Komentarai ()