Oamenii de știință chinezi au atins o piatră de hotar semnificativă în tehnologia energiei curate după ce au adăugat cu succes combustibil într-un reactor operațional cu toriu pe bază de sare topită, a raportat presa de stat chineză.
Potrivit Guangming Daily, reactorul experimental de 2 megawați este situat în deșertul Gobi, iar această realizare plasează China în fruntea cursei pentru construirea unui reactor practic cu toriu, considerat mult timp o alternativă abundentă și mai sigură la uraniu anunță Popular Mechanics.
China s-a bazat mult pe cercetările americane abandonate de mult timp în domeniu
În anii 1960, oamenii de știință americani au construit și testat reactoare cu sare topită, dar Washingtonul a abandonat în cele din urmă programul în favoarea tehnologiei pe bază de uraniu. „SUA și-au lăsat cercetarea la dispoziția publicului, așteptând succesorul potrivit. Noi am fost acel succesor”, a spus omul de știință șef al proiectului Xu Hongjie. „Uneori, iepurii greșesc sau devin leneși. Atunci țestoasa profită de șansă”, a adăugat el.
Uraniul (U) este vedeta reactoarelor cu fisiune nucleară, cel mai comun tip de reactor nuclear pe care îl avem. Majoritatea reactoarelor pe bază de fisiune sunt alimentate cu izotopul uraniu-235, dar uraniul nu este singurul metal greu care poate elibera o cantitate enormă de putere atunci când nucleele sale sunt divizate.
Timp de zeci de ani, toriul a fost catalogat drept „marea speranță verde” a producției de energie curată, datorită calităților precum producerea de mai puține deșeuri și mai multă energie decât uraniul, este rezistent la topire, nu are produse secundare de calitate pentru arme și poate chiar consuma stocurile moștenite de plutoniu.
Anul trecut, cercetătorii de la Academia Chineză de Științe au arătat că acest reactor de doi megawați ar putea să pornească și să funcționeze fără probleme, iar acum au realizat o altă premieră – reîncărcarea cu succes în timp ce încă funcționa.
Toriul-232 (izotopul toriului care apare cel mai frecvent) nu este capabil să sușțină fisiunea de la sine. Totuși, prin captarea unui neutron suplimentar, acesta se poate transforma în protactiniu, care se descompune în uraniu U-233. Acest lucru poate fi realizat prin expunerea toriului la radiații extreme, care îl bombardează cu destui neutroni pentru ca transmutarea să aibă loc. Protactiniul este apoi extras din zona activă a reactorului înainte ca prea mulți neutroni să se piardă.
Este posibil să fie reciclată degradarea U-233 în combustibil nou sau să fie continuată alimentarea mașinii cu acesta așa cum este, cel din urmă fiind de obicei realizat cu reactoare cu sare topită, cum ar fi acest nou reactor cu toriu.
Reactoarele cu sare topită revin în centrul atenției
Aceste reactoare intră din nou în centrul atenției după o pauză de zeci de ani, aproape 1 miliard de dolari a fost cheltuit pentru dezvoltarea avioanelor bombardiere cu reactoare cu sare topită care foloseau toriu pentru energie nucleară în zorii erei Războiului Rece.
Când primul reactor funcțional cu sare topită a fost dezvoltat de oamenii de știință de la Laboratorul Național Oak Ridge, acesta a funcționat la putere maximă din 1965 până în 1969 (peste 13.000 de ore), dar Departamentul de Energie și-a pierdut interesul și nu s-a mai lucrat pentru a avansa tehnologia până la începutul anilor 2000.
Dar această cercetare a rămas disponibilă publicului, astfel încât China a descoperit-o în cele din urmă și a folosit-o ca bază pentru dezvoltarea propriului reactor. Și, după cum se dovedește, sarea topită este încă o opțiune atrăgătoare. Majoritatea reactoarelor nucleare folosesc apa ca agent de răcire, dar deoarece apa este volatilă, presiunea ridicată trebuie menținută pentru a rămâne în stare lichidă. Fără această presiune, apa se evaporă, iar combustibilul din reactor s-ar putea supraîncălzi și ar putea suferi o topire.
Utilizarea sării topite împiedică scurgerea materialului radioactiv, deoarece punctul de fierbere al sării este prea mare pentru ca aceasta să se poată evapora la temperatura reactorului. În caz de supraîncălzire, sarea topită care înconjoară reactorul se va extinde și va opri reacția.
Reactoarele pot folosi sarea topită și în combustibil, ceea ce îl face predispus la îngheț în cazul unei breșe (un fapt pozitiv). Combustibilul din aceste vase sau țevi se va răspândi și se va răci până când în cele din urmă îngheață. Reactorul chinez folosește sare atât ca lichid de răcire, cât și în combustibil.
Toriul un combustibil abundent mai „verde”
Toriul nu numai că este mai abundent decât uraniul, dar are avantajul de a nu fi la fel de ușor de folosit la crearea armelor nucleare. În timp ce fisiunea Th-232 produce protinactium, care se descompune în U-233 și poate fi folosit în arme nucleare, U-233 nu este nici pe departe la fel de exploziv ca alți izotopi (izotopul cel mai frecvent utilizat în explozivii cu uraniu este U-235). Nu este fezabil să folosești acest combustibil pentru a crea o bombă nucleară ilicită.
China construiește deja un reactor cu toriu mult mai mare, de 10 megawați, programat să atingă capacitatea critică până în 2030. Energia nucleară se bucură de o renaștere datorită crizei energetice declanșate de războiul Rusiei din Ucraina.
Studiul rezervelor de toriu ale Chinei descoperă o „sursă nesfârșită de energie”
Pe măsură ce lumea caută alternative energetice la combustibilii fosili, este posibil ca răspunsul să fi fost în fața noastră tot timpul. Potrivit unui raport desecretizat care detaliază studiul, care s-a încheiat în 2020, rezervele de toriu ale Chinei, deja cunoscute drept cele mai mari din lume, ar putea depăși efectiv estimările anterioare cu mult. Cinci ani de exploatare a deșeurilor miniere dintr-un singur sit de minereu de fier din Mongolia Interioară conține suficient toriu pentru a satisface cererea energetică a gospodăriilor americane timp de peste 1.000 de ani, potrivit raportului publicat în revista chineză Geological Review în ianuarie.
Exploatat pe deplin, complexul minier Bayan Obo ar putea produce 1 milion de tone de toriu, suficient pentru a alimenta China timp de 60.000 de ani, potrivit estimărilor unor oameni de știință.
Toriul o alternativă și pentru reactoarele cu uraniu
Departamentul de Energie al Statelor Unite (DOE), Centrul de Inginerie și Știință Nucleară de la Texas A&M și Idaho National Laboratory (INL) au colaborat cu Clean Core Thorium Energy (CCTE) din Chicago pentru a dezvolta un nou combustibil nuclear pe bază de toriu pe care l-au numit ANEEL.
ANEEL, care este prescurtarea din limba engleză de la „Energie nucleară avansată pentru o viață îmbogățită” este o combinație brevetată de toriu și uraniu HALEU („High Assay Low Enriched Uranium”), combustibil cu o concentrație mai mare de izotop de uraniu U235, care speră să rezolve unele dintre cele mai complicate probleme ale reactoarelor nucleare, inclusiv costurile ridicate și deșeurile toxice.
ANEEL poate fi folosit în reactoarele tradiționale cu apă în fierbere și apă sub presiune, dar funcționează cel mai bine atunci când este utilizat în reactoare cu apă grea. Mai important, reactoarele ANEEL pot fi puse în funcțiune mult mai rapid decât reactoarele cu uraniu.
Un beneficiu esențial al ANEEL față de uraniu este că poate obține o rată de ardere a combustibilului mult mai mare, de ordinul a 55.000 MWd/T (megawatt-zi pe tonă de combustibil), comparativ cu 7.000 MWd/T pentru combustibilul natural cu uraniu utilizat în reactoarele cu apă sub presiune.
Acest lucru permite combustibilului să rămână în reactoare mult mai mult timp, ceea ce înseamnă intervale mult mai lungi între opriri pentru realimentare. De exemplu, Unitatea Kaiga-1 din India și Unitatea PHWR Darlington din Canada dețin recordurile mondiale pentru operațiuni neîntrerupte la 962 de zile și, respectiv, 963 de zile.
Combustibilul ANEEL pe bază de toriu vine și cu alte beneficii cheie. Una dintre cele mai mari este că o ardere mult mai mare a combustibilului reduce deșeurile de plutoniu cu peste 80%.
Plutoniul are un timp de înjumătățire mai scurt, de aproximativ 24.000 de ani, în comparație cu timpul de înjumătățire al uraniului-235 de puțin peste 700 de milioane de ani. Plutoniul este foarte toxic chiar și în doze mici, ceea ce duce la boli provocate de radiații, cancer și adesea la moarte. În plus, toriul are o temperatură de funcționare mai scăzută și un punct de topire mai mare decât uraniul natural, făcându-l în mod inerent mai sigur și mai rezistent la topirea miezului reactorului.
Proprietățile energiei regenerabile ale toriului sunt, de asemenea, destul de impresionante
Există mai mult de două ori toriu în scoarța terestră decât uraniul; În India, toriul este de 4 ori mai abundent decât uraniul. De asemenea, poate fi extras din apa de mare la fel ca uraniul, făcându-l aproape inepuizabil.
ANEEL ar putea deveni în curând combustibilul ales pentru țările care operează reactoare CANDU (Canada Deuterium Uranium) și PHWR (Reactor cu apă grea sub presiune), precum China, India, Argentina, Pakistan, Coreea de Sud și România. Aceste reactoare sunt răcite și moderate folosind apă grea sub presiune.
Alte 50 de țări (în mare parte țări în curs de dezvoltare) fie au început programe nucleare, fie și-au exprimat interesul de a le lansa în viitorul apropiat. În general, doar aproximativ 50 dintre cele 440 de reactoare nucleare existente la nivel mondial pot fi alimentate cu acest combustibil nou.
