Er Thorium-reaktorer den rigtige løsning? – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Fysik > Er Thorium-reaktorer d...

26. april 2014

Er Thorium-reaktorer den rigtige løsning?

Hej Spørg om Fysik
Thorium er et grundstof, der på samme måde som Uran kan spaltes og frigive energi. Men for Thorium skulle spaltningsprocessen være sikrere, idet den ikke kan løbe løbsk. Desuden skulle energiindholdet i Thorium være større, og der skulle være mere af det i verden.

Det lyder som om Thorium kunne være løsningen på fremtidens bæredygtige energibehov. Hvorfor er Thorium reaktorer ikke noget man snakker om i dansk eller europæisk energipolitik?

Med venlig hilsen
LR

Thorium er atom nummer 90 og radioaktivt. Det findes i naturen i omkring 4 gange større koncentration end Uran (næsten 600 gange mere almindeligt end Uran-235) og er lettere tilgængeligt. Der er med verdens nuværende energiforbrug en bedømmelse der siger, at der er nok til mindst ca. 1000 år.

Fordeling af kendte Thoriumlejer

Thorium bruges i en række tekniske henseender. Den isotop der findes naturligt, er stort set kun 23290Th. Halveringstiden er 1,39*109 år med et α- og γ-henfald, hvor α-henfaldet kun når få ca. i luft og γ-henfaldet er ret lavenergetisk E = 0,055 MeV dvs. som røntgenstråling.

Thorium kæden

Der kendes i alt 25 isotoper med halveringstider imellem 0,11 µs og 14 Går. Det anvendes i industrien i magnesiumlegeringer for at gøre det modstandsdygtigt overfor høje temperaturer. I TIG svejseelektroderdet bruges det som elektron-emitter, fordi det er meget effektivt og endeligt i stærklys-lamper for gas, petroleum, benzin mm. Oxidet kan give et meget kraftigt meget hvidt lys, idet det først smelter ved 3300 °C, og fordi det er med så lavenergetisk radioaktivitet.

Monazit sand (bl.a. i Majami)

Renere reaktorer ud fra Thorium

Når den naturlige Thoriumisotop udsættes for neutronstråling, omdannes den, og bliver igennem flere kernetransformationer til  33392U (Uran, men ikke en af de sædvanlige isotoper). Dette har en række fordele, fremfor naturligt uran, fordi Thorium er mere almindeligt, men også på grund af andre tekniske fordele. Det forventes, at man kan lave renere reaktorer ud fra Thorium. Forskere i USA forventer, at sådanne reaktorer vil kunne bruges i stedet for de nuværende gas, olie og kul, uden disse to stoffers negative virkninger på naturen. Kina, Indien, Israel, Canada, Tyskland, England, Rusland, japan og Norge arbejder også på området. Det er dyre projekter, og et af problemerne er at skaffe penge til projekterne. De nuværende reaktortyper blev jo udviklet bl.a. ud fra militær teknologi, hvor produktion af A-våben var prioriteret højt i perioden efter krigen.

Golfbold stor Thorium kugle, indeholder den energi et menneske har brug for i sit liv.

1000 gange mindre farligt affald

Da denne udvikling stod på, havde amerikanerne en reaktor af Thorium type i gang med smeltede salte i Oak Ridge. Der sker imidlertid en del på området, så det er hverken overset eller glemt.

The World Nuclear Association har udtalt: Thorium brændsels kredsløb tilbyder energisikkerhed i en lang fremtid på grund af dets potentiale som selvbærende teknologi, uden behov for hurtige neutron reaktorer, (forfatter: breeder reaktorer). Det er derfor en vigtig og potentiel bæredygtig teknologi, som synes at have mulighed for at bidrage til at bygge troværdige langtids energi scenarier.

Yderligere er det meget svært at lave kernevåben af produkterne fra en Thoriumreaktor, idet indholdet af brugbare stoffer er mindre end 2 % af det tilsvarende indhold fra en konventionel Uran-reaktor. Der er meget mindre radioaktivt affald, omkring 100 gange mindre. Kineserne siger, at farligheden af affaldet fra Thorium-reaktorer er 1000 gange mindre end det nuværende affald fra Uran-reaktorer.

Rubbia reaktor

Radioaktiviteten klinger hurtigere af

Det går omkring 50 gange hurtigere med at nå et sikret niveau med affald fra en Thorium-reaktor, end det nuværende affald fra en konventionel Uran-reaktor. Endeligt er der forslag til meget sikre konstruktioner, sikkerheden kan blive meget bedre en de nuværende reaktorer(men næppe 100 %) og på linje med de reaktorer man bygger i dag (Carlo Rubbia Thorium reaktoren, han er tidligere direktør for CERN).

Reaktorer er i høj grad i stand til at ”forbrænde” og udnytte de radioaktive forbindelser, som kræver den meget lange oplagring af det nuværende atomaffald.

Carlo Rubbia tidligere CERN direktør

Ca. 1 tons thorium kan producere samme energimængde som 200 tons uran eller 3.500.000 tons kul. Energien vil blive billigere end med kul eller gas.

Der er ulemper

Der vil være store udviklingsomkostninger af sådanne reaktorer. Omdannelsen til uran-233 kræver tid og re-processing af elementerne. Der er også en række praktiske tekniske problemer, men ikke problemer på linje med de nuværende reaktorer.

Endeligt skal befolkningerne jo acceptere produktion af elektricitet ved en form for kernekraft. Det er ikke klart, om man kan gøre forskellen fra de nuværende reaktorer og evt. fordele så klart at det sker.  

Det er klart, at et andet af de helt store problemer med vores brug og produktion af energi, er den manglende evne til at ”gemme” elektrisk energi, bortset fra i vandkraftanlæg. Vores nuværende solcelle og vind politik har begrænsninger. Hvis vi skulle gå helt over til disse kilder, skal hele vort elektriske system ombygges (ledninger, transformatorstationer osv., gigantiske beløb), idet belastningerne bliver helt forskellige fra forudsætningerne. De blev bygget under (PhD arbejde på DTU, hvor Bornholm er gennemregnet ud fra de forudsætninger).

Med venlig hilsen
Malte Olsen