Kongres amerykański rozważa zastosowanie toru w energetyce jądrowej

Kongres amerykański rozważa zastosowanie toru w energetyce jądrowej

Senatorowie kilku zachodnich stanów USA pracują nad ustawą umożliwiającą rozszerzenie badań dotyczących zastosowania toru, jako paliwa w reaktorach jądrowych. Politycy dostrzegają zalety toru, którego użycie w cyku paliwowym umożliwia zmniejszenie ilości odpadów radioaktywnych i nie powoduje powstania substancji umożliwiających produkcję broni jądrowej.

Znawcy tematu twierdzą, że technologia wykorzystująca tor jako paliwo energetyczne ma realną przyszłość. Sugerują również, że w USA potrzebne jest odpowiednie wsparcie legislacyjne dające podstawy do tworzenia nowych struktur w ramach Departamentu Energetyki (DOE) oraz Komisji Regulacji Energetyki Atomowej (Nuclear Regulatory Commission).

Wprowadzenie toru do komercyjnego użytku w reaktorach atomowych wiąże się z przeanalizowaniem na nowo całego cyklu paliwowego mającego miejsce w dzisiejszych elektrowniach atomowcy w USA i w innych krajach.

Bieżący cykl paliwowy rozpoczyna się od przygotowania materiału paliwowego, którego głównym składnikiem jest tlenek uranu wzbogacany rozszczepialnym izotopem uranu U235. Rozszczepienie uranu w reaktorze jądrowym generuje olbrzymie ilości ciepła, które są wykorzystywane do wytworzenia pary i napędu turbin. Efektem ubocznym procesu jest powstanie radioaktywnej mieszanki produktów rozszczepialnych, w skład której wchodzi m.in. pluton, który może być użyty do produkcji broni atomowej. Inne uzyskane produkty rozszczepialne spowalniają reakcję łańcuchową w reaktorze i powodują, że należy wymieniać wkłady uranowe co 1 lub 2 lata. Zużyte odpady są transportowane na miejsce składowania, gdzie pozostają do momentu zaniku promieniowania. Aktualnie składowanie odpadów stanowi coraz większy problem, ze względu na potrzebę ciągłego monitoringu i ograniczoną pojemność składowisk. Zastosowanie toru w cyklu paliwowym może realnie wpłynąć na zmniejszenie ilości odpadów radioaktywnych.

Jedna z koncepcji użycia toru w reakcjach atomowych została opracowana w 1992 roku przez Alvina Radkowsky, projektanta reaktorów atomowych dla marynarki wojennej Stanów Zjednoczonych. W procesie tym wykorzystuje się jako paliwo zarówno uran jak i tor co w efekcie pozwala na dłuższe eksploatowanie paliwa w reaktorze i produkowanie znacznie mniej toksycznych odpadów. Sam tor nie może wejść w reakcję łańcuchową, dlatego wkład paliwowy reaktora stanowią dwa rodzaje prętów. Dzięki podtrzymaniu reakcji przez izotop uranu U235, wkład paliwowy może absorbować neutrony i utworzyć inny rozszczepialny izotop uranu U233, który z kolei może być źródłem reakcji rozszczepienia jąder atomowych, przez co zmniejsza się ogólna ilość zużytego paliwa uranowego.

Seth Grae prezes firmy Thorium Power lobującej na rzecz zastosowania toru w elektrowniach jądrowych podkreśla, że hybrydowe paliwo zostało zaprojektowane jako zamiennik wkładów uranowych, używanych powszechnie w reaktorach wodno-ciśnieniowych na całym świecie. Według Grae, dostosowanie istniejący reaktorów do zastosowania w nich nowego rodzaju paliwa wymaga stosunkowo niewielkich modyfikacji. Najważniejsze jest przystosowanie układu ładowania paliwa do selektywnego manipulowania wkładami, tak aby umożliwić oddzielną wymianę wkładów uranowych. Większość wkładów wykonanych z toru pozostaje w rdzeniu reaktora przez okres 9 lat. Pręty uranowe wymagają natomiast znacznie częstszej wymiany.

Firma Thorium Power zaplanowała trzyletnie testy nowego systemu, które mają rozpocząć się w reaktorach ciśnieniowych w Rosji. Testy te będą przeprowadzone w kooperacji z rosyjskim Instytutem Kurczatowa. Instytut przeprowadził do tej pory 4 letnie testy materiałów dostarczanych przez Thorium Power, co umożliwiło m.in. opracowanie 3,5 metrowych prętów uranowo-cyrkonowych używanych w rosyjskich reaktorach.

(am)