Renere atomkraft?

Senatorer, der repræsenterer flere vestlige stater, herunder Utahs Orrin Hatch og Senatets flertalsleder Harry Reid fra Nevada, arbejder på lovgivning for at fremme thorium. De siger, at det er et renere brændende brændstof til atomkraftværker, med potentialet til at halvere mængden af ​​atomaffald på højt niveau.

En renere glød: Thorium- og uranbrændstofkapsler i denne forskningsreaktor på Ruslands Kurchatov-institut kan hjælpe med at reducere affald fra eksisterende og fremtidige atomkraftværker. Kurchatov og Thorium Power, der er baseret i McLean, VA, skalerer kapslerne op til 3,5 meter brændstofstænger til brug i kommercielle kraftværker.

De er bekymrede over, at det brugte brændsel fra atomreaktorer ender i deres stater, siger Seth Grae, formand for thorium-brændselsteknologiudvikler Thorium Power , baseret i McLean, VA.

Nukleare vagthunde siger, at Thorium Powers teknologi har et reelt potentiale. Desuden siger de, at lovgivningen er nødvendig. Det ville tvinge Department of Energy (DOE) og Nuclear Regulatory Commission, som regulerer den nukleare industri, til at oprette nye kontorer hos agenturerne for at studere muligheder for thoriumbrændstof og fremme deres brug i udlandet.

Det giver meget mening i min optik, siger Thomas Cochran, der er direktør for atomprogrammet på Naturressourcers Forsvarsråd , i Washington. Han siger, at der er behov for en kongreshandling for at overvinde modstanden i DOE mod at udforske thorium.

Brug af thorium i eksisterende reaktorer betyder at genoverveje den engang gennem nukleare brændselscyklus, der anvendes i dag i de fleste lande, inklusive USA. Cyklussen starter med uranoxidbrændstof beriget med den fissile uranisotop U235. Fission af uran i en reaktor genererer varme til at drive et atomkraftværks turbiner, og det producerer en højradioaktiv blanding af fissionsnedbrydningsprodukter, herunder plutonium, der kan genvindes til fremstilling af atomvåben. Andre fissionsprodukter bremser kædereaktionen, hvilket kræver udskiftning af brændstof hvert eller hvert andet år. Det brugte brændsel fjernes og opbevares på stedet i afventning af begravelse.

DOE arbejder på et højniveauaffaldsdepot ved Yucca Mountain i Nevada. Men anlægget vil ikke åbne i mindst et årti mere, og der er ringe politisk vilje til at bygge flere sådanne steder. I mellemtiden Privat brændstofopbevaring , med base i Salt Lake City, fortsætter med et kontroversielt midlertidigt lagersted på indiansk land, med en 20-årig licens og mulighed for fornyelse. Det er noget af et mellemlanding, siger Grae.

Thorium Power blev lanceret i 1992 for at kommercialisere en proces, der reducerer mængden af ​​giftigt affald, der produceres af traditionelle reaktorer. Processen blev udviklet af den afdøde atomforsker Alvin Radkowsky, en banebrydende designer af den amerikanske flådes reaktorer og tidlige kommercielle atomkraftværker. Radkowskys ordning er afhængig af både thorium- og uranbrændstoffer, hvilket gør det mere komplekst i frontenden. Men at gøre det holder det meste af brændstoffet i reaktoren længere, og det producerer affald, der er mindre giftigt.

Hver brændstofsamling bærer en blanding af to forskellige brændstofstave. Størstedelen er stænger, der indeholder pellets af thoriumoxid. Thorium kan ikke opretholde en kædereaktion på egen hånd som U235 kan, men det kan absorbere neutroner og danne en anden fissil isotop af uran, der vil: U233. I Thorium Powers design bliver disse neutroner forsynet af de resterende stænger, som er solide legeringer af zirconium og fissilt U235-beriget uran.

Grae siger, at Thorium Powers hybridbrændstofsamlinger er designet til at fungere som drop-in-erstatninger for uranoxidbrændstof i trykvandsreaktorer, det mest almindelige reaktordesign på verdensplan. Reaktorerne kræver kun minimale modifikationer. Den vigtigste justering er brugen af ​​mere præcise kraner til at indsætte og fjerne brændstofsamlinger for at muliggøre separat udvinding af uranstængerne. Grae siger, at dette er nøglen til affaldsreduktionen, fordi det meste af thorium forbliver i reaktorkernen i ni år. (Uranstængerne, ligesom konventionelt uranoxidbrændstof, udskiftes oftere.)

Thorium Power planlægger at teste dette brændstofsystem inden for tre år med start i en trykvandsreaktor i Rusland. Testene vil blive udført i samarbejde med Kurchatov Instituttet , et nuklear forskningscenter i Moskva. Instituttet har testet udholdenheden af ​​Thorium Powers brændselsmaterialer i fire år, mens det samtidig har opskaleret en uran-zirconium-ekstruderingsproces for at producere de 3,5 meter lange stænger, der bruges i de russiske reaktorer.

Hvis stængerne holder, forventer eksperter, at Thorium Powers plan vil lykkes, fordi hybrid thorium-og-uran brændstofkonceptet allerede er bevist. Adskillige tidlige gaskølede atomreaktorer fra 1950'erne og 60'erne brugte et frø-og-kappe-brændstofskema, der konceptuelt ligner Thorium Powers. Og nogle få tidlige vandkølede reaktorer, såsom den første reaktor i Indian Point, NY, fungerede i 1960'erne og 70'erne med brændselsstave fyldt med en thorium-uran-blanding. Imidlertid faldt thorium i unåde, da atomindustrien standardiserede omkring uran, især efter at uranbrændstof faldt til bundpris efter ulykken på Three Mile Island i 1979.

Dumpning af brændstof hvert andet år ser mindre tiltalende ud i dag, hvor uranpriserne stiger hurtigt, og højaktivt affald hober sig op ved kommercielle reaktorer i hele USA. Thoriumbrændstof reagerer også på voksende bekymring over spredning af fissile materialer, der kan bruges i atomvåben. Thoriums biprodukter producerer intens gammastråling, hvilket gør dem svære at håndtere af potentielle bombeproducenter. Thorium Power fokuserer sin markedsføringsindsats på udviklingslande i Mellemøsten, Asien og Latinamerika, der ønsker at bygge deres første reaktorer; Grae satser på, at et design, der hindrer spredning af atomvåben, vil gøre reaktorer lettere at finansiere i sådanne lande. Virksomheden søger også til Indien, som håber at kunne udnytte sine store thoriumreserver.

Udfordringen for thorium-tilhængere er, at DOE allerede går ind for et andet brændselskredsløb, der lover at reducere spild og håndtere spredningsrisici: et såkaldt lukket brændselskredsløb, hvorved kemisk oparbejdning genvinder plutonium fra brugt uranbrændsel til genbrug i konventionelle reaktorer.

Genbehandling er centralt for DOE's Globalt Nuklear Energy Partnership (GNEP), hvorved store nukleare aktører som USA vil garantere uranbrændselforsyning til lande, der lover at returnere brugt brændsel - det plutonium inden for hvilket kunne bruges til at fremstille atomvåben.

GNEP har mange kritikere, der hævder, at oparbejdning af brugt brændsel vil være dyrt, vil øge snarere end begrænse risikoen for omledning af fissile materialer, og vil gøre lidt for at reducere højaktivt affaldsmængder. DOE's plan er at brænde genvundet plutonium ved at blande det med uran. Dette giver et varmere og mere giftigt brugt brændsel, som kun kan brændes i forædlingsreaktorer. Disse reaktorer har til dato vist sig umulige i kommerciel skala. (Se den bedste nukleare løsning.)

Grae insisterer på, at Thorium Power i det lange løb kan drage fordel af øget oparbejdning, fordi dets brændstofsystem giver et bedre udløb for det genvundne plutonium: at erstatte uran som neutronkilde for Thorium Powers thorium-brændstofstænger. I 2005 vurderede atomteknologigiganten Westinghouse Thorium Powers system som en mulighed for afbrænding af overskydende militærplutonium, og virksomheden forudsagde, at dette ville være væsentligt billigere, hurtigere og mere effektivt end afbrænding af plutonium med uran.

skjule