Serwis korzysta z plików cookies. Korzystanie z witryny oznacza zgodę, że będą one umieszczane w Państwa urządzeniu końcowym. Mogą Państwo zmienić ustawienia dotyczące plików cookies w swojej przeglądarce.

Dowiedz się więcej o ciasteczkach cookie klikając tutaj

Z energetyką na właściwy tor

06-01-2016 18:44 | Autor: Tadeusz Porębski
Energetyka jądrowa kojarzy nam się głównie z uranem. Coraz bliżej jest jednak dzień, kiedy głównym źródłem energii w reaktorach jądrowych stanie się inny, nieco zapomniany pierwiastek. Zasoby uranu powoli wyczerpują się, dlatego od pewnego czasu naukowcy poszukują alternatywnego paliwa mogącego napędzać elektrownie atomowe, ale nie tylko. Chodzi o pierwiastek znany pod nazwą tor. Część wewnętrznego ciepła naszej planety pochodzi z rozpadu uranu i toru.

Naukowcy stawiają tezę, że tor zawiera większą ilość energii niż uran i paliwa kopalne razem wzięte. Tor staje się w związku z tym najbardziej pożądanym paliwem. Nie bez powodu. Reaktor napędzany torem spala powstały pluton, dzięki czemu nie ma potrzeby zakopywania radioaktywnych odpadów, co korzystnie wpływa na ochronę środowiska. Tor staje się przedmiotem zainteresowania energetyków, ponieważ po przemianie w uran-233 staje się surowcem do produkcji paliwa dla elektrowni jądrowych.

Zasoby uranu oceniono w 2007 r. na 5,5 miliona ton, szacuje się, że wystarczą one przynajmniej na sto lat pracy obecnie istniejących reaktorów jądrowych. Pierwszy reaktor uruchomiono w Chicago w grudniu 1942 r., cztery lata po przełomowym odkryciu rozszczepienia uranu. Jego konstruktorem był włoski fizyk Enrico Fermi. Pierwszą eksperymentalną elektrownię jądrową uruchomiono w Obnińsku w ZSRR w 1954 r., a dwa lata później w Wielkiej Brytanii. Od tego czasu trwał szybki rozwój energetyki jądrowej, nieco zahamowany dwoma poważnymi wypadkami w elektrowniach we Three Mile Island (1979) oraz w Czarnobylu (1986).

Większość energetycznych reaktorów jądrowych na świecie napędzanych jest uranem wzbogaconym w 10 proc. izotopem 235U. W wyniku wychwytu neutronu przez izotop 238U powstaje pluton. Jest to tzw. cykl uranowo - plutonowy (U-Pu). W ostatnich latach wzrasta jednak zainteresowanie cyklem torowo-uranowym (Th-U), w którym powstaje inny materiał rozszczepialny, wspomniany wyżej izotop uran - 233U. Z tego względu tor, pierwiastek, którego zawartość w skorupie ziemskiej jest około trzy do czterech razy większa niż uranu, nazywany jest materiałem paliworodnym. Zastosowanie cyklu Th-U posiada wiele zalet. Dzięki produkcji izotopu 233U z toru wydłuża się okres pracy reaktora bez załadunku nowego paliwa, zmniejsza się poziom wzbogacenia paliwa w szkodliwy dla ludzi i środowiska 235U. Cykl torowo-uranowy powoduje też większe wypalenie paliwa niż w cyklu U-Pu, a produkowany podczas procesu izotop rozszczepialny 233U, dzięki powstałym silnym zanieczyszczeniom gamma promieniotwórczym, nie może być wykorzystywany jako jądrowy materiał terrorystyczny.

Tor występuje w skorupie ziemskiej około sześciokrotnie częściej niż uran. Jest to najpowszechniejszy na ziemi pierwiastek bez trwałych izotopów. Tor został odkryty w roku 1828 przez szwedzkiego chemika Jönsa Jacoba Berzeliusa. Poza opisanym wcześniej zastosowaniem jest ważnym dodatkiem stopowym, zwiększającym wysokotemperaturową wytrzymałość metali (na przykład magnezu). Stosuje się go również w czujnikach fotoelektrycznych jako dodatek stopowy do „czerwonych” elektrod wolframowych wytwarzanych metodą spawania TIG. Tlenek toru znalazł zastosowanie w wysokogatunkowych soczewkach. Tor jest potencjalnym kandydatem na paliwo jądrowe przyszłości, znacznie lepszym niż powszechnie stosowany uran. Jego zalety to m. in. fakt, że w przeciwieństwie do cyklu uranowego, gdzie 98 proc. paliwa nie ulega zużyciu i tworzy szkodliwe odpady radioaktywne, tor w niektórych typach reaktorów może zostać zużyty w całości, co eliminuje problem odpadów. Reaktor napędzany torem może z powodzeniem wykorzystywać odpady radioaktywne z tradycyjnych elektrowni uranowych.

Okazuje się, że dodanie do paliwa uranowego toru pozwala na znaczące wydłużenie kampanii paliwowej reaktora jądrowego. Dodatkowym atutem wykorzystania toru w cyklu paliwowym reaktorów energetycznych jest także znaczne zmniejszenie ilości radiotoksycznych izotopów aktynowców powstałych w paliwie torowym, a co najważniejsze – izotopu 239Pu. Największe zasoby tego cennego pierwiastka posiadają Australia (300.000 ton), Indie (290.000 ton), Norwegia (170.000 ton), USA (160.000 ton), Kanada (100.000 ton), Republika Południowej Afryki (35.000 ton) oraz Brazylia (16.000 ton). Zaawansowane badania, związane z wykorzystaniem toru, prowadzone są w Indiach, gdzie przewiduje się rozwój energetyki jądrowej w oparciu o cykl Th-U przy znacznych zasobach toru w tym kraju. W 1995 r. uruchomiono tam reaktor doświadczalny Kamini (o mocy 30 kWt). Ostatnio rząd Chin powołał grupę złożoną ze 140 naukowców z Instytutu Fizyki Nuklearnej w Szanghaju, która pracuje nad budową reaktorów mogących z powodzeniem zastąpić uran i, co najistotniejsze, pozbyć się problemów związanych z odpadami reakcji jądrowej, jak również wyeliminować skutki, jakich doświadczyły Fukushima i Czarnobyl. Szef ekipy chińskich naukowców szacuje, że jego kraj posiada zasoby tego pierwiastka w ilości wystarczającej na pokrycie zapotrzebowania na energię na kolejne... 2000 lat. Chiński rząd przyznał na początek na rozwój projektu 350 mln USD. Liczba naukowców ma wkrótce zwiększyć się  do 750.

Rządy Wielkiej Brytanii i USA z uwagą przyglądają się przedsięwzięciu realizowanym na Dalekim Wschodzie. Amerykanie dowiedli bowiem, że tor jest 200 razy bardziej efektywny od uranu i całkowicie bezpieczny. Szacuje się, że aby wyprodukować energię na potrzeby naszego globu rocznie zużywa się na świecie 5 mld ton węgla, 31 mld ton ropy, 5 trylionów metrów sześciennych gazu, 65 tys. ton uranu. Jeżeliby użyć toru, potrzebowalibyśmy jedynie 5 tys ton.  Dodatkowo nie mielibyśmy zagrożeń w postaci akumulacji odpadów radioaktywnych i katastrof ekologicznych, takich jak w Czarnobylu i Fukuszimie.

Mimo że Polska nie jest atomowym potentatem, my także prowadzimy prace badawcze w dziedzinie energetyki jądrowej. Narodowe Centrum Badań Jądrowych pod Warszawą eksploatuje jedyny w Polsce reaktor badawczy „Maria”. Od kwietnia 2009 r. realizowany tam jest projekt „Analiza efektów wykorzystania toru w jądrowym reaktorze energetycznym” (Thorium Project), finansowany z Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka. Nie mamy wyjścia, bowiem zgodnie z unijnymi dyrektywami i postanowieniami ostatniego Szczytu Klimatycznego musimy szybko wprowadzić znaczące zmiany do polskiej polityki energetycznej. Chodzi głównie o odejście od gospodarki opartej na węglu. Unia chce złożyć propozycję redukcji co najmniej o 40 proc. emisji CO2 do 2030 r. Francuzi proponują nam budowę elektrowni jądrowej wraz z pełnym systemem obsługi – od produkcji paliwa jądrowego po jego składowanie. Udziałem w budowie elektrowni u nas interesują się także Amerykanie, Japończycy, Koreańczycy i Kanadyjczycy. Moim skromnym zdaniem jest to pewnego rodzaju ucieczka od uranu i próba sprzedania przestarzałych technologii środkowoeuropejskim bantustanom. Świat myśli w dziedzinie energetyki jądrowej 50 lat naprzód, więc nie dajmy się nabierać skupując starzyznę, jak np. czołgi Leopard, stare amerykańskie fregaty, czy przestarzałe myśliwce F-16. Może należy zacząć kolaborować z Chinami lub Indiami i iść w kierunku wybudowania w Polsce 100 proc. bezpiecznej i efektywnej elektrowni atomowej opartej na torze, paliwie przyszłości.

Źródło: Internet     

Wróć