Поскольку изменение климата делает планету менее приятной для жизни, все больше внимания уделяется атомной энергетике. Солнечная и ветровая энергия могут помочь сократить выбросы парниковых газов, но если будет найдено решение проблемы изменения климата, ядерная энергия, вероятно, станет его частью.
Хотя ядерная энергетика не производит газов, изменяющих климат, которые создают проблемы с другими источниками электроэнергии, она несет в себе определенные риски. Во-первых, утилизация радиоактивных отходов атомных электростанций представляет собой сложную проблему - что делать с такими опасными побочными продуктами? Кроме того, что произойдет, если ядро расплавится и создаст экологическую катастрофу, как это произошло в Чернобыле, Украина, в 1986 году? Есть и другие опасения, но, учитывая наше нынешнее энергетическое затруднительное положение, есть много причин продолжать усердно работать над тем, чтобы сделать ядерную энергетику более безопасной.
Ядерные реакторы работают за счет деления, цепной ядерной реакции, в которой атомы расщепляются для получения энергии (или, в случае ядерных бомб, мощный взрыв).
«Во всем мире эксплуатируется около 450 ядерных реакторов, и всем им требуется топливо», - говорит в электронном письме Стив Кран, профессор кафедры гражданского и экологического строительства Университета Вандербильта. Он отметил, что по большей части эти реакторы работают на уране-235 (U-235), а страны, которые частично перерабатывают топливо - Франция, Россия и некоторые другие страны - подмешивают рециклированный плутоний-239, чтобы получить так называемый смешанный -оксидное топливо.
Плутоний является побочным продуктом отработанного топлива ядерного реактора и может служить основой для переработки ядерного топлива из современных ядерных реакторов, как это делается во Франции и некоторых других странах. Однако он очень токсичен и является наиболее часто используемым материалом для ядерного оружия, что является одной из причин, по которой ученые продолжают изучать другие варианты.
Что такое торий?
Некоторые ученые считают, что элемент торий является решением наших проблем с атомной энергетикой. Торий - слегка радиоактивный, относительно распространенный металл - примерно такой же распространенный, как олово, и более распространенный, чем уран. Он также широко распространен, особенно в Индии, Турции, Бразилии, США и Египте.
Но важно отметить, что торий не является топливом, как уран. Разница в том, что уран является «делящимся», что означает, что он вызывает устойчивую цепную реакцию, если вы можете получить достаточное количество урана в одном месте за один раз. Торий, с другой стороны, не делящийся - это то, что ученые называют «фертильным», что означает, что если вы бомбардируете торий нейтронами (по сути, запускаете его в реакторе, работающем на таком материале, как уран), он может превратиться в изотоп урана. уран-233, который является делящимся и пригодным для производства энергии.
Торий плюсы и минусы
Торий использовался в некоторых из самых ранних ядерно-физических экспериментов - с ним работали Мария Кюри и Эрнест Резерфорд. Уран и плутоний стали более активно ассоциироваться с ядерными процессами во время Второй мировой войны, потому что они обеспечили самый простой путь к созданию бомб.
Для производства электроэнергии торий имеет некоторые реальные преимущества. Уран-233, полученный из тория, является более эффективным топливом, чем уран-235 или плутоний, и его реакторы могут с меньшей вероятностью расплавиться, поскольку они могут работать при более высоких температурах. Кроме того, во время работы реактора производится меньше плутония, и некоторые ученые утверждают, что ториевые реакторы могут уничтожить тонны опасного плутония, которые были созданы и накоплены с 1950-х годов. Мало того, некоторые ученые считают парк реакторов, работающих на тории и уране-233, более устойчивыми к распространению, поскольку необходимы более сложные технологии для выделения урана-233 из отходов и использования его для изготовления бомб.
Однако у тория есть и недостатки. Во-первых, торий и уран-233 более опасны для химической обработки. По этой причине с ними труднее работать. Также сложнее изготовить топливные стержни из урана-233. Кроме того, как отмечалось ранее, торий не является топливом.
«Если мы собираемся обеспечивать нашу планету топливным циклом, в котором используются торий и уран-233, в других типах реакторов должно быть произведено достаточное количество урана-233 для подпитки первоначальных реакторов на уране-233», - говорит Кран.. «Если это может быть достигнуто, методы химической обработки тория-232 и урана-233 и изготовления из них топлива достаточно хорошо известны; однако необходимо построить оборудование для выполнения этих процессов».
Использование тория для получения энергии
Торий можно использовать в производстве энергии несколькими способами. В настоящее время изучается один из способов - использовать твердое топливо на основе тория/урана-232 в обычном реакторе с водяным охлаждением, аналогичном современным электростанциям на основе урана. Фактически более 20 реакторов по всему миру эксплуатируются с топливом из тория и урана-233. Еще одна перспектива, которая была захватывающей для ученых и сторонников ядерной энергетики, - это реактор на расплавленной соли. На этих установках топливо растворяется в жидкой соли, которая также служит теплоносителем для реактора. У соли высокая температура кипения, поэтому они могут быть более эффективными при выработке электроэнергии, и даже огромные скачки температуры не приведут к массовым авариям на реакторах, как это произошло на Фукусиме. Может показаться, что такой реактор - это что-то из научной фантастики, но именно такой реактор эксплуатировался в США в 1960-х годах и в настоящее время строится в пустыне Гоби в Китае.
Интересно
Торий был обнаружен Йонсом Якобом Берцелиусом в 1828 году, который назвал его в честь Тора, скандинавского бога грома.