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Il disastro di Fukushima ci ha ricordato tutti i pericoli insiti nei reattori nucleari alimentati all’uranio. Le notizie fresche di questo mese sulla continua lotta della Tepco per contenere e raffreddare le barre di combustibile evidenziano quanto siano energetiche le reazioni di fissione dell’uranio e quanto sia difficile controllarle., Naturalmente, questo livello di energia è esattamente il motivo per cui usiamo l’energia nucleare-è incredibilmente efficiente come fonte di energia, e crea pochissime emissioni e porta un lodevole record di sicurezza per l’avvio.
Questa conversazione – “nucleare buono ma uranio pericoloso” – porta regolarmente a una domanda molto buona: che dire del torio? Torio si trova due punti a sinistra di uranio sulla tavola periodica, nella stessa riga o serie. Elementi della stessa serie condividono caratteristiche. Con uranio e torio, la somiglianza chiave è che entrambi possono assorbire neutroni e trasmutare in elementi fissili.,
Ciò significa che il torio potrebbe essere usato per alimentare reattori nucleari, proprio come l’uranio. E come i sostenitori del combustibile perdente vi diranno felicemente, il torio è più abbondante in natura dell’uranio, non è fissile da solo (il che significa che le reazioni possono essere fermate quando necessario), produce prodotti di scarto meno radioattivi e genera più energia per tonnellata.
Allora perché mai stiamo usando l’uranio? Come forse ricorderete, la ricerca sulla meccanizzazione delle reazioni nucleari è stata inizialmente guidata non dal desiderio di produrre energia, ma dal desiderio di produrre bombe., Il progetto Manhattan da 2 miliardi di dollari che ha prodotto la bomba atomica ha scatenato un’ondata mondiale di ricerca nucleare, la maggior parte finanziata dai governi coinvolti nella guerra fredda. E qui arriviamo ad esso: i reattori al torio non producono plutonio, che è quello che serve per fare una bomba atomica.
Che ironia. Il fatto che i reattori al torio non potessero produrre combustibile per le armi nucleari significava che il combustibile migliore del reattore aveva poca importanza, eppure oggi ci piacerebbe essere in grado di distinguere chiaramente i reattori nucleari di un paese dal suo programma di armi.,
Nel mondo post-guerra fredda, c’è qualche speranza per il torio? Forse, ma non correre al tuo broker appena ancora.
Il reattore di uranio
Il ciclo tipico del combustibile nucleare inizia con il minerale di uranio raffinato, che è per lo più U238 ma contiene dal 3% al 5% U235. La maggior parte dell’uranio naturale è U238, ma questo isotopo comune non subisce la fissione – che è il processo per cui il nucleo si divide e rilascia enormi quantità di energia. Al contrario, l’U235 meno diffuso è fissile., Come tale, per rendere il combustibile del reattore dobbiamo spendere una notevole energia arricchendo yellowcake, per aumentare la sua percentuale di U235.
Una volta nel reattore, U235 inizia a dividere e rilasciare neutroni ad alta energia. L’U238 non si limita a stare a guardare, tuttavia; si trasforma in altri elementi fissili. Quando un atomo di U238 assorbe un neutrone, trasmuta in U239 di breve durata, che decade rapidamente in nettunio-239 e poi in plutonio-239, quel sottoprodotto adorabile e weaponizable.
Quando il contenuto U235 brucia fino a 0.,3%, il combustibile viene speso, ma contiene alcuni isotopi molto radioattivi di americio, tecnezio e iodio, oltre al plutonio. Questo combustibile di scarto è altamente radioattivo e i colpevoli – questi isotopi ad alta massa-hanno emivita di molte migliaia di anni. In quanto tali, i rifiuti devono essere ospitati per un massimo di 10.000 anni, chiusi dall’ambiente e da chiunque voglia arrivare al plutonio per motivi nefasti.,
La cosa del torio
I vantaggi del torio iniziano dal momento in cui viene estratto e purificato, in quanto tutto tranne una traccia di torio naturale è Th232, l’isotopo utile nei reattori nucleari. Questo è molto meglio del 3-5% di uranio che si presenta nella forma di cui abbiamo bisogno.
Poi c’è il lato di sicurezza delle reazioni al torio. A differenza di U235, il torio non è fissile. Ciò significa che non importa quanti nuclei di torio si imballano insieme, non inizieranno da soli a dividersi ed esplodere., Se vuoi fare in modo che i nuclei di torio si dividano, però, è facile: inizi semplicemente a lanciare neutroni contro di loro. Quindi, quando hai bisogno che la reazione si fermi, spegni semplicemente la fonte dei neutroni e l’intero processo si spegne, semplice come una torta.
Ecco come funziona. Quando Th232 assorbe un neutrone diventa Th233, che è instabile e decade in protattinio-233 e poi in U233. Questo è lo stesso isotopo di uranio che usiamo nei reattori ora come combustibile nucleare, quello che è fissile da solo., Fortunatamente, è anche relativamente longevo, il che significa che a questo punto del ciclo il combustibile irradiato può essere scaricato dal reattore e l’U233 separato dal torio rimanente. L’uranio viene poi immesso in un altro reattore tutto da solo, per generare energia.
L’U233 fa il suo dovere, dividendosi e rilasciando neutroni ad alta energia. Ma non c’è un mucchio di U238 seduti vicino. Ricorda, con i reattori all’uranio è l’U238, trasformato in U239 assorbendo alcuni di quei neutroni ad alta quota, che produce tutti i prodotti di scarto altamente radioattivi., Con il torio, l’U233 è isolato e il risultato è molto meno sottoprodotti altamente radioattivi e longevi. Le scorie nucleari di torio rimangono radioattive solo per 500 anni, invece di 10.000, e c’è da 1.000 a 10.000 volte meno per cominciare.
I leader del torio
I ricercatori hanno studiato cicli di carburante a base di torio per 50 anni, ma l’India guida il gruppo quando si tratta di commercializzazione., Poiché ospita un quarto delle riserve di torio conosciute al mondo e in particolare manca di risorse di uranio, non sorprende che l’India preveda di soddisfare il 30% della sua domanda di elettricità attraverso reattori a base di torio entro il 2050.
Nel 2002, l’agenzia di regolamentazione nucleare indiana ha emesso l’approvazione per avviare la costruzione di un prototipo elettrico di reattore veloce da 500 megawatt, che dovrebbe essere completato quest’anno. Nel prossimo decennio, la costruzione inizierà su altri sei di questi reattori ad alta velocità, che “riproducono” U233 e plutonio da torio e uranio.,
Il lavoro di progettazione è anche in gran parte completo per il primo Advanced Heavy Water Reactor (AHWR) dell’India, che coinvolgerà un reattore alimentato principalmente da torio che è passato attraverso una serie di test in replica in scala reale. Il più grande ostacolo al momento è trovare una posizione adatta per l’impianto, che genererà 300 MW di elettricità. I funzionari indiani dicono che stanno puntando ad avere l’impianto operativo entro la fine del decennio.
La Cina è l’altra nazione con un fermo impegno a sviluppare il potere del torio., All’inizio del 2011, l’Accademia cinese delle Scienze ha lanciato un importante programma di ricerca e sviluppo sulla tecnologia Liquid Fluoride Thorium Reactor (LFTR), che utilizza U233 che è stato allevato in una coperta di sale di torio liquido. Questa coperta di sale fuso diventa meno densa all’aumentare delle temperature, rallentando la reazione in una sorta di presa di sicurezza incorporata. Questo tipo di reattore al torio ottiene la massima attenzione nel mondo del torio; Il programma di ricerca cinese è in gara con programmi simili anche se più piccoli in Giappone, Russia, Francia e Stati Uniti.,
Esistono almeno sette tipi di reattori che possono utilizzare il torio come combustibile nucleare, cinque dei quali sono entrati in funzione ad un certo punto. Molti sono stati abbandonati non per motivi tecnici, ma a causa di una mancanza di interesse o di finanziamento della ricerca (colpa ancora una volta la guerra fredda). Quindi esistono progetti collaudati per reattori a base di torio e hanno bisogno di un certo supporto.
Beh, forse un bel po ‘ di supporto. Una delle maggiori sfide nello sviluppo di un reattore al torio è trovare un modo per fabbricare il combustibile economicamente., Fare biossido di torio è costoso, in parte perché il suo punto di fusione è il più alto di tutti gli ossidi, a 3.300° C. Le opzioni per generare la raffica di neutroni necessari per dare il via alla reazione regolarmente scendere a uranio o plutonio, portando almeno una parte del problema cerchio completo.
E mentre l’India sta certamente lavorando sul torio, non tutte le sue uova sono in quel cesto. L’India ha 20 reattori nucleari a base di uranio che producono 4.385 MW di elettricità già in funzione e ne ha altri sei in costruzione, 17 previsti e 40 proposti., Il paese ottiene oggetti di scena per il suo interesse per il torio come una soluzione energetica nostrana, ma la maggior parte del suo denaro nucleare sta ancora andando verso l’uranio tradizionale. La Cina è esattamente nella stessa situazione – mentre promuove i suoi sforzi nella gara LFTR, i suoi grandi dollari sono dietro reattori di uranio. La Cina ha solo 15 reattori in funzione ma ne ha 26 in costruzione, 51 pianificati e 120 proposti.
La linea di fondo
Il torio è tre volte più abbondante in natura dell’uranio. Tutto tranne una traccia del torio del mondo esiste come isotopo utile, il che significa che non richiede arricchimento., I reattori a base di torio sono più sicuri perché la reazione può essere facilmente interrotta e perché l’operazione non deve avvenire a pressioni estreme. Rispetto ai reattori ad uranio, i reattori al torio producono molto meno rifiuti e i rifiuti che vengono generati sono molto meno radioattivi e molto più brevi.
Per finire, il torio sarebbe anche la soluzione ideale per consentire a paesi come l’Iran o la Corea del Nord di avere energia nucleare senza preoccuparsi se i loro programmi nucleari siano una copertura per lo sviluppo di armi-una preoccupazione con cui siamo fin troppo familiari al momento.,
Quindi, dovremmo esaurire e investire in torio? Purtroppo no. Per uno, ci sono pochissimi veicoli di investimento. La maggior parte della ricerca e dello sviluppo del torio è condotta da gruppi di ricerca nazionali. C’è una società quotata in borsa che lavora per sviluppare combustibili a base di torio, chiamato Lightbridge Corp. Lightbridge ha il vantaggio di essere un primo motore nella zona, ma il rovescio della medaglia la scarsità di concorrenti è un buon segno che è semplicemente troppo presto.
Se non fosse stato per il desiderio apparentemente insaziabile dell’umanità di combattere, il torio sarebbe stato il combustibile nucleare preferito al mondo., Sfortunatamente, la guerra fredda ha spinto la ricerca nucleare verso l’uranio, e lo slancio guadagnato in quegli anni ha mantenuto l’uranio molto più avanti del suo fratello più leggero, più controllabile e più abbondante fino ad oggi. La storia è piena di esempi di una tecnologia inferiore che batte un concorrente superiore per quota di mercato, sia a causa del marketing che della geopolitica, e una volta impostato questo stadio è quasi impossibile per il secondo classificato fare un ritorno. Ricordate videoregistratori Beta, chiunque? Sul fronte tecnico hanno battuto VHS a mani basse, ma la macchina di marketing di VHS ha vinto la gara e Beta è scivolata nell’oblio., I reattori al torio non sono proprio i videoregistratori beta del mondo nucleare, ma la sfida che affrontano è piuttosto simile: è dannatamente difficile spodestare il campione in carica.
Marin ha un track record invidiabile nel settore dell’uranio, con una corrente pick up quasi 1,600% da quando ha raccomandato per la prima volta ai suoi abbonati 39 mesi fa. Ora sta prendendo di mira una società poco conosciuta che possiede una tecnologia di recupero del petrolio che potrebbe premiare gli investitori con guadagni simili.
