Reaktory torowe. Czy mogą być przyszłością energetyki?

Przyspieszające zmiany klimatu wymuszają na nas poszukiwanie czystszych, bardziej łaskawych dla środowiska i wydajniejszych źródeł energii. Dziś, sukcesywnie odwracając się od klasycznego węgla, stawiamy na OZE oraz energię atomową. Wielką szansą dla tej drugiej może być rozwój reaktorów wykorzystujących jako paliwo pierwiastek tor (Th), którym przyjrzymy się w tym artykule. 

W poszukiwaniu źródeł energii godnych XXI wieku

Trudno wyobrazić sobie dzisiejszy świat bez energii elektrycznej. Smartfony, laptopy, komputery i inne urządzenia, oświetlenie pomieszczeń, klimatyzacje, latarnie, elektryczne samochody… Nasze zapotrzebowanie rośnie z roku na rok, wciąż jednak blisko 80% konsumowanej na świecie energii pochodzi ze spalania paliw kopalnych, takich jak węgiel, ropa lub gaz. Są to paliwa nieodnawialne, których użycie powoduje emisję dwutlenku węgla i ogromnej ilości szkodliwych substancji, a przez to ma bardzo negatywny wpływ nasze zdrowie i klimat.

Oczywiście, rozwiązaniem tego problemu może być energia odnawialna. Elektrownie wiatrowe, wodne lub słoneczne są jednak kosztowne, wymagające specyficznych warunków (np. obecności rzeki i możliwości utworzenia zbiornika retencyjnego w przypadku elektrowni wodnych, dużego nasłonecznienia danego obszaru w przypadku elektrowni słonecznych), a także niepewne – wiatr nie wieje przecież cały czas, podobnie jak nasłonecznienie nie jest stałe w przeciągu całego roku. Najpewniej minie jeszcze wiele lat, zanim ludzkość będzie mogła rzeczywiście zacząć czerpać większość energii z odnawialnych źródeł.




Wciąż najlepszy bilans oferują elektrownie atomowe, które nie są trapione problemami z niestabilnością pozyskiwania energii i zależnością od warunków geograficznych jak ma to miejsce w przypadku OZE, nie emitują szkodliwych substancji do atmosfery, a koszt ich funkcjonowania jest relatywnie niski. Energia atomowa nie jest jednak pozbawiona wad – niebezpieczne odpady promieniotwórcze trzeba jakoś składować i przetwarzać. Dodatkowo, opinia publiczna ma w pamięci wypadki, które zdarzyły się w Czarnobylu i Fukushimie, choć strach przed atomem jest z pewnością przesadzony. Elektrownie atomowe są więc czyste, ale niebezpieczne.

I tu na scenie pojawia się tor, a dokładniej jedyny z jego naturalnych izotopów: tor-232. Wykorzystanie go w odpowiednio skonstruowanych reaktorach mogłoby pozbawić energię atomową wady w postaci wysokiego ryzyka skażenia w razie awarii zachowując zaletę – czystość.

Reaktory torowe – przyszłość energetyki? 

Tor jest radioaktywnym aktynowcem odkrytym w 1828 roku przez pochodzącego ze Szwecjic hemika Jönsa Jacoba Berzeliusa, stąd też jego nazwa nawiązująca do nordyckiego boga burzy i piorunów – Thora. Posiada on 90 protonów i pojawia się w środowisku naturalnym niemalże wyłącznie jako izotop ze 142 neutronami. W układzie okresowym znajdziemy go dwie pozycje przed wykorzystywanym powszechnie w konwencjonalnych reaktorach atomowych uranem.

W porównaniu do swojego pobratymca, uranu, tor charakteryzuje się o wiele większą koncentracją energii – 1 tona toru pozwala pozyskać z niej tyle energii, co z 35 ton uranu, nie mówiąc już o węglu, którego potrzeba byłoby aż 4 miliony ton. Szacuje się także, że zasoby toru na świecie są sześciokrotnie większe niż zasoby uranu i względnie łatwe do wydobycia.

W reaktorze torowym izotop tor-232 jest bombardowany neutronami, w wyniku czego powstaje uran-233. Ten izotop uranu jest syntetyczny, tj. nie występuje naturalnie w przyrodzie. Co ciekawe, zupełnie nie nadaje się on do konstruowania bomb atomowych – jest to prawdopodobnie jeden powodów, dla których Stany Zjednoczone porzuciły koncepcję wykorzystania toru do produkcji energii w elektrowniach atomowych w latach 60. ubiegłego wieku. Postawienie na powszechnie wykorzystywany do dziś uran-235 umożliwiało użycie produktów ubocznych do rozwoju broni atomowej.

 

Tor jest błyszczącym i kowalnym metalem o niskiej radioaktywności, w przeciwieństwie do bardzo trudnego w przechowywaniu wzbogaconego uranu wykorzystywanego dziś w elektrowniach. Wydobycie tego ostatniego niesie ze sobą znaczne ryzyko dla pracowników kopalni.

Szczególne problemy sprawia magazynowanie odpadów z konwencjonalnych elektrowni atomowych, wysoce radioaktywnych, których połowicznego rozpadu wynosi 100 tysięcy lat. Dla toru natomiast jest to znacznie krótsze 300 lat ze znacznie mniejszym rykiem skażenia ze względu na wspomnianą już niższą radioaktywność. Według niektórych wyliczeń, reaktor torowy może wytwarzać jedynie 0,6% odpadów w porównaniu do reaktorów wykorzystujących uran-235.

W koncepcyjnych reaktorach torowych tor znajduje się w formie ciekłej, rozpuszczony w miksturze fluorków (LFTR) lub soli (TMSR). Pełni więc zarówno rolę paliwa, jak i chłodziwa jednocześnie, sam z siebie zmniejszając postęp reakcji w razie wzrostu temperatury. Przekłada się to na znacznie wyższy poziom bezpieczeństwa w porównaniu z reaktorami konwencjonalnymi – ryzyko stopienia się rdzenia właściwie nie występuje.

Same zalety? Niestety nie. 

Prowadzone przez wiele krajów projekty budowy reaktorów wykorzystujących tor jako paliwo znajdują się we wczesnych fazach, dalekich od realnego wykorzystania w energetyce. Opracowywanie zupełnie nowej, prekursorskiej infrastruktury powoduje także konieczność ponoszenia olbrzymich kosztów, co może skutecznie zniechęcić do kontynuowania prac badawczych. Prawdziwy koszt funkcjonowania elektrowni torowych wciąż jest natomiast nieznany i trudny do ustalenia. Podobnie nieznane są potencjalne trudne do rozwiązania problemy, które mogą dać o sobie znać dopiero w późniejszych fazach projektów.

Podsumowanie 

Tor jest z pewnością źródłem energii z wielkim potencjałem, a reaktory torowe mogłyby w przyszłości zastąpić te wykorzystujące uran. Nie zanieczyszczają one atmosfery, a w porównaniu do dzisiejszych reaktorów ilość i niebezpieczeństwo odpadów, a także zagrożenia związane z możliwością awarii reaktora są znacznie mniejsze. Z toru można także pozyskać więcej energii, jak i samego pierwiastka mamy na planecie sześciokrotnie więcej.

Czytaj więcej: “Stopa słonia” w Czarnobylu – najniebezpieczniejszy obiekt na świecie. 

Jeśli więc badania nad reaktorami torowymi zakończą się sukcesem, być może tor stanie się właściwym rozwiązaniem, odpowiedzią na rosnące zapotrzebowanie na energię połączone z koniecznością zmniejszenia emisji szkodliwych substancji do atmosfery i zachowania bezpieczeństwa.

Total
0
Shares

Brak połączenia z internetem