La generación de energía nuclear basada en torio se alimenta principalmente de la fisión nuclear del isótopo uranio-233 producido a partir del elemento fértil torio . Un ciclo de combustible de torio puede ofrecer varias ventajas potenciales sobre un ciclo de combustible de uranio [Nota 1] , incluida la abundancia mucho mayor de torio que se encuentra en la Tierra, propiedades de combustible físicas y nucleares superiores y una producción reducida de desechos nucleares. Una ventaja del combustible de torio es su bajo potencial de armamento; es difícil convertir en armas el uranio-233/ 232 y el plutonio-238 isótopos que se consumen en gran parte en los reactores de torio.
Entre 1999 y 2021, el número de reactores de torio operativos en el mundo ha aumentado de cero, [1] a un puñado de reactores de investigación, [2] a planes comerciales para producir reactores de torio a gran escala para su uso como centrales eléctricas en a escala nacional. [3] [4] [2]
Algunos creen que el torio es clave para desarrollar una nueva generación de energía nuclear más limpia y segura. [5] En 2011, un grupo de científicos del Instituto de Tecnología de Georgia evaluó la energía a base de torio como "una solución de más de 1000 años o un puente de calidad bajo en carbono hacia fuentes de energía verdaderamente sostenibles que resuelven una gran parte del impacto ambiental negativo de la humanidad". [6] Sin embargo, el desarrollo de la energía del torio tiene importantes costos de puesta en marcha. El desarrollo de reactores reproductores en general (incluidos los reactores de torio, que son reproductores por naturaleza) aumentará las preocupaciones sobre la proliferación.
Después de estudiar la viabilidad del uso de torio, los científicos nucleares Ralph W. Moir y Edward Teller sugirieron que la investigación nuclear de torio debería reiniciarse después de un cierre de tres décadas y que debería construirse una pequeña planta prototipo. [7] [8] [9]
Antecedentes y breve historia
Después de la Segunda Guerra Mundial, se construyeron reactores nucleares a base de uranio para producir electricidad. Estos eran similares a los diseños de reactores que producían material para armas nucleares. Durante ese período, el gobierno de los Estados Unidos también construyó un reactor de sal fundida experimental utilizando combustible U-233, el material fisible creado al bombardear el torio con neutrones. El reactor MSRE, construido en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge , funcionó de manera crítica durante aproximadamente 15.000 horas entre 1965 y 1969. En 1968, el premio Nobel y descubridor del plutonio , Glenn Seaborg , anunció públicamente a la Comisión de Energía Atómica , de la que era presidente, que el reactor a base de torio se había desarrollado y probado con éxito. [10]
En 1973, sin embargo, el gobierno de Estados Unidos se decidió por la tecnología del uranio y suspendió en gran medida la investigación nuclear relacionada con el torio. Las razones fueron que los reactores alimentados con uranio eran más eficientes, la investigación estaba probada y se consideró que la proporción de reproducción del torio era insuficiente para producir suficiente combustible para apoyar el desarrollo de una industria nuclear comercial. Como escribieron más tarde Moir y Teller, "La competencia se redujo a un reactor reproductor rápido de metal líquido (LMFBR) en el ciclo de uranio-plutonio y un reactor térmico en el ciclo de torio-233U, el reactor reproductor de sales fundidas. El LMFBR tenía un mayor tasa de reproducción ... y ganó la competencia ". En su opinión, la decisión de detener el desarrollo de reactores de torio, al menos como opción de respaldo, "fue un error excusable". [7]
El escritor científico Richard Martin afirma que el físico nuclear Alvin Weinberg , director de Oak Ridge y principal responsable del nuevo reactor, perdió su trabajo como director porque defendió el desarrollo de reactores de torio más seguros. [11] [12] El propio Weinberg recuerda este período:
[El congresista] Chet Holifield estaba claramente exasperado conmigo, y finalmente soltó: "Alvin, si estás preocupado por la seguridad de los reactores, entonces creo que puede que sea hora de que dejes la energía nuclear". Estaba sin palabras. Pero era evidente para mí que mi estilo, mi actitud y mi percepción del futuro ya no estaban en sintonía con los poderes dentro de la AEC. [13]
Martin explica que la falta de voluntad de Weinberg para sacrificar energía nuclear potencialmente segura en beneficio de usos militares lo obligó a retirarse:
Weinberg se dio cuenta de que se podía usar torio en un tipo de reactor completamente nuevo, uno que no tendría ningún riesgo de fusión. ... su equipo construyó un reactor en funcionamiento ... y pasó el resto de su mandato de 18 años tratando de hacer del torio el corazón del esfuerzo de energía atómica de la nación. El fallo. Ya se habían establecido reactores de uranio, y Hyman Rickover , director de facto del programa nuclear de Estados Unidos, quería el plutonio de las plantas nucleares de uranio para fabricar bombas. Cada vez más apartado, Weinberg finalmente fue expulsado en 1973. [14]
A pesar de la historia documentada de la energía nuclear de torio, muchos de los expertos nucleares actuales no lo sabían. Según Chemical & Engineering News , "la mayoría de las personas, incluidos los científicos, apenas han oído hablar del elemento de metales pesados y saben poco sobre él", y señaló un comentario de un asistente a la conferencia de que "es posible tener un doctorado en nuclear tecnología de reactores y no sé sobre la energía del torio ". [15] El físico nuclear Victor J. Stenger , por ejemplo , se enteró por primera vez en 2012:
Me sorprendió enterarme recientemente de que tal alternativa había estado disponible para nosotros desde la Segunda Guerra Mundial, pero no la seguimos porque carecía de aplicaciones de armas. [dieciséis]
Otros, incluido el ex científico de la NASA y experto en torio Kirk Sorensen, coinciden en que "el torio fue el camino alternativo que no se tomó". [17] [18] : 2 Según Sorensen, durante una entrevista documental, afirma que si Estados Unidos no hubiera descontinuado su investigación en 1974, podría haber "probablemente logrado la independencia energética alrededor del 2000". [19]
Posibles beneficios
La Asociación Nuclear Mundial explica algunos de los posibles beneficios [20]
El ciclo del combustible de torio ofrece enormes beneficios de seguridad energética a largo plazo, debido a su potencial para ser un combustible autosuficiente sin la necesidad de reactores de neutrones rápidos. Por tanto, es una tecnología importante y potencialmente viable que parece capaz de contribuir a la construcción de escenarios energéticos nucleares creíbles a largo plazo. [21]
Moir y Teller están de acuerdo, señalando que las posibles ventajas del torio incluyen "la utilización de un combustible abundante, la inaccesibilidad de ese combustible para los terroristas o para el desvío al uso de armas, junto con buenas características económicas y de seguridad". [7] El torio se considera la "fuente de energía más abundante, más fácilmente disponible, más limpia y más segura en la Tierra", agrega el escritor científico Richard Martin. [18] : 7
- El torio es tres veces más abundante que el uranio y casi tan abundante como el plomo y el galio en la corteza terrestre. [22] La Thorium Energy Alliance estima que "hay suficiente torio solo en los Estados Unidos para alimentar al país a su nivel de energía actual durante más de 1.000 años". [21] [22] "Estados Unidos ha enterrado toneladas como subproducto de la minería de metales de tierras raras", señala Evans-Pritchard. [23] Casi todo el torio es Th-232 fértil , en comparación con el uranio que está compuesto por un 99,3% de U-238 fértil y un 0,7% de U-235 fisible más valioso.
- Es difícil fabricar una bomba nuclear práctica a partir de los subproductos de un reactor de torio. Según Alvin Radkowsky , diseñador de la primera planta de energía eléctrica atómica a gran escala del mundo, "la tasa de producción de plutonio de un reactor de torio sería menos del 2 por ciento de la de un reactor estándar, y el contenido isotópico del plutonio lo haría inadecuado para un reactor nuclear. detonación." [18] : 11 [24] Se han probado varias bombas de uranio-233, pero la presencia de uranio-232 tendía a "envenenar" el uranio-233 de dos formas: la intensa radiación del uranio-232 hacía que el material fuera difícil de manipular. , y el uranio-232 condujo a una posible detonación previa. Separar el uranio-232 del uranio-233 resultó muy difícil, aunque las nuevas técnicas láser podrían facilitar ese proceso. [25] [26]
- Hay mucho menos desperdicio nuclear cuando el torio se usa como combustible en un reactor de fluoruro de torio líquido - hasta dos órdenes de magnitud menos, afirman Moir y Teller, [7] eliminando la necesidad de almacenamiento a gran escala o a largo plazo; [18] : 13 "Los científicos chinos afirman que los desechos peligrosos serán mil veces menores que con el uranio". [27] La radiactividad de los desechos resultantes también desciende a niveles seguros después de solo uno o unos pocos cientos de años, en comparación con las decenas de miles de años que se necesitan para que los desechos nucleares actuales se enfríen. [28]
- Según Moir y Teller, "una vez que se pone en marcha [un reactor de reproducción] no necesita otro combustible excepto torio porque [un reactor de reproducción] produce la mayor parte o la totalidad de su propio combustible". [7] Los reactores de reproducción producen al menos tanto material fisible como consumen. Los reactores no reproductores, por otro lado, requieren material fisionable adicional, como uranio-235 o plutonio para sostener la reacción. [21]
- El ciclo del combustible de torio es una forma potencial de producir energía nuclear a largo plazo con desechos de baja radiotoxicidad. Además, la transición al torio podría realizarse mediante la incineración de plutonio apto para armas (WPu) o plutonio civil. [29]
- Dado que todo el torio natural se puede utilizar como combustible, no se necesita un enriquecimiento de combustible costoso. [28] Sin embargo, lo mismo ocurre con el U-238 como combustible fértil en el ciclo del uranio-plutonio.
- Comparando la cantidad de torio necesaria con carbón, el premio Nobel Carlo Rubbia del CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear) estima que una tonelada de torio puede producir tanta energía como 200 toneladas de uranio, o 3.500.000 toneladas de carbón. [23]
- Los reactores de fluoruro de torio líquido están diseñados para ser a prueba de fusión. Un tapón fusible en la parte inferior del reactor se derrite en caso de un corte de energía o si las temperaturas exceden un límite establecido, drenando el combustible en un tanque subterráneo para un almacenamiento seguro. [30]
- La extracción de torio es más segura y eficiente que la extracción de uranio. El mineral de torio, la monacita , generalmente contiene concentraciones más altas de torio que el porcentaje de uranio que se encuentra en su respectivo mineral. Esto hace que el torio sea una fuente de combustible más rentable y menos dañina para el medio ambiente. La extracción de torio también es más fácil y menos peligrosa que la extracción de uranio, ya que la mina es un tajo abierto, que no requiere ventilación, a diferencia de las minas de uranio subterráneas, donde los niveles de radón pueden ser potencialmente dañinos. [31]
Al resumir algunos de los posibles beneficios, Martin ofrece su opinión general: "El torio podría proporcionar una fuente de energía limpia y eficazmente ilimitada al mismo tiempo que disipa todas las preocupaciones del público: la proliferación de armas, la contaminación radiactiva, los desechos tóxicos y el combustible que es costoso y complicado de procesar. . " [18] : 13 Moir y Teller estimaron en 2004 que el costo de su prototipo recomendado sería "muy por debajo de $ 1 mil millones con costos de operación probablemente del orden de $ 100 millones por año", y como resultado una "energía nuclear a gran escala El plan "utilizable por muchos países podría establecerse dentro de una década. [7]
Un informe de la Fundación Bellona en 2013 concluyó que la economía es bastante especulativa. Es poco probable que los reactores nucleares de torio produzcan energía más barata, pero es probable que la gestión del combustible gastado sea más barata que la de los reactores nucleares de uranio. [32]
Posibles desventajas
Algunos expertos señalan posibles desventajas específicas de la energía nuclear de torio:
- La reproducción en un espectro de neutrones térmicos es lenta y requiere un reprocesamiento extenso . La viabilidad del reprocesamiento aún está abierta. [33]
- Primero se requiere un trabajo significativo y costoso de pruebas, análisis y licencias, lo que requiere apoyo empresarial y gubernamental. [21] En un informe de 2012 sobre el uso de combustible de torio con reactores refrigerados por agua existentes, el Bulletin of the Atomic Scientists sugirió que "requeriría una inversión demasiado grande y no proporcionaría una recompensa clara", y que "de las empresas de servicios públicos" Desde el punto de vista, el único motor legítimo capaz de motivar la búsqueda del torio es la economía ". [34]
- Hay un costo más alto de fabricación y reprocesamiento de combustible que en las plantas que utilizan barras de combustible sólido tradicionales. [21] [32]
- El torio, cuando se irradia para su uso en reactores, produce uranio-232, que emite rayos gamma. Este proceso de irradiación se puede alterar ligeramente eliminando protactinio-233 . La irradiación produciría uranio-233 en lugar de uranio-232 para su uso en armas nucleares, convirtiendo el torio en un combustible de doble propósito. [35] [36]
Defensores notables del torio
El premio Nobel de Física y ex director del laboratorio del CERN, Carlo Rubbia, ha sido durante mucho tiempo un fanático del torio. Según Rubbia, "para que se continúe enérgicamente, la energía nuclear debe modificarse profundamente". [37]
Hans Blix , el especialista en desarme que no encontró armas de destrucción masiva en Irak, ha dicho que "el combustible de torio da lugar a desechos que son más pequeños en volumen, menos tóxicos y mucho menos duraderos que los desechos que resultan del combustible de uranio". [38]
Proyectos de energía nuclear a base de torio
La investigación y el desarrollo de reactores nucleares a base de torio, principalmente el reactor de fluoruro líquido de torio (LFTR), diseño MSR , se ha realizado o se está realizando en los Estados Unidos, Reino Unido , Alemania , Brasil , India , China , Francia y República Checa. República , Japón , Rusia , Canadá , Israel , Dinamarca y Holanda . [16] [18] Se celebran conferencias con expertos de hasta 32 países, incluida una de la Organización Europea para la Investigación Nuclear ( CERN ) en 2013, que se centra en el torio como tecnología nuclear alternativa sin requerir la producción de desechos nucleares. [39] Expertos reconocidos, como Hans Blix , ex director de la Agencia Internacional de Energía Atómica , pide un mayor apoyo a la nueva tecnología de energía nuclear, y afirma que "la opción del torio ofrece al mundo no solo un nuevo suministro sostenible de combustible para la energía nuclear potencia, sino también una que haga un mejor uso del contenido energético del combustible ". [40]
Canadá
Los reactores CANDU son capaces de utilizar torio, [41] [42] y Thorium Power Canada, en 2013, planeó y propuso el desarrollo de proyectos de energía de torio para Chile e Indonesia. [43] El reactor de demostración de 10 MW propuesto en Chile podría utilizarse para alimentar una planta desalinizadora de 20 millones de litros / día . En 2018, New Brunswick Energy Solutions Corporation anunció la participación de Moltex Energy en el grupo de investigación nuclear que trabajará en investigación y desarrollo en tecnología de reactores modulares pequeños. [44] [45] [46]
porcelana
En la conferencia anual de 2011 de la Academia China de Ciencias , se anunció que "China ha iniciado un proyecto de investigación y desarrollo en tecnología MSR de torio ". [47] Además, el Dr. Jiang Mianheng , hijo del ex líder de China Jiang Zemin , encabezó una delegación de torio en conversaciones de confidencialidad en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge , Tennessee, y para finales de 2013 China se había asociado oficialmente con Oak Ridge para ayudar a China. en su propio desarrollo. [48] [49] La Asociación Nuclear Mundial señala que la Academia de Ciencias de China anunció en enero de 2011 su programa de I + D, "afirmando tener el mayor esfuerzo nacional del mundo, con la esperanza de obtener derechos de propiedad intelectual completos sobre la tecnología". [21] Según Martin, "China ha dejado en claro su intención de actuar por su cuenta", y agregó que China ya tiene el monopolio de la mayoría de los minerales de tierras raras del mundo . [18] : 157 [27]
En marzo de 2014, dado que su dependencia de la energía alimentada con carbón se había convertido en una de las principales causas de su actual "crisis del smog", redujeron su objetivo original de crear un reactor en funcionamiento de 25 años a 10. "En el pasado, el gobierno fue interesados en la energía nuclear debido a la escasez de energía. Ahora están más interesados debido al smog ", dijo el profesor Li Zhong, un científico que trabaja en el proyecto. "Definitivamente es una carrera", añadió. [50]
A principios de 2012, se informó que China, utilizando componentes producidos por Occidente y Rusia, planeaba construir dos prototipos de MSR de torio para 2015, y había presupuestado el proyecto en $ 400 millones y requiriendo 400 trabajadores ". [18] China también finalizó un acuerdo con una empresa canadiense de tecnología nuclear para desarrollar reactores CANDU mejorados utilizando torio y uranio como combustible. [51]
Actualmente se están construyendo dos reactores en el desierto de Gobi, y se espera que estén terminados en 2020. China espera poner en uso comercial los reactores de torio para 2030. [2]
Alemania, años 80
La THTR-300 alemana era un prototipo de central eléctrica comercial que utilizaba torio como U-235 fértil y altamente enriquecido como combustible fisible. Aunque se denominó reactor de torio de alta temperatura, la mayor parte del U-235 se fisionó. El THTR-300 era un reactor de alta temperatura refrigerado por helio con un núcleo de reactor de lecho de guijarros que constaba de aproximadamente 670.000 compactos de combustible esféricos cada uno de 6 centímetros (2,4 pulgadas) de diámetro con partículas de uranio-235 y torio-232 incrustadas en un matriz de grafito. Alimentó energía a la red de Alemania durante 432 días a fines de la década de 1980, antes de que fuera cerrada por razones de costo, mecánicas y de otro tipo.
India
India tiene el mayor suministro de torio del mundo, con cantidades comparativamente escasas de uranio. La India ha proyectado satisfacer hasta el 30% de su demanda eléctrica a través del torio para 2050. [52]
En febrero de 2014, el Centro de Investigación Atómica Bhabha (BARC), en Mumbai, India, presentó su último diseño para un "reactor nuclear de próxima generación" que quema torio como mineral combustible, llamándolo Reactor Avanzado de Agua Pesada ( AHWR ). Estimaron que el reactor podría funcionar sin un operador durante 120 días. [53] La validación de la física de su reactor central estaba en marcha a fines de 2017. [54]
Según el Dr. RK Sinha, presidente de su Comisión de Energía Atómica, "Esto reducirá nuestra dependencia de los combustibles fósiles, en su mayoría importados, y será una contribución importante a los esfuerzos globales para combatir el cambio climático ". Debido a su seguridad inherente, esperan que se puedan establecer diseños similares "dentro" de ciudades pobladas, como Mumbai o Delhi. [53]
El gobierno de la India también está desarrollando hasta 62 reactores, en su mayoría de torio, que espera que estén operativos en 2025. India es el "único país del mundo con un plan detallado, financiado y aprobado por el gobierno" para centrarse en la energía nuclear a base de torio. . Actualmente, el país obtiene menos del 2% de su electricidad de la energía nuclear, y el resto proviene del carbón (60%), la energía hidroeléctrica (16%), otras fuentes renovables (12%) y el gas natural (9%). [55] Espera producir alrededor del 25% de su electricidad a partir de energía nuclear. [18] En 2009, el presidente de la Comisión de Energía Atómica de la India dijo que la India tiene un "objetivo a largo plazo de volverse independiente de la energía sobre la base de sus vastos recursos de torio para satisfacer las ambiciones económicas de la India". [56] [57]
A finales de junio de 2012, la India anunció que su "primer reactor rápido comercial" estaba a punto de completarse, convirtiendo a la India en el país más avanzado en la investigación del torio. "Tenemos enormes reservas de torio. El desafío es desarrollar tecnología para convertir esto en material fisible", declaró su ex presidente de la Comisión de Energía Atómica de la India. [58] Esa visión de usar torio en lugar de uranio fue establecida en la década de 1950 por el físico Homi Bhabha . [59] [60] [61] [62] El primer reactor reproductor rápido comercial de la India, el prototipo del reactor reproductor rápido de 500 MWe (PFBR), está a punto de completarse en el Centro Indira Gandhi de Investigación Atómica , Kalpakkam , Tamil Nadu .
En julio de 2013, se había montado el equipo principal del PFBR y se estaba cargando de combustibles "ficticios" en ubicaciones periféricas. Se esperaba que el reactor entrara en estado crítico para septiembre de 2014. [63] El Centro había sancionado Rs. 5.677 millones de rupias para la construcción del PFBR y "definitivamente construiremos el reactor dentro de esa cantidad", afirmó Kumar. El costo original del proyecto fue de Rs. 3.492 millones de rupias, revisado a Rs. 5.677 crore. La electricidad generada a partir del PFBR se vendería a las Juntas de Electricidad del Estado a Rs. 4.44 una unidad. BHAVINI construye reactores reproductores en India.
En 2013, se programó la construcción del AHWR (reactor de agua pesada presurizada) de 300 MWe de la India en un lugar no revelado. [64] El diseño prevé una puesta en marcha con plutonio de grado reactor que genera U-233 a partir de Th-232. A partir de entonces, el torio será el único combustible. [65] En 2017, el diseño se encontraba en las etapas finales de validación. [66]
Desde entonces, las demoras han pospuesto la puesta en servicio [¿criticidad?] Del PFBR hasta septiembre de 2016, [67] pero el compromiso de la India con la producción de energía nuclear a largo plazo se ve subrayado por la aprobación en 2015 de diez nuevos emplazamientos para reactores de tipos no especificados [68]. aunque la obtención de material fisionable primario, preferiblemente plutonio, puede ser problemática debido a las escasas reservas de uranio y la capacidad de producción de la India. [69]
Indonesia
P3Tek, una agencia del Ministerio de Energía y Recursos Minerales de Indonesia, ha revisado un reactor de sal fundida de torio de Thorcon llamado TMSR-500. El estudio informó que la construcción de un ThorCon TMSR-500 cumpliría con las regulaciones de Indonesia para la seguridad y el rendimiento de la energía nuclear. [70]
Israel
En mayo de 2010, investigadores de la Universidad Ben-Gurion del Negev en Israel y el Laboratorio Nacional Brookhaven en Nueva York comenzaron a colaborar en el desarrollo de reactores de torio, [71] destinados a ser autosuficientes, "es decir, uno que producirá y consumirá aproximadamente las mismas cantidades de combustible ", lo que no es posible con uranio en un reactor de agua ligera. [71]
Japón
En junio de 2012, la empresa japonesa Chubu Electric Power escribió que consideraban al torio como "uno de los posibles recursos energéticos futuros". [72]
Noruega
A finales de 2012, la empresa privada de Noruega Thor Energy, en colaboración con el gobierno y Westinghouse , anunció una prueba de cuatro años con torio en un reactor nuclear existente ". [73] En 2013, Aker Solutions compró patentes del físico ganador del Premio Nobel Carlo Rubbia. para el diseño de una central nuclear de torio basada en un acelerador de protones. [74]
Reino Unido
En Gran Bretaña, una organización que promueve o examina la investigación sobre plantas nucleares basadas en torio es la Fundación Alvin Weinberg . Bryony Worthington, miembro de la Cámara de los Lores, está promoviendo el torio, llamándolo "el combustible olvidado" que podría alterar los planes energéticos de Gran Bretaña. [75] Sin embargo, en 2010, el Laboratorio Nuclear Nacional del Reino Unido (NNL) concluyó que, a corto y medio plazo, "... el ciclo del combustible de torio actualmente no tiene un papel que desempeñar", ya que es "técnicamente inmaduro , y requeriría una inversión financiera significativa y un riesgo sin beneficios claros ", y concluyó que los beneficios han sido" exagerados ". [21] [32] Amigos de la Tierra Reino Unido considera que la investigación en él es "útil" como una opción alternativa. [76]
Estados Unidos
En su informe de enero de 2012 al Secretario de Energía de los Estados Unidos , la Comisión Blue Ribbon sobre el Futuro de los Estados Unidos señala que "también se ha propuesto un reactor de sal fundida que utiliza torio". [77] Ese mismo mes se informó que el Departamento de Energía de Estados Unidos está "colaborando silenciosamente con China" en diseños de energía nuclear basados en torio utilizando un MSR . [78]
Algunos expertos y políticos quieren que el torio sea "el pilar del futuro nuclear de Estados Unidos". [79] Los senadores Harry Reid y Orrin Hatch han apoyado el uso de $ 250 millones en fondos federales de investigación para reactivar la investigación ORNL . [6] En 2009, el congresista Joe Sestak intentó sin éxito obtener fondos para la investigación y el desarrollo de un reactor del tamaño de un destructor [reactor del tamaño de un destructor] utilizando combustible líquido a base de torio. [80] [81]
Alvin Radkowsky , diseñador jefe de la segunda planta de energía eléctrica atómica a gran escala del mundo en Shippingport, Pensilvania , fundó un proyecto conjunto de Estados Unidos y Rusia en 1997 para crear un reactor a base de torio, considerado un "avance creativo". [82] En 1992, mientras era profesor residente en Tel Aviv , Israel, fundó la empresa estadounidense Thorium Power Ltd., cerca de Washington, DC, para construir reactores de torio. [82]
El combustible principal del proyecto de investigación HT 3 R propuesto cerca de Odessa, Texas , Estados Unidos, serán perlas de torio recubiertas de cerámica. La construcción del reactor aún no ha comenzado. [83] Las estimaciones para completar un reactor se establecieron originalmente en diez años en 2006 (con una fecha operativa propuesta de 2015). [84]
Sobre el potencial de investigación de la energía nuclear basada en torio, Richard L. Garwin , ganador de la Medalla Presidencial de la Libertad , y Georges Charpak aconsejan un estudio más profundo del amplificador de energía en su libro Megawatts and Megatons (2001), pp. 153–63.
Fuentes mundiales de torio
País | Montones | % |
---|---|---|
Australia | 489.000 | 18,7% |
nosotros | 400.000 | 15,3% |
pavo | 344.000 | 13,2% |
India | 319.000 | 12,2% |
Brasil | 302.000 | 11,6% |
Venezuela | 300.000 | 11,5% |
Noruega | 132 000 | 5,1% |
Egipto | 100.000 | 3,8% |
Rusia | 75.000 | 2,9% |
Groenlandia (Dinamarca) | 54.000 | 2,1% |
Canadá | 44.000 | 1,7% |
Sudáfrica | 18.000 | 0,7% |
Otros paises | 33.000 | 1,2% |
Total mundial | 2.610.000 | 100,0% |
El torio se encuentra principalmente con el mineral de fosfato de tierras raras , la monacita , que contiene hasta aproximadamente un 12% de fosfato de torio, pero de un 6 a un 7% en promedio. Los recursos mundiales de monacita se estiman en alrededor de 12 millones de toneladas, dos tercios de las cuales se encuentran en depósitos de arenas minerales pesadas en las costas sur y este de la India. Hay depósitos sustanciales en varios otros países (ver tabla "Reservas mundiales de torio") . [21] La monacita es una buena fuente de REE (elementos de tierras raras), pero actualmente la producción de monazitas no es económica porque el torio radiactivo que se produce como subproducto tendría que almacenarse indefinidamente. Sin embargo, si se adoptaran plantas de energía a base de torio a gran escala, prácticamente todas las necesidades de torio del mundo podrían satisfacerse simplemente refinando las monazitas para obtener sus REE más valiosas. [86]
Otra estimación de reservas razonablemente aseguradas (RAR) y reservas adicionales estimadas (EAR) de torio proviene de OECD / NEA, Nuclear Energy, "Trends in Nuclear Fuel Cycle", París, Francia (2001). [87] (véase el cuadro "Estimaciones del OIEA en toneladas")
País | RAR Th | Tierra |
---|---|---|
India | 519.000 | 21% |
Australia | 489.000 | 19% |
nosotros | 400.000 | 13% |
pavo | 344.000 | 11% |
Venezuela | 302.000 | 10% |
Brasil | 302.000 | 10% |
Noruega | 132 000 | 4% |
Egipto | 100.000 | 3% |
Rusia | 75.000 | 2% |
Groenlandia | 54.000 | 2% |
Canadá | 44.000 | 2% |
Sudáfrica | 18.000 | 1% |
Otros paises | 33.000 | 2% |
Total mundial | 2.810.000 | 100% |
Las cifras anteriores son reservas y, como tales, se refieren a la cantidad de torio en depósitos de alta concentración inventariados hasta ahora y que se estima que pueden extraerse a los precios actuales del mercado; millones de veces más en total existen en la corteza terrestre de 3 × 10 19 toneladas, alrededor de 120 billones de toneladas de torio, y existen cantidades menores pero vastas de torio en concentraciones intermedias. [88] [89] Las reservas probadas son un buen indicador del suministro futuro total de un recurso mineral.
Tipos de reactores a base de torio
Según la Asociación Nuclear Mundial , hay siete tipos de reactores que pueden diseñarse para utilizar torio como combustible nuclear. Seis de ellos han entrado en servicio operativo en algún momento. El séptimo es todavía conceptual, aunque actualmente está siendo desarrollado por muchos países: [21]
- Reactores de agua pesada (PHWR)
- Reactor avanzado de agua pesada ( AHWR )
- Los reactores homogéneos acuosos (AHR) se han propuesto como un diseño de combustible fluido que podría aceptar uranio y torio de origen natural suspendidos en una solución de agua pesada. [90] Se han construido AHR y, según la base de datos de reactores del OIEA, 7 están actualmente en funcionamiento como reactores de investigación.
- Reactores de agua en ebullición (ligera) (BWR)
- Reactores de agua presurizada (ligera) (PWR)
- Reactores de sales fundidas (MSR), incluidos los reactores de torio de fluoruro líquido (LFTR). En lugar de utilizar barras de combustible, los reactores de sales fundidas utilizan compuestos de materiales fisionables, en forma de sales fundidas que recorren el núcleo para someterse a la fisión. Luego, la sal fundida transporta el calor producido por las reacciones fuera del núcleo y lo intercambia con un medio secundario. [91] Los reactores reproductores de sales fundidas, o MSBR, son otro tipo de reactor de sales fundidas que utilizan torio para producir más material fisionable. Actualmente, el programa nuclear de la India está estudiando el uso de MSBR para aprovechar su eficiencia y las propias reservas de torio disponibles de la India. [92]
- El Laboratorio Nacional de Oak Ridge diseñó y construyó un MSR de demostración que operó desde 1965 hasta 1969. Usó U-233 (originalmente creado a partir de Th-232) como combustible en su último año.
- Reactores refrigerados por gas de alta temperatura (HTR)
- Reactores de neutrones rápidos (FNR)
- Reactores impulsados por aceleradores (ADS)
Ver también
- Reactor subcrítico impulsado por acelerador
- Reactor de IV generación
- Programa de energía nuclear de tres etapas de la India
- Lista de países por recursos de torio
Notas
- ^ Un reactor nuclear consume ciertos isótopos fisionables específicospara producir energía. Actualmente, los tipos más comunes de combustible para reactores nucleares son:
- Uranio-235 , purificado (es decir, " enriquecido ") al reducir la cantidad de uranio-238 en el uranio extraído de forma natural. La mayor parte de la energía nuclear se ha generado utilizando uranio poco enriquecido (LEU), mientras que el uranio muy enriquecido (HEU) es necesario para las armas.
- Plutonio-239 , transmutado de uranio-238 obtenido de uranio extraído de forma natural.
Referencias
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enlaces externos
- Ciclo del combustible de torio: posibles beneficios y desafíos , Organismo Internacional de Energía Atómica
- Organización Internacional de Energía de Torio - IThEO.org
- Comité Internacional de Energía de Torio - iThEC
- "Energía del torio: un reactor de torio sal líquido de combustión de residuos nucleares" , vídeo, 1 h. 22 min., Presentación de Kirk Sorensen en Google's Tech Talk, 20 de julio de 2009
- "El uranio es tan del siglo pasado - Ingrese al torio, el nuevo arma nuclear verde" Artículo de la revista Wired
- Thorium Energy Alliance : organización de promoción y educación dedicada a la energía del torio
- Energía del torio - sitio web sobre LFTR
- Foro internacional de sales fundidas de torio
- Dunning, Brian (24 de enero de 2017). "Skeptoid # 555: Reactores de torio: realidad y ficción" . Skeptoid .