Folyékony sóolvadékos tóriumreaktor

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Sóolvadékos reaktor vázlata

A tórium használatának lehetőségét atomreaktorban már Wigner Jenő is felvetette, mivel a tórium jelentősen nagyobb mennyiségben fordul elő a földkéregben, mint az urán, illetve megfelelően megépített erőműben felhasználva jelentősen több energia nyerhető egységnyi mennyiségű tóriumból, mint a hagyományos erőművekben felhasznált uránból, ezért a keletkező nagy aktivitású hulladék is kevesebb, egységnyi előállított energiára vetítve.

A tórium izotópjainak bomlása nem termel neutronokat, ezért láncreakció létrehozására nem alkalmas. Mégis, vannak kísérleti erőművek tórium üzemanyaggal. A láncreakció megindításához olyan anyagot használnak, amely primer neutronforrás. A jelenlegi kísérleteknél ez urán-233, amely maga is mesterségesen előállított izotóp, és UF4, vagy UF6 formájában elegyítik a rendszerrel.[1] A 232Th egy neutron befogásával 233U-má alakul át. A rendszer maga az LFTR (liquid fluoride thorium reactor) sóolvadékos üzemű reaktor.[2] A sóolvadék általában erősen korrozív hatású LiF, vagy BeF2, ebben oldódik fel a tórium fém. A reaktor primer körében tehát LiF-ban oldott Th cirkulál, és hőcserélőn adja át a hőt a reaktor szekunder körében áramló folyadéknak. A hatvanas években néhány évig már működött egy kísérleti sóolvadékos (MSRE) erőmű az Egyesült Államokban (Oak Ridge), kb. 7,4 MW teljesítménnyel. A hőmérséklet a LiF és az UF6 eutektikus pontja közelében (tehát folyékony állapotú üzemanyaggal), 700 fok felett működött. A sóoldat jól bírta a nagy neutronfluxust, ám a reaktor szerkezeti anyagaiban károsodást észleltek. A fémes szerkezeti anyagok (nikkel–molibdén ötvözet) korróziója olyan mértékű volt, hogy ezt a kísérlet be kellett fejezniük.

A reakció lefolyása a következő:

\mathrm{n}+{}_{\ 90}^{232}\mathrm{Th}\rightarrow {}_{\ 90}^{233} \mathrm{Th} \xrightarrow{\beta^-} {}_{\ 91}^{233}\mathrm{Pa} \xrightarrow{\beta^-} {}_{\ 92}^{233}\mathrm{U}

A tórium egy neutron befogása után 233-as tömegszámú tóriummá alakul, amely β-bomlással 233-as protaktíniummá változik. Ez egy újabb β-bomlással, elektron és antineutrínó kibocsátása árán 233-as tömegszámú uránná alakul.[3]

Források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. Zsuzsa, Szentgyörgyi: Megváltó tórium?. nol.hu, 2011. (Hozzáférés: 2011. április 22.) Vázlatos leírás a tóriumos erőműről
  2. Az LFTR sóolvadékos erőmű leírása az angol wikipédiában találhatő
  3. IAEA-TECDOC-1450 Thorium Fuel Cycle-Potential Benefits and Challenges (PDF). International Atomic Energy Agency, 2005. május 1. (Hozzáférés: 2009. március 23.)