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 físicas y nucleares superiores del combustible y una menor producción de desechos nucleares. Una ventaja del combustible de torio es su bajo potencial de armamento. Es difícil convertir en arma el uranio-233 que se genera en el reactor. El plutonio-239 se produce en niveles mucho más bajos y puede consumirse en reactores de torio.
Después de estudiar la viabilidad del uso del torio, los científicos nucleares Ralph W. Moir y Edward Teller sugirieron que se debería reiniciar la investigación nuclear del torio después de un cierre de tres décadas y que se debería construir una pequeña planta prototipo. [1] [2] [3]
Entre 1999 y 2022, el número de reactores de torio operativos en el mundo ha aumentado de cero [4] a un puñado de reactores de investigación, [5] a planes comerciales para producir torio a gran escala. reactores de base nuclear para su uso como centrales eléctricas a escala nacional. [6] [7] [8] [5] [9]
Sus defensores creen que el torio es clave para desarrollar una nueva generación de energía nuclear más limpia y segura. [8] En 2011, un grupo de científicos del Instituto de Tecnología de Georgia evaluó la energía basada en torio como "una solución de más de 1000 años o un puente de calidad y bajo en carbono hacia fuentes de energía verdaderamente sostenibles que resuelven una gran parte del impacto ambiental negativo de la humanidad. " [10] Sin embargo, el desarrollo de la energía del torio tiene importantes costos iniciales. 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 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 Estados Unidos también construyó un prototipo experimental de reactor de sales fundidas (MSR) utilizando combustible U-233, el material fisionable creado al bombardear torio con neutrones. El reactor MSRE, construido en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge , funcionó en estado crítico durante aproximadamente 15.000 horas entre 1965 y 1969. En 1968, el premio Nobel y descubridor del plutonio , Glenn Seaborg , anunció públicamente ante la Comisión de Energía Atómica , de la que era presidente, que el reactor a base de torio se había desarrollado y probado con éxito. [11]
En 1973, sin embargo, el gobierno de Estados Unidos optó 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 pensaba 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- 233 U, el reactor reproductor de sales fundidas. El LMFBR tenía un mayor tasa de reproducción... y gané la competencia". En su opinión, la decisión de suspender el desarrollo de reactores de torio, al menos como opción de respaldo, "fue un error excusable". [1]
El escritor científico Richard Martin afirma que el físico nuclear Alvin Weinberg , que era director en Oak Ridge y principal responsable del nuevo reactor, perdió su trabajo como director porque defendió el desarrollo de reactores de torio más seguros. [12] [13] 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 abandones la energía nuclear". Estaba sin palabras. Pero me resultó evidente que mi estilo, mi actitud y mi percepción del futuro ya no estaban en sintonía con los poderes dentro de la AEC. [14]
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 utilizar torio en un tipo de reactor completamente nuevo, uno que no tendría riesgo de fusión. ... su equipo construyó un reactor que funcionaba ... y pasó el resto de sus 18 años en el cargo 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 , jefe de facto del programa nuclear estadounidense, quería el plutonio de las plantas nucleares alimentadas con uranio para fabricar bombas. Cada vez más marginado, Weinberg finalmente fue expulsado en 1973. [15]
A pesar de la historia documentada de la energía nuclear con torio, muchos de los expertos nucleares actuales aún no eran conscientes de ella. Según Chemical & Engineering News , "la mayoría de las personas, incluidos los científicos, apenas han oído hablar del elemento metal pesado y saben poco sobre él", señalando un comentario de un asistente a la conferencia de que "es posible tener un doctorado en energía nuclear". "La tecnología del reactor y no sé acerca de la energía del torio". [16] El físico nuclear Victor J. Stenger , por su parte, se enteró por primera vez en 2012:
Me sorprendió enterarme recientemente de que una alternativa de este tipo ha estado a nuestra disposición desde la Segunda Guerra Mundial, pero no se ha utilizado porque carecía de aplicaciones armamentísticas. [17]
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". [18] [19] : 2 Según Sorensen, durante una entrevista documental, afirma que si Estados Unidos no hubiera interrumpido sus investigaciones en 1974, podría haber "probablemente alcanzado la independencia energética alrededor del año 2000". [20] El 18 de mayo de 2022, el proyecto de ley S.4242 del Senado de los Estados Unidos – "Un proyecto de ley para prever la preservación y el almacenamiento de uranio-233 para fomentar el desarrollo de reactores de sales fundidas de torio", se presentó la 'Ley de Seguridad Energética del Torio' para el primera vez. Sorensen había instado a esta medida desde 2006. [21]
Beneficios
Abundancia. 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 sólo en los Estados Unidos para alimentar al país con su nivel de energía actual durante más de 1.000 años". [23] [22] "Estados Unidos ha enterrado toneladas como subproducto de la minería de metales de tierras raras", señala Evans-Pritchard. [24] 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.
No apto para bombas. Es difícil fabricar una bomba nuclear práctica a partir de los subproductos de un reactor de torio, lo que permitiría a los gobiernos buscar más energía nuclear sin empeorar la proliferación de armas nucleares . El torio no es fisible como el uranio, por lo que los núcleos de torio empaquetados no comenzarán a dividirse ni a explotar. 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 inferior al 2 por ciento de la de un reactor estándar, y el contenido isotópico del plutonio lo haría inadecuado para una planta nuclear". detonación." [19] : 11 [25] Se han probado varias bombas de uranio-233, pero la presencia de uranio-232 tendía a "envenenar" el uranio-233 de dos maneras: la intensa radiación del uranio-232 hacía que el material fuera difícil de manejar , y el uranio-232 condujo a una posible pre-detonación. Separar el uranio-232 del uranio-233 resultó muy difícil, aunque las nuevas técnicas de separación de isótopos por láser podrían facilitar ese proceso. [26] [27]
Menos residuos nucleares. Hay muchos menos desechos nucleares cuando se utiliza torio como combustible en un reactor de torio de fluoruro líquido : hasta dos órdenes de magnitud menos, afirman Moir y Teller, [1] eliminando la necesidad de almacenamiento a gran escala o a largo plazo; [19] : 13 "Los científicos chinos afirman que los residuos peligrosos serán mil veces menos que con el uranio". [28] La radiactividad de los residuos resultantes también cae a niveles seguros después de sólo uno o unos cientos de años, en comparación con las decenas de miles de años que se necesitan para que los residuos nucleares actuales se enfríen. [29] Sin embargo, la producción de productos de activación y productos de fisión es muy similar entre los ciclos de combustible basados en torio y uranio.
Menos ingredientes de inicio de reacción. Según Moir y Teller, "una vez puesto en marcha [, un reactor reproductor] no necesita ningún otro combustible excepto el torio porque [un reactor reproductor] produce la mayor parte o la totalidad de su propio combustible". [1] Los reactores reproductores producen al menos tanto material fisionable como el que consumen. Los reactores que no se reproducen, por otro lado, requieren material fisionable adicional, como uranio-235 o plutonio para sostener la reacción. [23]
Cosecha de plutonio apto para armas. El ciclo del combustible del torio es una forma potencial de producir energía nuclear a largo plazo con residuos de baja radiotoxicidad. Además, la transición al torio podría realizarse mediante la incineración de plutonio apto para armas (WPu) o plutonio civil. [30]
No es necesario ningún enriquecimiento. Dado que todo el torio natural se puede utilizar como combustible, no es necesario un costoso enriquecimiento del combustible. [29] Sin embargo, lo mismo ocurre con el U-238, como combustible fértil en el ciclo uranio-plutonio.
Eficiencia. Comparando la cantidad de torio necesaria con la del 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. [24]
Medidas de seguridad. Los reactores de torio de fluoruro líquido están diseñados para ser a prueba de fusión. Un tapón fusible en el fondo del reactor se derrite en caso de un corte de energía o si las temperaturas exceden un límite establecido, drenando el combustible a un tanque subterráneo para su almacenamiento seguro. [31]
Minería. La extracción de torio es más segura y eficiente que la extracción de uranio. El mineral de torio, la monacita , generalmente contiene concentraciones de torio más altas 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 perjudicial 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 a cielo abierto, lo que no requiere ventilación, a diferencia de las minas subterráneas de uranio, donde los niveles de radón pueden ser potencialmente dañinos. [32]
Resumiendo algunos de los beneficios potenciales, Martin ofrece su opinión general: "El torio podría proporcionar una fuente de energía limpia y efectivamente ilimitada, al mismo tiempo que disiparía todas las preocupaciones públicas: proliferación de armas, contaminación radiactiva, desechos tóxicos y combustible que es costoso y complicado de procesar". ". [19] : 13 Moir y Teller estimaron en 2004 que el costo de su prototipo recomendado sería "muy inferior a mil millones de dólares, con costos de operación probablemente del orden de 100 millones de dólares por año", y como resultado una "energía nuclear a gran escala". "un plan" utilizable por muchos países podría establecerse en el plazo de una década. [1]
Desventajas
Se necesitarían pruebas, análisis y licencias importantes y costosas, que requerirían apoyo empresarial y gubernamental. [23] En un informe de 2012 sobre el uso de combustible de torio en los reactores refrigerados por agua existentes, el Bulletin of the Atomic Scientists sugirió que "requeriría una inversión demasiado grande y no proporcionaría ningún beneficio claro", y que "de las empresas de servicios públicos" "Desde nuestro punto de vista, el único factor legítimo capaz de motivar la búsqueda de torio es la economía". [33]
El costo de fabricación y reprocesamiento es mayor que el del uso de barras de combustible sólido tradicionales. [23] [34]
El torio, cuando se irradia para su uso en reactores, produce uranio-232, que emite rayos gamma. Este proceso de irradiación puede alterarse ligeramente eliminando el protactinio-233 . La desintegración del protactinio-233 crearía entonces uranio-233 en lugar de uranio-232 para su uso en armas nucleares, convirtiendo al torio en un combustible de doble propósito. [35] [36]
Proponentes
Carlo Rubbia, premio Nobel de Física y exdirector del CERN, es desde hace mucho tiempo un fanático del torio. Según Rubbia, "para que la energía nuclear pueda continuar con vigor, es necesario modificarla profundamente". [37]
Hans Blix , antiguo director general de la Agencia Internacional de Energía Atómica , ha afirmado que "el combustible de torio produce residuos de menor volumen, menos tóxicos y de vida mucho menos duradera que los residuos resultantes del combustible de uranio". [38]
Proyectos de energía
La investigación y el desarrollo de reactores nucleares a base de torio, principalmente el reactor de torio de fluoruro líquido (LFTR), diseño MSR , se han realizado o se están realizando en los Estados Unidos, Reino Unido , Alemania , Brasil , India , Indonesia , China , Francia . la República Checa , Japón , Rusia , Canadá , Israel , Dinamarca y Países Bajos . [17] [19] Se llevan a cabo 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 una tecnología nuclear alternativa sin requerir la producción de desechos nucleares. [39] Entre otros expertos reconocidos, Hans Blix , ex jefe 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 sólo un nuevo suministro sostenible de combustible para la energía nuclear potencia, sino también uno que aproveche mejor el contenido energético del combustible". [40]
Canadá
Los reactores CANDU son capaces de utilizar torio, [41] [42] y Thorium Power Canada, en 2013, planificó 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 la investigación y el desarrollo de 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 a 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 todos los derechos de propiedad intelectual sobre la tecnología". [23] Según Martin, "China ha dejado clara su intención de actuar sola", añadiendo que China ya tiene el monopolio sobre la mayoría de los minerales de tierras raras del mundo . [19] : 157 [28]
En marzo de 2014, al haberse convertido su dependencia de la energía alimentada con carbón en una de las principales causas de su actual "crisis de smog", redujeron su objetivo original de crear un reactor en funcionamiento de 25 años a 10. "En el pasado, el gobierno estaba interesados en la energía nuclear debido a la escasez de energía, ahora están más interesados debido al smog", afirmó el profesor Li Zhong, científico que trabaja en el proyecto. "Esta es definitivamente una carrera", añadió. [50]
A principios de 2012, se informó que China, utilizando componentes producidos por Occidente y Rusia, planeaba construir dos prototipos, uno de ellos un reactor de lecho de guijarros refrigerado por sales fundidas, para 2015, [51] : minuto 1:37 y un reactor de sales fundidas de investigación para 2017, [51] había presupuestado el proyecto en 400 millones de dólares y requería 400 trabajadores. [19] China también finalizó un acuerdo con una empresa canadiense de tecnología nuclear para desarrollar reactores CANDU mejorados utilizando torio y uranio como combustible. [52]
En 2019, dos de los reactores estaban en construcción en el desierto de Gobi, y se espera que estén terminados alrededor de 2025. China espera poner los reactores de torio en uso comercial para 2030. [5] Al menos uno de los prototipos de torio de 2 MW , [51 ] ya sea un reactor de sales fundidas, [51] : minuto 54:00 o un reactor enfriado con sales fundidas, [51] : minuto 44:20 está a punto de completarse, con puesta en marcha en septiembre de 2021. [53] [54]
Al 24 de junio de 2021, China informó que el reactor de sales fundidas de Gobi se completará según lo previsto y las pruebas comenzarán en septiembre de 2021. El nuevo reactor es parte del impulso del líder chino Xi Jinping para hacer que China sea neutral en carbono mediante 2060. [55] China espera completar el primer reactor comercial de torio del mundo para 2030 y ha planeado construir más plantas de energía de torio en los desiertos y llanuras poco poblados del oeste de China, así como en hasta 30 naciones involucradas en el Cinturón y el Cinturón de China. Iniciativa Vial . [55] [56] [57] En agosto de 2022, el Ministerio de Ecología y Medio Ambiente de China informó al Instituto de Física Aplicada de Shanghai (SINAP) que su plan de puesta en servicio para el LF1 había sido aprobado. [9] El 16 de junio de 2023, la Administración Nacional de Seguridad Nuclear de China emitió una licencia al Instituto de Física Aplicada de Shanghai (SINAP) de la Academia de Ciencias de China para operar el TMSR-LF1, un reactor de 2 MWt. [58]
Alemania, años 80
La THTR-300 alemana era un prototipo de central eléctrica comercial que utilizaba torio como fértil y U-235 altamente enriquecido como combustible fisionable. Aunque se llamó reactor de torio de alta temperatura, la mayor parte del U-235 fue fisionado. 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 combustible de uranio-235 y torio-232 incrustadas en un matriz de grafito. Suministró energía a la red de Alemania durante 432 días a fines de la década de 1980, antes de ser cerrada por razones mecánicas, de costo y de otro tipo.
India
India tiene las mayores reservas de torio del mundo, con cantidades comparativamente pobres de uranio. India ha proyectado satisfacer hasta el 30% de su demanda eléctrica a través de torio para 2050. [59]
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 operador durante 120 días. [60] La validación de la física de su reactor central estaba en marcha a finales de 2017. [61]
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 instalar diseños similares "dentro" de ciudades pobladas, como Mumbai o Delhi . [60]
El gobierno indio también está desarrollando hasta 62 reactores, en su mayoría basados en 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 los reactores basados en torio. la energía nuclear. Actualmente, el país obtiene menos del 2% de su electricidad de la energía nuclear, y el resto proviene del carbón (60%), la hidroelectricidad (16%), otras fuentes renovables (12%) y el gas natural (9%). [62] Espera producir alrededor del 25% de su electricidad a partir de energía nuclear. [19] 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 energéticamente independiente basándose en sus vastos recursos de torio para satisfacer sus ambiciones económicas". [63] [64]
A finales de junio de 2012, la India anunció que su "primer reactor rápido comercial" estaba a punto de completarse, lo que convertía a la India en el país más avanzado en la investigación del torio. "Tenemos enormes reservas de torio. El desafío es desarrollar tecnología para convertirlo en material fisionable", afirmó el ex presidente de la Comisión de Energía Atómica de la India. [65] Esa visión de utilizar torio en lugar de uranio fue expuesta en la década de 1950 por el físico Homi Bhabha . [66] [67] [68] [69]
En 2013, estaba previsto construir el AHWR (reactor de agua pesada presurizada) de 300 MWe de la India en un lugar no revelado. [70] El diseño prevé una puesta en marcha con plutonio apto para reactores que genera U-233 a partir de Th-232. A partir de entonces, el torio será el único combustible. [71] En 2017, el diseño se encontraba en las etapas finales de validación. [72]
Desde entonces, los retrasos han pospuesto la puesta en servicio [¿criticidad?] del PFBR hasta septiembre de 2016, [73] 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 sitios para reactores de tipos no especificados, [74] aunque la adquisición de material fisionable primario (preferiblemente plutonio) puede ser problemática debido a las bajas reservas de uranio y la baja capacidad de producción de la India. [75]
KAMINI (Kalpakkam Mini reactor), es el único reactor experimental del mundo basado en torio. Produce 40MW de energía térmica a plena potencia. [76] KAMINI se enfría y modera con agua ligera y se alimenta con uranio-233 metálico producido por el ciclo de combustible de torio aprovechado por el reactor FBTR vecino.
Indonesia
P3Tek, una agencia del Ministerio de Energía y Recursos Minerales de Indonesia, ha revisado un reactor de sales fundidas de torio de Thorcon llamado TMSR-500. El estudio informó que la construcción de un ThorCon TMSR-500 cumpliría con las regulaciones de Indonesia sobre seguridad y rendimiento de la energía nuclear. [77]
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, [78] destinados a ser autosostenibles, "es decir, uno que producirá y consumirá aproximadamente las mismas cantidades de combustible", lo cual no es posible con uranio en un reactor de agua ligera. [78]
Japón
En junio de 2012, la empresa japonesa Chubu Electric Power escribió que consideran el torio como "uno de los posibles recursos energéticos futuros". [79]
Noruega
A finales de 2012, la empresa privada noruega Thor Energy, en colaboración con el gobierno y Westinghouse , anunció una prueba de cuatro años utilizando torio en un reactor nuclear existente. [80] En 2013, Aker Solutions compró patentes del físico ganador del Premio Nobel Carlo Rubbia para el diseño de una planta de energía nuclear de torio basada en un acelerador de protones. [81]
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. [82] Sin embargo, en 2010, el Laboratorio Nuclear Nacional (NNL) del Reino Unido concluyó que, a corto y mediano plazo, "... el ciclo del combustible de torio no tiene actualmente 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". [23] [34] Amigos de la Tierra Reino Unido considera que la investigación al respecto es "útil" como opción alternativa. [83]
Estados Unidos
En su informe de enero de 2012 al Secretario de Energía de los Estados Unidos , la Comisión del Listón Azul sobre el Futuro de Estados Unidos señala que "también se ha propuesto un reactor de sales fundidas que utiliza torio". [84] Ese mismo mes se informó que el Departamento de Energía de EE.UU. está "colaborando silenciosamente con China" en diseños de energía nuclear basados en torio utilizando un MSR . [85]
Algunos expertos y políticos quieren que el torio sea "el pilar del futuro nuclear de Estados Unidos". [86] Los entonces senadores Harry Reid y Orrin Hatch apoyaron el uso de 250 millones de dólares en fondos federales de investigación para reactivar la investigación del ORNL . [10] En 2009, el congresista Joe Sestak intentó sin éxito conseguir financiación para la investigación y el desarrollo de un reactor del tamaño de un destructor [reactor del tamaño de alimentar un destructor] utilizando combustible líquido a base de torio. [87]
Alvin Radkowsky , diseñador jefe de la segunda planta de energía eléctrica atómica a gran escala del mundo en Shippingport, Pensilvania , fundó en 1997 un proyecto conjunto estadounidense y ruso para crear un reactor basado en torio, considerado un "avance creativo". [88] 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. [88]
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. [89] Las estimaciones para completar un reactor se fijaron originalmente en diez años en 2006 (con una fecha operativa propuesta para 2015). [90]
Clean Core Thorium Energy, una corporación con sede en Chicago, creó y patentó una mezcla patentada de uranio y torio para HALEU (uranio de alto ensayo y bajo enriquecimiento). La mezcla de combustible se llama ANEEL (Energía Nuclear Avanzada para una Vida Enriquecida), en honor a Anil Kakodkar . HALEU tiene uranio enriquecido a un nivel superior al 5% pero inferior al 20% según la Asociación Nuclear Mundial y necesita diseños de reactores nucleares de vanguardia que se encuentran actualmente en desarrollo. Pero según Mehul Shah, fundador y director ejecutivo de Clean Core Thorium Energy, los reactores CANDU operativos y sus derivados, como el IPHWR, pueden acomodar a ANEEL. Según Sean McDeavitt, profesor del Departamento de Ingeniería Nuclear de la Universidad Texas A&M y director del Centro de Ciencia e Ingeniería Nuclear, ANEEL es el primer combustible nuclear de su tipo que combina torio y HALEU en una composición única y patentada. Para avanzar en la creación e implementación de ANEEL, Canadian Nuclear Laboratories (CNL) y Clean Core firmaron un Memorando de Entendimiento en abril de 2023. CNL acordó apoyar los esfuerzos de I+D y licencias de Clean Core como parte del MoU. [91]
fuentes de torio
El torio se encuentra principalmente en el mineral de fosfato de tierras raras , la monacita , que contiene hasta aproximadamente un 12 % de fosfato de torio, pero entre un 6 y un 7 % en promedio. Se estima que los recursos mundiales de monacita ascienden a unos 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") . [23] La monacita es una buena fuente de REE (elementos de tierras raras), pero actualmente no es económico producirla porque el torio radiactivo que se produce como subproducto tendría que almacenarse indefinidamente. Sin embargo, si se adoptaran a gran escala plantas de energía basadas en torio, prácticamente todas las necesidades de torio del mundo podrían satisfacerse simplemente refinando las monacitas para obtener sus REE más valiosos. [93]
Otra estimación de reservas razonablemente aseguradas (RAR) y reservas adicionales estimadas (EAR) de torio proviene de OCDE/ANE, Nuclear Energy, "Trends in Nuclear Fuel Cycle", París, Francia (2001). [94] (ver tabla "Estimaciones del OIEA en toneladas") [94] : p.102
Las cifras anteriores son reservas y, como tales, se refieren a la cantidad de torio en depósitos de alta concentración inventariados hasta el momento y que se estima que se pueden extraer a los precios actuales del mercado; millones de veces más en total existen en el 3 × 10 de la TierraHay una corteza de 19 toneladas, alrededor de 120 billones de toneladas de torio y cantidades menores pero enormes de torio en concentraciones intermedias. [95] [96] Las reservas probadas son un buen indicador del suministro futuro total de un recurso mineral.
Tipos de reactores
Según la Asociación Nuclear Mundial , siete tipos de reactores pueden utilizar combustible de torio. Seis han entrado en servicio en algún momento: [23]
Se han propuesto reactores acuosos homogéneos (AHR) como un diseño alimentado por fluidos que podría aceptar uranio y torio naturales suspendidos en una solución de agua pesada. [97] Se han construido AHR y, según la base de datos de reactores del OIEA, siete están actualmente en funcionamiento como reactores de investigación.
^ Un reactor nuclear consume ciertos isótopos fisionables específicos para producir energía. Actualmente, los tipos más comunes de combustible para reactores nucleares son:
Uranio-235 , purificado (es decir, " enriquecido ") reduciendo la cantidad de uranio-238 en el uranio extraído natural. La mayor parte de la energía nuclear se ha generado utilizando uranio poco enriquecido (UPE), mientras que el uranio muy enriquecido (UME) es necesario para las armas.
^ abcde Moir, Ralph W. y Teller, Edward. "Reactor alimentado con torio que utiliza tecnología de sales fundidas", Journal of Nuclear Technology , septiembre de 2005, volumen 151 (archivo PDF disponible). Este artículo fue el último de Teller, publicado después de su muerte en 2003.
^ Hargraves, Robert y Moir, Ralph. "Reactores de torio de fluoruro líquido: se reexamina una vieja idea en energía nuclear" Archivado el 25 de febrero de 2021 en Wayback Machine , American Scientist , vol. 98, pág. 304 (2010).
^ Barton, Charles. "Edward Teller, el calentamiento global y los reactores de sales fundidas" Archivado el 12 de noviembre de 2020 en Wayback Machine , Revolución Verde Nuclear, 1 de marzo de 2008
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enlaces externos
Ciclo del combustible del torio: posibles beneficios y desafíos, Organismo Internacional de Energía Atómica
Organización Internacional de Energía del Torio - IThEO.org Archivado el 6 de marzo de 2016 en Wayback Machine.
Comité Internacional de Energía del Torio – iThEC
"Energía del torio: un reactor de torio de sal líquida que quema residuos nucleares", vídeo, 1 hora. 22 min., presentación de Kirk Sorensen en Tech Talk de Google, 20 de julio de 2009
"El uranio es tan del siglo pasado: entra el torio, la nueva bomba nuclear verde" Artículo de la revista Wired
Thorium Energy Alliance: organización educativa y de defensa 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 n.º 555: reactores de torio: realidad y ficción". Esceptoide .
