La generación de energía nuclear basada en el torio se alimenta principalmente de la fisión nuclear del isótopo uranio-233 producido a partir del fértil elemento torio . Un ciclo de combustible de torio puede ofrecer varias ventajas potenciales sobre un ciclo de combustible de uranio [Nota 1] , incluyendo la abundancia mucho mayor de torio que se encuentra en la Tierra, propiedades físicas y de combustible nuclear superiores y una menor producción de desechos nucleares. Una ventaja del combustible de torio es su bajo potencial de armamento. Es difícil convertir en armamento 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.
Tras estudiar la viabilidad de utilizar torio, los científicos nucleares Ralph W. Moir y Edward Teller sugirieron que se debería reiniciar la investigación nuclear con 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] , hasta planes comerciales para producir reactores a gran escala basados en torio para su uso como plantas de energía a escala nacional. [6] [7] [8] [5] [9]
Los defensores de esta tecnología creen que el torio es fundamental 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 el torio como "una solución a más de 1000 años o un puente de calidad con bajas emisiones de carbono hacia fuentes de energía verdaderamente sostenibles que solucionen una gran parte del impacto ambiental negativo de la humanidad". [10] Sin embargo, el desarrollo de la energía basada en el torio tiene costos iniciales significativos. El desarrollo de reactores reproductores en general (incluidos los reactores de torio, que son reproductores por naturaleza) aumentará las preocupaciones por la proliferación.
Después de la Segunda Guerra Mundial, se construyeron reactores nucleares basados en 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 prototipo experimental de reactor de sal fundida (MSR) utilizando combustible U-233, el material fisible creado al bombardear torio con neutrones. El reactor MSRE, construido en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge , operó críticamente 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 basado en torio había sido desarrollado y probado con éxito. [11]
Sin embargo, en 1973 el gobierno estadounidense se decidió por la tecnología del uranio y abandonó 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 tasa de reproducción del torio era insuficiente para producir suficiente combustible para sustentar el desarrollo de una industria nuclear comercial. Como Moir y Teller escribieron más tarde: "La competencia se redujo a un reactor reproductor rápido de metal líquido (LMFBR) en el ciclo uranio-plutonio y un reactor térmico en el ciclo torio- 233 U, el reactor reproductor de sal fundida. El LMFBR tenía una tasa de reproducción mayor... y ganó la competencia". En su opinión, la decisión de detener el desarrollo de reactores de torio, al menos como una opción de respaldo, "fue un error excusable". [1]
El escritor científico Richard Martin afirma que el físico nuclear Alvin Weinberg , que era 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. [12] [13] El propio Weinberg recuerda este período:
[El congresista] Chet Holifield estaba claramente exasperado conmigo y finalmente me dijo: "Alvin, si te preocupa la seguridad de los reactores, entonces creo que es hora de que abandones la energía nuclear". Me quedé 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. [14]
Martin explica que la falta de voluntad de Weinberg de sacrificar la energía nuclear potencialmente segura en beneficio de usos militares lo obligó a retirarse:
Weinberg se dio cuenta de que se podía utilizar el torio en un tipo de reactor totalmente nuevo, que no tendría ningún riesgo de fusión. ... su equipo construyó un reactor que funcionara... y pasó el resto de sus 18 años en el cargo intentando convertir el torio en el núcleo de la iniciativa de energía atómica del país. Fracasó. Los reactores de uranio ya se habían establecido y Hyman Rickover , jefe de facto del programa nuclear estadounidense, quería el plutonio de las plantas nucleares alimentadas con uranio para fabricar bombas. Weinberg, cada vez más apartado, finalmente se vio obligado a abandonar el cargo en 1973. [15]
A pesar de la historia documentada de la energía nuclear con torio, muchos de los expertos nucleares actuales no lo conocían. Según Chemical & Engineering News , "la mayoría de las personas, incluidos los científicos, apenas han oído hablar de este elemento de metal pesado y saben poco sobre él", y se hace notar un comentario de un asistente a una conferencia que decía que "es posible tener un doctorado en tecnología de reactores nucleares y no saber nada sobre la energía del torio". [16] El físico nuclear Victor J. Stenger , por ejemplo, se enteró por primera vez de ello en 2012:
Me sorprendió enterarme recientemente de que una alternativa de este tipo ha estado disponible para nosotros desde la Segunda Guerra Mundial, pero no se ha aprovechado porque carecía de aplicaciones en armas. [17]
Otros, incluido el ex científico de la NASA y experto en torio Kirk Sorensen, coinciden en que "el torio era el camino alternativo que no se tomó". [18] [19] : 2 Según Sorensen, durante una entrevista documental, afirma que si Estados Unidos no hubiera interrumpido su investigación en 1974, podría haber "logrado probablemente la independencia energética alrededor del año 2000". [20] El 18 de mayo de 2022, se presentó por primera vez el proyecto de ley S.4242 del Senado de Estados Unidos - "Un proyecto de ley para prever la conservación y el almacenamiento de uranio-233 para fomentar el desarrollo de reactores de sales fundidas de torio", la 'Ley de Seguridad Energética del Torio'. Sorensen había instado a que se aprobara 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 "solo en los Estados Unidos hay suficiente torio para abastecer al país con su nivel energético actual durante más de 1.000 años". [23] [22] "Estados Unidos ha enterrado toneladas como subproducto de la minería de tierras raras", señala Evans-Pritchard. [24] Casi todo el torio es Th-232 fértil , en comparación con el uranio, que está compuesto en un 99,3% de U-238 fértil y en un 0,7% de U-235 fisible, más valioso.
Menos adecuado para bombas. Es difícil fabricar una bomba nuclear práctica a partir de los subproductos de un reactor de torio, lo que permite a los gobiernos potencialmente 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 y explotar. Sin embargo, el uranio-233 utilizado en el ciclo es fisible y, por lo tanto, puede usarse para crear un arma nuclear, aunque la producción de plutonio se reduce. 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 detonación nuclear". [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 dificultaba la manipulación del material y el uranio-232 conducía a una posible detonación previa. Separar el uranio-232 del uranio-233 resultó muy difícil, aunque las técnicas más nuevas de separación de isótopos por láser podrían facilitar ese proceso. [26] [27]
Menos residuos nucleares. Hay menos residuos nucleares de alto nivel cuando se utiliza torio como combustible en un reactor de fluoruro de torio líquido : hasta dos órdenes de magnitud menos, afirman Moir y Teller [1] , lo que elimina la necesidad de almacenamiento a gran escala o a largo plazo; [19] : 13 "Los científicos chinos afirman que los residuos peligrosos serán mil veces menores que con el uranio". [28] La radiactividad de los residuos resultantes también desciende a niveles seguros después de sólo uno o unos pocos cientos de años, en comparación con las decenas de miles de años necesarios para que los residuos nucleares actuales se enfríen. [29] Sin embargo, la producción de productos de activación y productos de fisión es en general similar entre los ciclos de combustible basados en torio y uranio.
Menos ingredientes para iniciar la reacción. Según Moir y Teller, "una vez que se pone en marcha, un reactor reproductor no necesita ningún otro combustible que el torio, ya que 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 no reproductores, por otra parte, requieren material fisionable adicional, como uranio-235 o plutonio, para mantener la reacción. [23]
Recolección de plutonio apto para uso militar. 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 uso militar (WPu) o plutonio civil. [30]
No es necesario ningún enriquecimiento. Dado que todo el torio natural puede utilizarse como combustible, no es necesario ningún enriquecimiento costoso del combustible. [29] Sin embargo, lo mismo es válido para el U-238, como combustible fértil en el ciclo uranio-plutonio.
Eficiencia. Comparando la cantidad de torio necesaria con la de 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 fluoruro de torio líquido están diseñados para resistir la fusión. Un tapón fusible en la parte inferior del reactor se funde en caso de un corte de energía o si las temperaturas superan 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 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 a cielo abierto, lo que no requiere ventilación, a diferencia de las minas de uranio subterráneas, 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 tiempo que alivia 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, un "plan de energía nuclear a gran escala" utilizable por muchos países podría establecerse en una década. [1]
Desventajas
Se requerirían importantes y costosos trabajos de prueba, análisis y concesión de licencias, que requerirían el apoyo de las empresas y del gobierno. [23] En un informe de 2012 sobre el uso de combustible de torio en los reactores refrigerados por agua existentes, el Boletín de los Científicos Atómicos sugirió que "requeriría una inversión demasiado grande y no proporcionaría una recompensa clara", y que "desde el punto de vista de las empresas de servicios públicos, el único motivo legítimo capaz de motivar la búsqueda del torio es la economía". [33]
El coste de fabricación y reprocesamiento es más alto que el de las 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 se puede alterar ligeramente eliminando el protactinio-233 . La desintegración del protactinio-233 crearía uranio-233 en lugar de uranio-232 para su uso en armas nucleares, lo que convertiría al torio en un combustible de doble propósito. [35] [36]
Proponentes
El premio Nobel de Física y ex director del CERN Carlo Rubbia es un admirador del torio desde hace mucho tiempo. Según Rubbia, "para que se pueda seguir utilizando con vigor, la energía nuclear debe modificarse profundamente". [37]
Hans Blix , ex director general del Organismo Internacional de Energía Atómica , ha dicho que "el combustible de torio da lugar a residuos de menor volumen, menos tóxicos y de vida mucho menos prolongada que los residuos resultantes del combustible de uranio". [38]
Proyectos de energía
La investigación y el desarrollo de reactores nucleares basados en torio, principalmente el reactor de fluoruro líquido de torio (LFTR), diseño MSR , se ha realizado o se está realizando en los Estados Unidos, el Reino Unido , Alemania , Brasil , India , Indonesia , China , Francia , la República Checa , Japón , Rusia , Canadá , Israel , Dinamarca y los Países Bajos . [17] [19] 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 una tecnología nuclear alternativa sin requerir la producción de residuos nucleares. [39] Entre otros expertos reconocidos, Hans Blix , ex director del Organismo Internacional de Energía Atómica , pide un apoyo ampliado 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, sino también uno que hace 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, ha planificado y propuesto 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 de desalinización 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] La Asociación Nuclear Mundial señala que la Academia China de Ciencias en enero de 2011 anunció su programa de I+D, "afirmando tener el mayor esfuerzo nacional del mundo en él, con la esperanza de obtener todos los derechos de propiedad intelectual sobre la tecnología". [23] Según Martin, "China ha dejado en claro su intención de hacerlo por sí sola", y agregó que China ya tiene el monopolio sobre la mayoría de los minerales de tierras raras del mundo . [19] : 157 [28]
A principios de 2012, se informó de 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, [48] : minuto 1:37 [48] : minuto 44:20 y un reactor de sal fundida de investigación [48] : minuto 54:00 para 2017, [48] 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. [49]
El Dr. Jiang Mianheng , hijo del ex líder chino Jiang Zemin , encabezó una delegación de torio en conversaciones de confidencialidad en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge , Tennessee, y a fines de 2013 China se había asociado oficialmente con Oak Ridge para ayudar a China en su propio desarrollo. [50] [51]
En marzo de 2014, cuando su dependencia de la energía a carbón se convirtió en una de las principales causas de su actual "crisis de smog", redujeron su objetivo original de crear un reactor operativo de 25 años a 10. "En el pasado, el gobierno estaba interesado 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. "Esto es definitivamente una carrera", agregó. [52]
En 2019, dos de los reactores estaban en construcción en el desierto de Gobi, y se esperaba que estuvieran terminados alrededor de 2025. China espera poner en uso comercial los reactores de torio en 2030. [5] Está previsto que el reactor de 60 MWt se complete en 2029. Parte de la energía térmica, 10 MW, se utilizará para crear energía eléctrica; el resto se utilizará para desarrollar hidrógeno dividiendo las moléculas de agua a alta temperatura. [53]
TMSR-LF1
Uno de los prototipos de torio de 2 MWt estaba a punto de completarse en 2021. [54] [55] Al 24 de junio de 2021, China informó que el reactor de sal fundida de Gobi se completará según lo programado y las pruebas comenzarán a principios de septiembre de 2021. El nuevo reactor es parte del impulso del líder chino Xi Jinping para hacer que China sea neutral en carbono para 2060. [56] 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 la Iniciativa del Cinturón y la Ruta de China . [56] [57] [58]
En agosto de 2022, el Ministerio de Ecología y Medio Ambiente de China informó al Instituto de Física Aplicada de Shanghái (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 Shanghái (SINAP) de la Academia de Ciencias de China para operar el TMSR-LF1, un reactor de 2 MWt. [59] [60] [61]
Dinamarca
Copenhagen Atomics es una empresa danesa de tecnología de sales fundidas que desarrolla reactores de sales fundidas que se pueden fabricar en masa . El quemador de residuos de Copenhagen Atomics es un reactor de sales fundidas de un solo fluido, moderado por agua pesada, basado en fluoruro, con espectro térmico y controlado de forma autónoma. Está diseñado para caber dentro de un contenedor de envío de acero inoxidable de 40 pies (12 m) hermético. El moderador de agua pesada está aislado térmicamente de la sal y se drena y enfría continuamente a menos de 50 °C (122 °F). También se está investigando una versión moderada de deuteróxido de litio-7 fundido (7LiOD). El reactor utiliza el ciclo del combustible de torio utilizando plutonio separado del combustible nuclear gastado como carga fisible inicial para la primera generación de reactores, y eventualmente haciendo la transición a un reproductor de torio. [62] Copenhagen Atomics está desarrollando y probando activamente válvulas, bombas, intercambiadores de calor, sistemas de medición, química de la sal y sistemas de purificación, y sistemas de control y software para aplicaciones de sales fundidas. [63]
En julio de 2024, Copenhagen Atomics anunció que su reactor está listo para ser probado en un escenario de la vida real con un experimento crítico en el Instituto Paul Scherrer en Suiza en 2026. [64]
Alemania, década de 1980
El THTR-300 alemán era un prototipo de central eléctrica comercial que utilizaba torio como combustible fisible, U-235 altamente enriquecido y fértil. Aunque se lo denominaba reactor de alta temperatura de torio, la mayor parte del U-235 se fisionaba. El THTR-300 era un reactor de alta temperatura refrigerado por helio con un núcleo de lecho de bolas que constaba de aproximadamente 670.000 compactos esféricos de combustible de 6 centímetros (2,4 pulgadas) de diámetro cada uno con partículas de combustible de uranio-235 y torio-232 incrustadas en una matriz de grafito. Suministró energía a la red eléctrica de Alemania durante 432 días a finales de la década de 1980, antes de que se cerrara por razones de costo, mecánicas y de otro tipo.
India
La India posee los mayores suministros de torio del mundo, aunque las cantidades de uranio son comparativamente escasas. Se prevé que para 2050 el país cubrirá hasta el 30% de su demanda eléctrica con torio. [65]
En febrero de 2014, el Centro de Investigación Atómica ghd Bhabha (BARC), en Mumbai, India, presentó su último diseño de un "reactor nuclear de próxima generación" que quema torio como mineral combustible, al que llamaron Reactor Avanzado de Agua Pesada (AHWR). Calcularon que el reactor podría funcionar sin un operador durante 120 días. [66] La validación de la física de su reactor central estaba en marcha a fines de 2017. [67]
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 importante contribución 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 . [66]
El gobierno indio también está desarrollando hasta 62 reactores, en su mayoría basados en torio, que espera estén operativos para 2025. India es el "único país del mundo con un plan detallado, financiado y aprobado por el gobierno" para centrarse en la energía nuclear basada en torio. El país obtiene actualmente 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%). [68] 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 India tiene un "objetivo a largo plazo de convertirse en independiente energéticamente sobre la base de sus vastos recursos de torio para satisfacer las ambiciones económicas de la India". [69] [70]
A finales de junio de 2012, la India anunció que su "primer reactor rápido comercial" estaba a punto de completarse, lo que la convertía en el país más avanzado en la investigación sobre el torio. "Tenemos enormes reservas de torio. El desafío es desarrollar tecnología para convertirlo en material fisible", afirmó su ex presidente de la Comisión de Energía Atómica de la India. [71] Esa visión de utilizar torio en lugar de uranio fue planteada en la década de 1950 por el físico Homi Bhabha . [72] [73] [74] [75]
En 2013, se programó la construcción del reactor de agua pesada presurizada (AHWR) de 300 MWe de la India en una ubicación no revelada. [76] 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. [77] En 2017, el diseño se encontraba en las etapas finales de validación. [78]
Desde entonces, las demoras han pospuesto la puesta en servicio [¿criticidad?] del PFBR hasta septiembre de 2016, [79] 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, [80] aunque la adquisición de material fisionable primario (preferiblemente plutonio) puede ser problemática debido a las bajas reservas de uranio de la India y su capacidad de producción. [81]
KAMINI (Kalpakkam Mini reactor) es el único reactor experimental del mundo basado en torio. Produce 40 MW de energía térmica a plena potencia. [82] 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 vecino FBTR .
Indonesia
P3Tek, una agencia del Ministerio de Energía y Recursos Minerales de Indonesia, ha examinado un reactor de sales fundidas de torio de Thorcon llamado TMSR-500. El estudio informó que la construcción de un TMSR-500 de ThorCon cumpliría con las normas de Indonesia en materia de seguridad y rendimiento de la energía nuclear. [83]
Israel
En mayo de 2010, investigadores de la Universidad Ben-Gurion del Néguev en Israel y del Laboratorio Nacional Brookhaven en Nueva York comenzaron a colaborar en el desarrollo de reactores de torio, [84] destinados a ser autosuficientes, "es decir, que produzcan y consuman aproximadamente las mismas cantidades de combustible", lo que no es posible con uranio en un reactor de agua ligera. [84]
Japón
En junio de 2012, la empresa de servicios públicos japonesa Chubu Electric Power escribió que consideraban al torio como "uno de los posibles recursos energéticos futuros". [85]
Noruega
A finales de 2012, la empresa privada noruega Thor Energy, en colaboración con el gobierno y Westinghouse , anunció un ensayo de cuatro años utilizando torio en un reactor nuclear existente. [86] En 2013, Aker Solutions compró patentes al físico ganador del Premio Nobel Carlo Rubbia para el diseño de una planta de energía nuclear de torio basada en un acelerador de protones. [87]
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. [90] Sin embargo, en 2010, el Laboratorio Nuclear Nacional del Reino Unido (NNL) 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] Friends of the Earth UK considera que la investigación sobre este tema es "útil" como una opción de respaldo. [91]
Estados Unidos
En su informe de enero de 2012 al Secretario de Energía de los Estados Unidos , la Comisión Cinta Azul sobre el Futuro de los Estados Unidos señala que "también se ha propuesto un reactor de sal fundida que utilice torio". [92] Ese mismo mes se informó de que el Departamento de Energía de los Estados Unidos está "colaborando silenciosamente con China" en diseños de energía nuclear basados en torio utilizando un MSR . [93]
Algunos expertos y políticos quieren que el torio sea "el pilar del futuro nuclear de Estados Unidos". [94] Los entonces senadores Harry Reid y Orrin Hatch apoyaron el uso de 250 millones de dólares de fondos federales de investigación para reactivar la investigación del ORNL . [10] En 2009, el congresista Joe Sestak intentó sin éxito obtener financiación para la investigación y el desarrollo de un reactor del tamaño de un destructor [un reactor del tamaño necesario para alimentar a un destructor] que utilizara combustible líquido a base de torio. [95]
Alvin Radkowsky , diseñador jefe de la segunda planta de energía eléctrica atómica a gran escala del mundo en Shippingport, Pensilvania , fundó un proyecto conjunto estadounidense y ruso en 1997 para crear un reactor basado en torio, considerado un "avance creativo". [96] 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. [96]
El combustible principal del proyecto de investigación HT 3 R propuesto cerca de Odessa, Texas , Estados Unidos, serán perlas de torio revestidas de cerámica. La construcción del reactor aún no ha comenzado. [97] Las estimaciones para completar un reactor se establecieron originalmente en diez años en 2006 (con una fecha operativa propuesta para 2015). [98]
Clean Core Thorium Energy, una corporación con sede en Chicago, creó y patentó una mezcla patentada de uranio y torio para HALEU (Uranio poco enriquecido de alto ensayo). La mezcla de combustible se llama ANEEL (Energía nuclear avanzada para una vida enriquecida), en honor a Anil Kakodkar . HALEU tiene uranio que se ha 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 actualmente están 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 ANEEL. Según Sean McDeavitt, profesor del Departamento de Ingeniería Nuclear de la Universidad Texas A&M y Director del Centro de Ingeniería y Ciencia Nuclear, ANEEL es un combustible nuclear único en su tipo que mezcla torio y HALEU en una composición patentada y única. Para avanzar en la creación e implementación de la 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 concesión de licencias de Clean Core como parte del Memorando de Entendimiento. [99]
Fuentes de torio
El torio se encuentra principalmente en el mineral de fosfato de tierras raras , la monacita , que contiene hasta un 12% de fosfato de torio, pero un 6-7% en promedio. Se estima que los recursos mundiales de monacita son de 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 importantes en varios otros países (véase la tabla "Reservas mundiales de torio") . [23] La monacita es una buena fuente de elementos de tierras raras (REE), pero las monacitas actualmente no son económicas de producir porque el torio radiactivo que se produce como subproducto tendría que almacenarse indefinidamente. Sin embargo, si se adoptaran plantas de energía basadas en torio a gran escala, prácticamente todas las necesidades mundiales de torio podrían satisfacerse simplemente refinando las monacitas para obtener sus REE más valiosos. [101]
Otra estimación de las reservas razonablemente seguras (RAR) y las reservas adicionales estimadas (EAR) de torio proviene de OECD/AEN, Nuclear Energy, "Trends in Nuclear Fuel Cycle", París, Francia (2001). [102] (véase la tabla "Estimaciones del OIEA en toneladas") [102] : p.102
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 se pueden extraer a los precios actuales del mercado; existen millones de veces más en total en los 3 × 10Existen 19 toneladas de corteza, alrededor de 120 billones de toneladas de torio y cantidades menores pero vastas de torio en concentraciones intermedias. [103] [104] Las reservas probadas son un buen indicador del suministro futuro total de un recurso mineral.
Tipos de reactores
Según la Asociación Nuclear Mundial , existen siete tipos de reactores que pueden utilizar combustible de torio. Seis de ellos han entrado en servicio en algún momento: [23]
Se han propuesto reactores homogéneos acuosos (AHR) como un diseño alimentado con fluido que podría aceptar uranio y torio naturales suspendidos en una solución de agua pesada. [105] 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 ") mediante la reducción de la cantidad de uranio-238 presente 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.
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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 a partir del torio: un reactor de torio con sales líquidas que quema residuos nucleares", vídeo, 1 h 22 min, presentación de Kirk Sorensen en la Google's Tech Talk, 20 de julio de 2009
Artículo de la revista Wired : "El uranio es cosa del siglo pasado: aparece el torio, la nueva arma nuclear ecológica"
Thorium Energy Alliance: organización de defensa y educación dedicada a la energía del torio
Energía a partir del torio: sitio web sobre LFTR
Foro internacional sobre sales fundidas de torio
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