211service.com
Schonere kernenergie?
Senatoren die verschillende westerse staten vertegenwoordigen, waaronder Utah's Orrin Hatch en senaatsleider Harry Reid, van Nevada, werken aan wetgeving om thorium te promoten. Ze zeggen dat het een schoner brandende brandstof is voor kerncentrales, met het potentieel om de hoeveelheden kernafval op hoog niveau te halveren.
Een schonere gloed: Thorium- en uranium-brandstofcapsules in deze onderzoeksreactor van het Russische Kurchatov Institute zouden kunnen helpen het afval van bestaande en toekomstige kerncentrales te verminderen. Kurchatov en Thorium Power, gevestigd in McLean, VA, schalen de capsules op tot 3,5 meter lange brandstofstaven voor gebruik in commerciële energiecentrales.
Ze maken zich zorgen over de verbruikte splijtstof van kernreactoren die in hun staten terechtkomen, zegt Seth Grae, president van de ontwikkelaar van thorium-brandstoftechnologie. Thoriumkracht , gevestigd in McLean, Virginia.
Nucleaire waakhonden zeggen dat de technologie van Thorium Power echt potentieel heeft. Bovendien zeggen ze dat de wetgeving nodig is. Het zou het Department of Energy (DOE) en de Nuclear Regulatory Commission, die de nucleaire industrie reguleert, dwingen om nieuwe kantoren bij de agentschappen te creëren om de opties voor thoriumbrandstof te bestuderen en het gebruik ervan in het buitenland te promoten.
Het is naar mijn mening heel logisch, zegt Thomas Cochran, directeur van het nucleaire programma bij de Natural Resources Defense Council , in Washington. Hij zegt dat actie van het congres nodig is om de weerstand binnen de DOE tegen het verkennen van thorium te overwinnen.
Het gebruik van thorium in bestaande reactoren betekent een heroverweging van de nucleaire brandstofcyclus die tegenwoordig in de meeste landen, waaronder de Verenigde Staten, wordt toegepast. De cyclus begint met uraniumoxide als brandstof verrijkt in de splijtbare uraniumisotoop U235. De splijting van het uranium in een reactor genereert warmte om de turbines van een kerncentrale aan te drijven, en het produceert een zeer radioactieve mix van afbraakproducten van splijting, waaronder plutonium dat kan worden teruggewonnen om kernwapens te maken. Andere splijtingsproducten vertragen de kettingreactie, waardoor elke één of twee jaar brandstof moet worden vervangen. De verbruikte splijtstof wordt verwijderd en ter plaatse opgeslagen, in afwachting van de begrafenis.
De DOE werkt aan een afvalopslagplaats op hoog niveau in Yucca Mountain, in Nevada. Maar de faciliteit zal pas over minstens tien jaar worden geopend, en er is weinig politieke wil om meer van dergelijke sites te bouwen. In de tussentijd, Privé brandstofopslag , gevestigd in Salt Lake City, gaat door met een controversiële tijdelijke opslagplaats op Indiaans land, met een licentie voor 20 jaar en een optie tot verlenging. Dat is nogal een tussenstop, zegt Grae.
Thorium Power werd in 1992 gelanceerd om een proces te commercialiseren dat de hoeveelheid giftig afval die door traditionele reactoren wordt geproduceerd, vermindert. Het proces is ontwikkeld door wijlen nucleair wetenschapper Alvin Radkowsky, een baanbrekende ontwerper van de reactoren van de Amerikaanse marine en vroege commerciële kerncentrales. Het schema van Radkowsky is gebaseerd op zowel thorium- als uraniumbrandstoffen, waardoor het complexer wordt aan de voorkant. Maar hierdoor blijft de meeste brandstof langer in de reactor en produceert het afval dat minder giftig is.
Elke brandstofeenheid draagt een mix van twee verschillende brandstofstaven. De meeste zijn staafjes die thoriumoxidekorrels bevatten. Het thorium kan op zichzelf geen kettingreactie aan, zoals U235 dat wel kan, maar het kan neutronen absorberen om een andere splijtbare isotoop van uranium te vormen die dat wel zal doen: U233. In het ontwerp van Thorium Power worden deze neutronen geleverd door de resterende staven, die vaste legeringen zijn van zirkonium en splijtbaar U235-verrijkt uranium.
Grae zegt dat de hybride-brandstofassemblages van Thorium Power zijn ontworpen om te functioneren als drop-in-vervangers voor uraniumoxidebrandstof in drukwaterreactoren, het meest voorkomende reactorontwerp wereldwijd. De reactoren vereisen slechts minimale aanpassingen. De belangrijkste aanpassing is het gebruik van nauwkeuriger kranen voor het in- en uitnemen van splijtstofelementen om gescheiden extractie van de uraniumstaven mogelijk te maken. Grae zegt dat dit de sleutel is tot de afvalvermindering, omdat het grootste deel van het thorium negen jaar in de reactorkern blijft. (De uraniumstaven worden, net als conventionele uraniumoxidebrandstof, vaker verwisseld.)
Thorium Power is van plan dit brandstofsysteem binnen drie jaar te testen, te beginnen in een drukwaterreactor in Rusland. De tests zullen worden uitgevoerd in samenwerking met de Koerchatov Instituut , een nucleair onderzoekscentrum in Moskou. Het instituut test al vier jaar het uithoudingsvermogen van de brandstofmaterialen van Thorium Power, terwijl het tegelijkertijd een uranium-zirkonium-extrusieproces opschaalt om de staven van 3,5 meter te produceren die in de Russische reactoren worden gebruikt.
Als de hengels standhouden, verwachten experts dat het plan van Thorium Power zal slagen, omdat het hybride thorium-en-uranium-brandstofconcept al bewezen is. Verschillende vroege gasgekoelde kernreactoren uit de jaren vijftig en zestig gebruikten een brandstofschema met zaad en mantel dat conceptueel vergelijkbaar was met dat van Thorium Power. En een paar vroege watergekoelde reactoren, zoals de eerste reactor in Indian Point, NY, werkten in de jaren zestig en zeventig met splijtstofstaven gevuld met een thorium-uraniummengsel. Thorium raakte echter uit de gratie toen de nucleaire industrie rond uranium standaardiseerde, vooral nadat uraniumbrandstof na het ongeval op Three Mile Island in 1979 tot een bodemprijs zakte.
Elke twee jaar brandstof dumpen ziet er tegenwoordig minder aantrekkelijk uit, nu de uraniumprijzen snel stijgen en hoogactief afval zich opstapelt bij commerciële reactoren in de Verenigde Staten. Thoriumbrandstof speelt ook in op de groeiende bezorgdheid over de verspreiding van splijtstoffen die in kernwapens kunnen worden gebruikt. De bijproducten van Thorium produceren intense gammastraling, waardoor ze moeilijk te hanteren zijn door potentiële bommenmakers. Thorium Power richt zijn marketinginspanningen op ontwikkelingslanden in het Midden-Oosten, Azië en Latijns-Amerika die hun eerste reactoren willen bouwen; Grae wedt dat een ontwerp dat de proliferatie van kernwapens belemmert, reactoren in dergelijke landen gemakkelijker te financieren zal maken. Het bedrijf kijkt ook naar India, dat zijn grote thoriumreserves hoopt te exploiteren.
De uitdaging voor voorstanders van thorium is dat de DOE al pleit voor een andere brandstofcyclus die belooft afval te verminderen en proliferatierisico's te beheersen: een zogenaamde gesloten brandstofcyclus, waarbij chemische opwerking plutonium terugwint uit verbruikte uraniumbrandstof voor hergebruik in conventionele reactoren.
Opwerking staat centraal bij de DOE's Wereldwijd partnerschap voor kernenergie (GNEP), waarbij grote nucleaire spelers zoals de Verenigde Staten de levering van uraniumbrandstof zouden garanderen aan landen die beloven verbruikte splijtstof terug te geven - het plutonium dat zou kunnen worden gebruikt om kernwapens te maken.
Het GNEP heeft veel critici die stellen dat het opwerken van verbruikte splijtstof duur zal zijn, het risico van omleiding van splijtstoffen eerder zal vergroten dan beperken, en weinig zal doen om de hoeveelheden hoogactief afval te verminderen. Het plan van de DOE is om teruggewonnen plutonium te verbranden door het te mengen met uranium. Dit levert een heter en giftiger verbruikte splijtstof op die alleen in kweekreactoren kan worden verbrand. Die reactoren zijn tot op heden onhaalbaar gebleken op commerciële schaal. (Zie De beste nucleaire optie.)
Grae houdt vol dat Thorium Power op de lange termijn zou kunnen profiteren van een intensievere opwerking, omdat het brandstofsysteem een betere afzet biedt voor het teruggewonnen plutonium: het vervangt uranium als de neutronenbron voor de thorium-brandstofstaven van Thorium Power. In 2005 evalueerde nucleaire technologiegigant Westinghouse het systeem van Thorium Power als een optie voor het verbranden van overtollig militair plutonium, en het bedrijf voorspelde dat dit aanzienlijk goedkoper, sneller en effectiever zou zijn dan het verbranden van plutonium met uranium.