परमाणु ऊर्जा में थोरियम: पेशेवरों, विपक्ष, नुकसान

परमाणु ऊर्जा से दूर लोगों की दुनिया में, लगभग एक साजिश थीसिस है कि THORIUM है कि बुराई परमाणु Pinocchio बिजली के शराबी उपभोक्ताओं से छिपाते हैं। सस्ता, सुरक्षित और रेडियोधर्मी कचरा नहीं छोड़ना - यह परमाणु ऊर्जा को शक्ति की ऊंचाइयों तक पहुंचा सकता है, लेकिन किसी कारण से नहीं।


नॉर्वेजियन अनुसंधान रिएक्टर Halden में थोरियम ईंधन असेंबलिंग लोड हो रहा है।


आज के औद्योगिक परमाणु रिएक्टरों के बेड़े में यूरेनियम ईंधन का पूरा उपयोग होता है, विशेषकर U235 आइसोटोप का। यह एक साधारण कारण के लिए हुआ - यह एकमात्र प्राकृतिक आइसोटोप है जो एक श्रृंखला क्षय प्रतिक्रिया का समर्थन करने में सक्षम है। अन्य प्राकृतिक भारी तत्व, उदाहरण के लिए U238 और Th232 (एक ही थोरियम) परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया का समर्थन नहीं करते हैं । कई और अधिक कृत्रिम रूप से उत्पादित किए गए हैं जो रिएक्टर में काम करने में सक्षम हैं - उदाहरण के लिए, सुप्रसिद्ध Pu239 या U233 - बहुत U238, Th232 के प्रसारण द्वारा प्राप्त किया गया।


भारी जल रिएक्टर तीन मुख्य डिजाइनों में से एक है (गैस-ठंडा और तरल-नमक के साथ) जिसमें थोरियम चक्र का उपयोग किया जा सकता है।

इस प्रकार, पहले क्षण में हम सैकड़ों थोरियम रिएक्टरों को क्यों नहीं देखते हैं, प्रसन्नतापूर्वक बिजली के साथ दुनिया की आपूर्ति करते हैं - थोरियम परमाणु ईंधन नहीं है। यह केवल बंद परमाणु ईंधन चक्र (एनएफसीएफ) की संरचना में समझ में आता है, जिसे कभी भी पूरी तरह से कहीं भी लागू नहीं किया गया है। यूरेनियम पर एनएफसीएफ के साथ-साथ थोरियम को तेजी से रिएक्टर की आवश्यकता होगी जिसमें 1 से अधिक के प्रजनन अनुपात, रेडियोकेमिकल प्रसंस्करण संयंत्र और अन्य एनएफसीएफ चिप्स होंगे।
वास्तव में, Th232 U238 के लिए एक प्रतियोगी है - एक पदार्थ जिसे परमाणु ईंधन में परिवर्तित किया जा सकता है। सामान्यतया, परमाणु ईंधन के लिए प्रत्येक उम्मीदवार के पास इसके पेशेवरों और विपक्ष हैं:

• 1. पृथ्वी की पपड़ी में, यूरेनियम यूरेनियम की तुलना में कई गुना अधिक है। यह प्लस थोरियम है।
• 2. , . , .
• 3. , 3,5
• 4. Th232->U233 Pa233, . , .
• 5. U232, -, .

यह स्पष्ट है कि इस तरह के एक बाधा (बिंदु 3) और एनएफसी की अनुपस्थिति के साथ, थोरियम के कार्यान्वयन की अधिक संभावना नहीं है, कम से कम आज के लिए। और बाकी थोरियम के कोई नुकसान या फायदे नहीं हैं। उदाहरण के लिए, उन्हें अक्सर इस बात का श्रेय दिया जाता है कि उन्हें परमाणु हथियार तकनीक फैलाने में कोई समस्या नहीं है। यह सच नहीं है। हां, कोई प्लूटोनियम नहीं है, लेकिन U233 है, जहां से परमाणु बम उत्कृष्ट रूप से प्राप्त किए जाते हैं।


आधुनिक रिएक्टर के ईंधन में सामग्री का परिवर्तन: U235 का 3.5% विखंडन उत्पादों में, समानांतर 3% पु में U238 से उत्पन्न होता है, जिसमें से 2% भी गर्मी और न्यूट्रॉन देते हैं।

अब आइए अंक 2 और 4 के बारे में अधिक विस्तार से बात करते हैं, क्योंकि वे थोरियम के भविष्य के लिए निर्णायक हैं।

तो मामूली एक्टिनाइड्स की समस्या क्या है? जब परमाणु रिएक्टर 3-5% U235 और 95-97% U238 से साधारण मानव ईंधन पर संचालित होता है, तो न्यूट्रॉन अवशोषण विभिन्न प्रकार के अप्रिय पदार्थों का उत्पादन करता है - मामूली एक्टिनाइड्स। इनमें नेप्टुनियम एनपी -237, एमरिकियम आइसोटोप्स एमएम -241, -243, क्यूरियम सेमी -242, -244, -245 शामिल हैं। वे सभी रेडियोधर्मी हैं, और काफी अप्रिय रूप से शक्तिशाली गामा उत्सर्जक हैं। हालांकि, ताजा एसएनएफ में उनमें से बहुत कम होंगे - कुछ टन प्रति टन, दसियों किलोग्राम विखंडन उत्पादों (जैसे कि प्रसिद्ध सीएसएस -137) के खिलाफ, जो और भी अधिक सक्रिय हैं। समस्या क्या है?


एक रिएक्टर में यूरेनियम ईंधन में आइसोटोप रूपांतरण।

समस्या आधी-अधूरी है। Cs-137 में विखंडन उत्पादों का सबसे लंबा आधा जीवन ठीक है - और यह ~ 30 साल है। 300 वर्षों में, इसकी गतिविधि में 1000 गुना की कमी आएगी, और 900 से अधिक - एक अरब। इसका मतलब यह है कि ऐतिहासिक रूप से निकट भविष्य के लिए, आप खर्च किए गए ईंधन जंग के बारे में चिंता करना बंद कर सकते हैं और इसे रेडियोधर्मिता के बुरे प्रेमियों से बचा सकते हैं।


परमाणु ऊर्जा के लिए अनुमान: GW पेल में क्षमता, GW में ऐतिहासिक ऊर्जा उत्पादन * वर्ष Qel, टन में परमाणु ईंधन का द्रव्यमान, इस खर्च किए गए ईंधन में प्लूटोनियम का द्रव्यमान, टन में ईंधन MPu, और किलोग्राम में अन्य आइसोटोप

लेकिन मामूली अभिनय के लिए, आधा जीवन हजारों साल हैं। इसका मतलब है कि शेल्फ जीवन सैकड़ों वर्ष से दसियों हज़ार तक विस्तारित है। ऐसा समय पहले से ही कल्पना करना काफी मुश्किल है, लेकिन यह कल्पना की जा सकती है कि कई हजार साल बाद परमाणु ऊर्जा के गहन कार्य के साथ, बल्कि एक बड़े क्षेत्र को मजबूर किया जाएगा, और सबसे लोकप्रिय पेशा "खर्च किए गए ईंधन भंडारण का रक्षक" होगा।


और स्वेडर्स पहले से ही फर्समार्क रिपॉजिटरी में इस तरह की योजना के तहत परमाणु ईंधन का हमेशा के लिए निपटान कर रहे हैं।

स्थिति बदल जाती है अगर, ईंधन के एकल उपयोग के साथ एक चक्र के बजाय (जो अब मौजूद है), हम एक बंद चक्र पर स्विच करते हैं - U238 या Th232 से परमाणु ईंधन का उत्पादन करते हैं और इसे एक रिएक्टर में जलाते हैं। एक ओर, स्पष्ट कारणों के लिए, खर्च किए गए ईंधन की मात्रा तेजी से घट जाती है, लेकिन दूसरी तरफ, मामूली एक्टिनाइड्स की संख्या बढ़ेगी और बढ़ेगी। 70 के दशक के बाद से परमाणु रिएक्टरों में नाबालिग एक्टिनाइड्स के विनाश (संचारण और दरार) की समस्या परमाणु ईंधन चक्र की तैनाती के रास्ते पर सबसे महत्वपूर्ण में से एक है।

और यहाँ घोड़े पर Th232। एमए अपने एनएफसी में नहीं बनेगा, जिसका अर्थ है कि "हमेशा के लिए" खर्च किए गए परमाणु ईंधन के भंडारण के साथ कोई समस्या नहीं है और यूरेनियम खर्च किए गए परमाणु ईंधन के प्रसंस्करण के दौरान इन बहुत जटिल और अप्रिय पदार्थों से निपटने में कोई समस्या नहीं है। इस तरह, थोरियम एक महत्वपूर्ण लाभ प्राप्त करता है - यह इसमें कुछ के साथ सरल हो सकता है।


तरल नमक रिएक्टर थोरियम ऊर्जा के विचार का शाश्वत साथी है।

और इसकी अप्रिय परमाणु-भौतिक विशेषताओं के साथ तुरंत इसके लिए क्षतिपूर्ति करता है। U238-> Pu239 और Th232-> U233 से परमाणु ईंधन का उत्पादन क्रमशः मध्यवर्ती आइसोटोप Np239 और Pa233 की पीढ़ी के माध्यम से होता है। वे दोनों "न्यूट्रॉन जहर" हैं, अर्थात्, वे न्यूट्रॉन को परजीवी के रूप में अवशोषित करते हैं, केवल प्रोटोक्टिनियम का आधा जीवन 10 गुना लंबा है, अर्थात्। इसकी ईंधन सामग्री 1000 (2 ^ 10) गुना अधिक है। U233 और Th232 पर "क्लासिक" फास्ट रिएक्टर बनाने की कोशिश करते समय यह ध्यान देने योग्य समस्याएं पैदा करता है। तरल नमक रिएक्टर का विचार, "परमाणु" नमक FLiBe = LiF + BeF2 और जोड़ा फ्लोराइड्स Th232 और U233 के पिघल के साथ एक टैंक , थोरियम चक्र के साथ हाथ में हाथ जाता है ।



ठोस और तरल रूप में फ्लोराइड U233 के मिश्रण के साथ FLBBe परमाणु रिएक्टर के लिए सही रंग है।

इस तरह के रिएक्टर को कोर से न्यूट्रॉन रिसाव की निगरानी के द्वारा नियंत्रित किया जाता है, और वास्तव में AZ के अंदर कोई एक्ट्यूएटर नहीं होता है, और सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि यह Pa233 और U233 क्षय उत्पादों की लगातार रेडियोकेमिकल रूप से सफाई की जाती है। जेएसआर का विचार परमाणु इंजीनियरिंग की पवित्र कब्र है, लेकिन एक ही समय में सामग्री वैज्ञानिकों का एक बुरा सपना - इस पिघल में पूरे आवर्त सारणी का शाब्दिक रूप से गठन किया जाता है, और अभी तक यह एक ऐसी सामग्री बनाने के लिए संभव नहीं हुआ है जो उच्च तापमान और विकिरण की शर्तों के तहत जंग के बिना इस तरह के मिश्रण को धारण करेगा।


भारतीय AHWR का एक क्रॉस सेक्शन , जो दुनिया का एकमात्र औद्योगिक रिएक्टर है जो Th / U233 और Th / Pu239 MOX में संचालित करने की योजना बना रहा है।

इस प्रकार, हम संक्षेप में बता सकते हैं: जबकि परमाणु उद्योग की न तो कोई विशेष आवश्यकता है, न ही थोरियम ऊर्जा के निर्माण के अवसर। आर्थिक रूप से, यह इस तरह दिखता है - थोरियम चक्र पर IAEA रिपोर्ट के निष्कर्ष में तैयार किए गए एक किलोग्राम यूरेनियम की लागत $ 300 से अधिक होने तक थोरियम दिलचस्प नहीं है। यहां तक ​​कि भारतीय, जो यूरेनियम की सीमित आपूर्ति (और देश के भीतर अपने संसाधनों की कमी) का सामना कर रहे थे, जिन्होंने 80 के दशक में थोरियम परमाणु ईंधन चक्र पर एक शर्त लगाई थी, धीरे-धीरे इसे लॉन्च करने के लिए क्यूरेटिंग प्रयास कर रहे हैं। खैर, हमारे देश में एक युग से केवल एक दिलचस्प विरासत है जब थोरियम के पेशेवरों और विपक्ष स्पष्ट नहीं थे - क्रास्नोउफिम्स्क में 80 हजार टन मोनज़ाइट रेत (थोरियम अयस्क) के साथ गोदाम, लेकिन परमाणु शक्ति के लिए थोरियम और इसके विकास की योजना के लिए कोई बड़ी आर्थिक जमा नहीं है।

Source: https://habr.com/ru/post/hi382991/