Torio: ¿el futuro combustible para la energía nuclear?
Torio es considerado por muchos como un posible sustituto del uranio en las instalaciones de generación de energía nuclear, y después de la publicidad negativa después de la fusión de la planta de Fukushima en Japón, defiende la esperanza de que pueda salvar la imagen de la energía nuclear como una alternativa segura y potencia de carbono respetuosa con el medio ambiente
El elemento, descubierto a principios del siglo XVIII y nombrado después de Thor, el dios nórdico del trueno, es tres veces más abundante que el uranio en la corteza terrestre, y en promedio produce 250 veces más energía por unidad de peso que el uranio.
A diferencia de los reactores de uranio, las plantas de energía de torio no producirían plutonio, el catalizador crucial para las bombas atómicas letales. Además, se sabe que las barras de combustible gastado son mucho menos radiactivas que los desechos nucleares convencionales, lo que hace que la producción de energía sea mucho más ecológica.
Sin embargo, quizás el punto de venta más poderoso desde una perspectiva de seguridad es que torio no continúa reaccionando por sí mismo. El torio requiere un reactor impulsado por un sistema acelerador (o ADS), que proporciona un haz externo de electrones para iniciar la reacción. La simple extracción de este rayo detiene la reacción y, a diferencia del uranio, la reacción no puede descontrolarse.
A pesar de los aspectos positivos, se han llevado a cabo relativamente pocas pruebas. Sin embargo, Alemania, Japón, Rusia, el Reino Unido y los Estados Unidos. UU. Han estado investigando ciclos de combustible basados en torio durante las últimas tres décadas. La India ha desarrollado un programa de energía nuclear en tres etapas basado en la disponibilidad de abundantes reservas de torio.
Usando investigaciones detalladas de GlobalData, examinamos el mercado actual y potencial para esta casa de energía nuclear.
Disponibilidad de recursos de torio
"Quizás el punto de venta más poderoso desde una perspectiva de seguridad, sin embargo, es que torio no continúa reaccionando por sí mismo".
El torio está disponible en pequeñas cantidades en la mayoría de las rocas y suelos, y es tres veces más abundante que el uranio.
En promedio, los suelos contienen seis partes por millón (ppm) de torio. La fuente más común de torio es la monacita, el mineral de fosfato de tierras raras, que normalmente contiene aproximadamente 12% de fosfato de torio.
Australia tiene los recursos más altos de torio con 489,000 toneladas seguidas por los Estados Unidos con 400,000 toneladas, Turquía con 344,000 toneladas e India con 319,000 toneladas.
Los recursos restantes se encuentran en países como Venezuela, Brasil, Noruega, Egipto, Rusia, entre otros.
Australia aporta alrededor del 18,7% de los recursos mundiales totales de torio, luego los Estados Unidos con el 15,3% y Turquía con el 13,2%. India es el cuarto país productor de torio con una contribución del 12.2% a los recursos mundiales de torio. Los cuatro principales países productores representan más del 50% de los recursos mundiales de torio.
Actividades de investigación y desarrollo de torio
Durante las últimas cuatro décadas, muchos países de todo el mundo estaban interesados en utilizar el torio como combustible nuclear debido a su abundancia.
Inicialmente, se llevaron a cabo actividades de investigación y desarrollo sobre el uso del torio en países como Alemania, India, Japón, Rusia, el Reino Unido y los Estados Unidos. Varios reactores de prueba en algunos de estos países se cargaron parcial o completamente con combustible a base de torio.
Durante el período 1967-1988, el reactor reamplificador de átomos (AVR), un reactor de prueba nuclear en Alemania con una capacidad de 15 MW, fue operado durante casi 750 semanas, utilizando combustible a base de torio el 95% del tiempo. Se usaron alrededor de 1.360 kg de torio, mezclados con uranio altamente enriquecido.
En Canadá, Canadian Atomic Energy Limited (AECL) realizó más de 25 pruebas en tres reactores de investigación y un reactor precomercial con combustibles que combinan uranio y torio.
En India, el reactor experimental de investigación de neutrones Kamini 30kWth, que utiliza el U-233 como combustible nuclear, se inició en 1996. Este reactor se construyó junto al reactor de ensayo de reproducción rápida de 40 MWt, en el que se irradió torio y se lo mismo se usó en el reactor de Kamini.
Actividades de investigación actuales del ciclo del combustible de torio
En el pasado, varias actividades de investigación y desarrollo se llevaron a cabo utilizando combustible a base de torio. Pero eso solo se limitó en una pequeña medida y la investigación realizada fue de naturaleza básica.
En la actualidad, varios conceptos avanzados del reactor se utilizan para investigar el torio. Algunas de las actividades de investigación recientes del ciclo del combustible de torio incluyen lo siguiente:
Los reactores de alta temperatura refrigerados por gas (HTGR) y el reactor de helio modular de turbina de gas (GT-MHR) son reactores avanzados desarrollados por General Atomics. Las opciones de combustible para este reactor incluyen torio altamente enriquecido, U-233 y plutonio.
El reactor de sal fundida (MSR) es un reactor avanzado, donde la sal fundida se usa como refrigerante. El combustible para este reactor puede disolverse en uranio enriquecido, torio o fluoruros U-233.
El concepto de MSR se estudió en 1960, pero ahora se está reviviendo debido a la disponibilidad de tecnología avanzada y sofisticada. Algunos países como Japón, Rusia, Francia y Estados Unidos. UU Tienen la intención de tener desarrollos adicionales en el reactor MSR.
AECL está llevando a cabo actividades de investigación sobre aplicaciones de ciclo de combustible de torio para candu 6 mejorados y reactor avanzado candu-1000 (ACR-1000) reactores con 5% de plutonio junto con torio. AECL también está trabajando con Third Qinshan Nuclear Power Company (TQNPC), China North Nuclear Fuel Corporation y Nuclear Power Institute of China (NPIC) para desarrollar y demostrar el uso de combustible de torio.
"El torio está disponible en la mayoría de las rocas y suelos, y es tres veces más abundante que el uranio".
El propósito de este estudio es conocer la viabilidad comercial y técnica del uso de torio en las unidades de Candu. India está trabajando actualmente en un diseño avanzado de reactor de agua pesada (AHWR), similar al diseño ACR canadiense.
Los conjuntos de combustible para este reactor contienen torio y están diseñados para una vida útil de 100 años. Se espera que use el 65% de la energía, y el 75% de la energía provendrá del torio.
Los reactores reproductores rápidos (FBR) y AHWRS desempeñan un papel importante en el programa nuclear de tres etapas de la India. Un prototipo de reactor FBR de 500 MW fue diseñado para reproducir el U-233 de torio.
