Ik wilde reageren op de antwoorden van anderen, maar dit zou te lang worden.

Bijna iedereen slaagt er niet in om Thorium (een brandstoftype) en reactortype te scheiden. Veiligheid is een functie van het reactortype, en gesmolten zout in het bijzonder voor deze vraag. Heeft de brandstofkeuze invloed op de ultieme reactorveiligheid? Ja, maar in beperkte mate. Dus hoe beïnvloedt het gebruik van Thorium als brandstof de ultieme reactorveiligheid? Hier:

1. Thorium heeft eigenlijk maar één natuurlijke isotoop . Dit vermindert het aantal chemische soorten met zware elementen die in een chemiesysteem moeten worden aangepakt. Dit maakt het geschikter voor een gesmolten-zoutreactor dan de meeste brandstofcycli, waarvan de meeste mensen denken dat het een zeer veilig ontwerp is.
2. Thorium produceert zeer weinig neutronen per splijting . In feite is het alleen als 2.3 wanneer anderen dichter bij 3.0 zijn (maar niet helemaal daar). Heeft dat invloed op de veiligheid? Kan zijn. Omdat er zo weinig neutronen zijn, heeft elke kritische configuratie minder fysieke mogelijkheden om gevaarlijk superkritisch te worden, maar ik zou dat punt niet te veel benadrukken. Belangrijker hierbij is dat de schaarste aan neutronen het moeilijk maakt om wapens te maken. Je hebt er 1 nodig om te broeden dus je houdt 2,3-1 = 1,3 over en je hebt maar 0,3 neutronen per splijting verloren aan de omgeving (of extra fokken) en dit is moeilijk te beheren. Alles dat neutronenefficiënter is, heeft ook minder activeringsproducten en is dus een minder radioactieve plant. Over het algemeen veroorzaken die extra neutronen zonder extra neutronen geen problemen.
3. Thorium produceert iets minder gevaarlijke splijtingsproducten . Welke nucleaire brandstofcyclus je ook gebruikt, je hebt nog steeds te maken met de splijtingsproducten, omdat ze het directe gevolg zijn van de splijtingsreactie, net zoals CO2 een direct product is van verbrandingsreacties. Thorium zou FP's hebben die op de lange termijn een beetje gemakkelijker zijn om mee om te gaan, maar ik denk dat het verschil heel erg marginaal is. Dit kan de veiligheid van het afval verbeteren.
4. Thorium kan worden gekweekt op thermische energie . Dit is zo'n belangrijk punt dat het een vergissing is om niet te vermelden. Thorium is uniek onder de potentiële brandstoffen omdat een thermische reactor voor altijd nieuwe (splijtbare) brandstof kan voortbrengen. Thermische reactoren zijn kleiner, goedkoper, gemakkelijker te hanteren en waarschijnlijk veiliger. We gebruiken momenteel thermische uranium-plutoniumreactoren die broeden op minder dan break-even. Een thorium-uraniumreactor kan broeden met thermische energieën die hoger zijn dan break-even.

Thorium is veel duurzamer dan natuurlijk uranium, daar zijn we het allemaal over eens. Maar het probleem met kernenergie is niet de duurzaamheid van de brandstofvoorraad . Uw vraag is waarom we het niet als stroombron hebben geadopteerd. Om te beginnen hebben we geen economische reden om het toe te passen. Je zou je kunnen afvragen waarom we de gesmolten-zoutreactor niet hebben geadopteerd, waarvoor het antwoord een kwestie is van technologische evolutie. Ook hebben we in het algemeen niet veel kweekreactoren, wat te maken heeft met grotere problemen zoals opwerking. Thoriumbrandstofkringlopen bieden hun eigen unieke benadering van een kweekbrandstofkringloop. Maar Thorium gebruiken is fokken en we doen niet aan (opzettelijk) fokken.

Tegelijkertijd dat Thorium voordelen heeft, heeft het ook nadelen. Het kleine aantal neutronen per splijting is een nadeel voor het ontwerp van de reactor. Het bedrijf Terrapower stelt voor om met U-238 een kaarsvormige reactor te maken. Je zou dit niet kunnen doen met Thorium omdat het niet genoeg neutronen heeft. Het ontwerp is niet neutronenefficiënt genoeg. Een gesmolten zout rector (MSR), aan de andere kant, is een van de meest neutronenefficiënte ontwerpen die we ooit hebben overwogen. Het past duidelijk goed bij Thorium. U-238 zou ook in een MSR kunnen worden gebruikt, maar Thorium zou niet in een Terrapower-ontwerp kunnen worden gebruikt.

Om mijn mening samen te vatten, is er een sterk argument voor Thorium op basis van duurzaamheid, er is een zwakke argument voor Thorium op basis van het afval, en er is echt geen argument voor Thorium op basis van economie. De huidige ontwerpen zijn gebaseerd op economie. QED.

Ik weet niet zeker wat je er allemaal over hebt gelezen, maar ik zal proberen op zijn minst een paar dingen te verduidelijken. Ik zou het zeker niet eens zijn met een aantal van uw beweringen.

Om te beginnen zegt u "... ze produceren niets dat u mogelijk zou kunnen gebruiken als een bron van materiaal voor kernwapens." Thoriumreactoren gebruiken Thorium als een vruchtbare brandstof die transmuteert in splijtbaar U233. Hoewel de verbruikte splijtstof niet dezelfde verhoudingen van elementen bevat als een uranium splijtstofcyclus, bevat het inderdaad bomwaardige isotopen en enkele langer levende splijtings- en dochterproducten. In feite werd de thoriumcyclus gebruikt om een ​​deel van de brandstof te produceren voor Operation Teapot in 1955.

U zegt "... ze zijn veel minder vatbaar voor catastrofale mislukkingen. .. "Hoewel het zo kan zijn dat thoriumreactoren traditioneel minder catastrofale storingen hebben gehad dan uraniumreactoren, is het ook waar dat de statistieken te klein zijn om redelijke conclusies te trekken over de betrouwbaarheid van dergelijke systemen. Voor zover ik weet, gebruiken geen commerciële reactoren een thorium-splijtstofcyclus. Met andere woorden, alle thoriumreactoren zijn eenmalige, uniek ontworpen apparaten met goed opgeleid en goed geïnformeerd personeel.

Er zijn ongeveer 435 commerciële kerncentrales in bedrijf. met nog eens 63 in aanbouw. Er hebben zich in de loop der jaren ongeveer 20 grote nucleaire ongevallen voorgedaan. Er zijn slechts 15 thoriumreactoren. Statistisch gezien kunnen thoriumreactoren een lager aantal ongevallen hebben.

Er is zeker lopend onderzoek naar commerciële toepassingen van een thorium-splijtstofcyclus. Interessant is dat, zoals dat artikel suggereert, een thoriumcyclus een andere isotoop nodig heeft om de reactie op gang te brengen, dus er zal altijd behoefte zijn aan enkele uraniumcyclusreactoren. Zoals P3trus zei, zijn er zelfs buiten India (waar de thoriumreserves een goede economische stimulans zijn) mensen die thorium overwegen.

Uiteindelijk is de voorkeur voor een uranium-splijtstofcyclus een pragmatische. De nucleaire industrie heeft veel ervaring met uranium. Het is waar dat er meer thorium dan uranium is, maar uranium is nauwelijks zeldzaam. Het komt voldoende vaak voor dat er niet eens heel veel schattingen van de omvang van de reserves zijn.

Met betrekking tot de publieke opinie biedt thorium geen tastbaar verschil met uranium anders dan een verandering van naam. Zolang de publieke opinie tegen nucleair is, zal thorium daaronder vallen. Als ze kernenergie gaan ondersteunen, wijst de economie nog steeds op uranium.

De Duitse THTR-300 Thorium-hogetemperatuurreactor werkte ongeveer 16.000 uur en de IAEA produceerde een rapport over de sluiting.

Er zijn dus geen fysische belemmeringen voor thorium reactoren: er is een bestaansbewijs voor thoriumreactoren.

Daarmee is het relevante antwoord voor deze site beëindigd.

Er zijn economische, technische, sociale, politieke, technische en institutionele barrières; en grote hoeveelheden hype en onjuiste informatie over het onderwerp; maar geen van deze is relevant voor deze site.

Het korte antwoord is nee. Er zijn een aantal geavanceerde materialen en technieken om toe te passen, maar ik heb nog geen wetenschappelijke wegversperringen gevonden.

Het lange antwoord betreft de geschiedenis van de koude oorlog, bureaucratische traagheid en andere niet-thematische factoren, dus ik zal overslaan om uit te leggen waarom de voordelen van thorium het gesmolten-zoutontwerp omvatten:

De chemie van thorium verschilt van de chemie van uranium. Thorium kan alleen worden geoxideerd tot +4, en ThF4 blijft een vloeistof in de LFTR, een kweekreservoir. Protactinium en uranium oxideren hoger, en hun hogere fluoriden veranderen in gas bij LFTR-bedrijfstemperatuur.

Dit verschil geeft reactorontwerpers de mogelijkheid vruchtbaar thorium te transmuteren en vervolgens de producten (en bijproducten) te scheiden van de kweek. voorraad (in plaats van de fokdieren uit de producten te halen). Dat kunnen we niet doen met uranium dat tot plutonium is gekweekt; ze vormen beide gasvormige hexafluoriden. Om die reden zijn gesmolten-zoutreactorontwerpen ideaal voor thorium, maar onpraktisch voor uranium.

Zodra we zien dat praktische gesmolten-zoutontwerpen exclusief zijn voor thorium, dan begrijpen we waarom alle voordelen van dat ontwerp verbonden zijn aan de brandstofkeuze. Voordelen zijn onder meer: ​​

• Een vloeistofkern kan neutronenvergiften laten verwijderen, zodat hogere verbrandingssnelheden kunnen worden bereikt. Reactoren met vaste brandstof verbranden doorgaans slechts ongeveer 1% van hun brandstof. Ontwerpen met gesmolten zout kunnen 99% verbranden.

• Door thorium te kweken en vervolgens bijna alle splijtbare brandstof te verbranden, blijven er vrijwel geen hogere actiniden (dwz langlevend plutoniumafval) over in de eventuele slakken. In feite zou veel bestaand plutoniumafval kunnen worden vernietigd in een ontwerp met plutoniumkern + thoriummantel dat een overheid zou kunnen gebruiken om de pomp van een beginnende LFTR-industrie voor te bereiden.

• In een LFTR is een kernsmelting een automatisch uitschakelmechanisme om weg te lopen, geen ramp.

• LFTR is een lagedrukontwerp (geen oververhit water dat duizend keer lijkt uit te zetten). Dat betekent een kleinere, gemakkelijkere en veel goedkopere insluiting dan bij BWR-ontwerpen.

• Een vloeibare kern maakt een eenvoudigere extractie van bijproducten mogelijk, voordat nuttige isotopen wegrotten.

Ik neem aan dat uw vraag specifieker is: waarom bouwen we geen thoriumreactoren met gesmolten zout (ook wel LFTR's genoemd). Eerst een paar uitspraken corrigeren.

1. "hun splijtingsproducten zijn relatief kortstondig." De splijtingsproducten van elke kernreactor zijn vrijwel hetzelfde. MAAR een belangrijk verschil met lichtwaterreactoren (LWR's) is dat een LFTR gevoed met thorium aanzienlijk minder (ongeveer 20x minder) plutonium zal produceren dan een LWR. Verder is het beter haalbaar om het plutonium terug in de reactor te recyclen en op te branden. Het zijn plutonium en andere transuranen (TRU's) zoals Americium en Curium die het ernstige probleem vormen bij de verwijdering van nucleair afval. Dus hoewel het afval van splijtingsproducten hetzelfde is, wordt het problematische TRU-afvalprobleem aanzienlijk verbeterd met LFTR's.

2. wapengebruik - hangt sterk af van de specifieke kenmerken van het ontwerp - sommige versies van LFTR's zijn de meest proliferatiebestendige van alle kerncentrales - en ik kan me andere voorstellen die ideaal zouden zijn voor het produceren van brandstof voor wapens.

Afhankelijk van het ontwerp zijn er enkele uitdagende vragen - ervoor zorgen dat de eerste reactorwand bestand is tegen het neutronenbombardement, een fluorinatorvat maken dat bestand is tegen het fluorgas voor het afscheiden van uranium, terwijl het heet genoeg is om het zout gesmolten te houden, ervoor zorgen dat het tritium niet weglekt en het plutonium scheidt van splijtingsproducten (in een beveiligde faciliteit) zijn er enkele die in je opkomen. Ik denk niet dat een van deze een doorbraakwetenschap vereist, maar meer in de trant van R&D-engineering.

Geen van deze redenen is echter voldoende om ontwikkeling van de reactor te voorkomen. De ontwikkeling van de reactor zal behoorlijk wat geld vergen ($ 1 miljard voor een grootschalig prototype en $ 5-10 miljard om de eerste commerciële reactor in zijn soort te krijgen). De reactor is anders dan LWR's en vereist andere regelgeving. Elke investering brengt een aanzienlijk risico met zich mee dat de regelgeving niet redelijk is of zelfs maar ontwikkeld. Het zal ook lang duren voordat de investering is uitbetaald - waarschijnlijk meer dan 10 jaar, zelfs met een agressief plan. Het is dus een zeer moeilijke verkoop aan particuliere investeerders (hoewel niet onmogelijk aangezien er vandaag een paar kleinschalige particuliere inspanningen gaande zijn).

Praktisch gezien is de vraag wat de overheid ervan weerhoudt serieuze investeringen te doen in de volgende generatie reactoren en waarom is het zo conservatief? Dit zijn geen natuurkundige vragen.

Het botte antwoord op uw vraag is dat natuurkunde niet de LFTR ondersteunt.

Ik breid het antwoord van AlanSE slechts met één punt uit -

Een groot nadeel van thorium is dat Thorium Thallium 208 als een van de dochterproducten heeft, dit is een hoge gamma-emitter.

$$ Th_ {232} ^ {91} + n_1 ^ 0 = U_ {233} ^ {92} $$ maar soms kan men ook $ U_ {232} ^ {92} $ verwachten, wat een falf heeft leven van 62 jaar en heeft $ Tl_ {208} $ en $ Tl_ {228} $ in de lijst met dochterproducten. De eerste een harde gammastraler en de laatste een alfastraler.

Deze eigenschap is aan de ene kant een voordeel, want dan zou het voor smokkelaars onmogelijk zijn om splijtstofstaven door stralingsmonitors naar buiten te smokkelen en kan non-proliferatie beter zijn bereikt.

Maar aan de andere kant veroorzaakt het ernstige bezorgdheid over de kosten van brandstofproductie, zowel wat betreft de personeelskosten als de technologische kosten.

Ze worden overwogen in nieuwe reactortypes. Bijv. de gesmolten-zoutreactor van generatie 4 is bijzonder geschikt voor de thorium-splijtstofcyclus.

Het bouwen van een kernreactor is een zeer grootschalige investering, en aangezien thoriumreactoren niet bewezen zijn, en er al een grote infrastructuur aanwezig is voor de uraniumbrandstofcyclus (mijnbouw, zuivering, verrijking, fabricage van staven, enz ...) een uraniumreactor wordt als een veiligere investering beschouwd.

De ideale benadering voor thoriumkweekreactoren, waardoor deze reactoren U-238 ook als kweekbrandstof kunnen gebruiken, is om deze commerciële kweekreactoren te ontwerpen om continue thermonucleaire triggers te gebruiken als een primaire bron van neutronen. Hybride nucleaire / thermonucleaire kweekreactoren die continue thermonucleaire triggers gebruiken, zullen ook het grootste deel (ongeveer 80%) van hun nucleair afval als brandstof kunnen verbranden. Dit betekent dat we 100% uranium en 100% thorium kunnen gebruiken als kweekbrandstof, gecombineerd met ca. 80% van het nucleair afval wordt ook gebruikt als nucleaire brandstof, die op zijn beurt in de toekomst vele duizenden jaren energie zal leveren voor onze planeet, terwijl tegelijkertijd de opwarming van de aarde wordt opgelost.