thoriumreaktor – saltsmeltereaktor

Thoriumreaktor, LFTR av engelske liquid fluoride thorium reactor, er en type termisk saltsmeltereaktor som bruker thorium oppløst i en fluorid saltsmelte som brensel og kjølemiddel. Den flytende saltoppløsningen pumpes mellom en kritisk kjerne og en ekstern varmeveksler hvor varmen overføres til en sekundærkrets med en ikke-radioaktiv saltsmelte. Saltet i sekundærkretsen overfører varmen videre til for eksempel en dampturbin (i en Rankine-syklus) eller til en lukket syklus i en gassturbin (Brayton-syklus). Bruk av saltsmelte i stedet for vann som kjølemiddel gjør det mulig å operere med en høyere driftstemperatur og dermed bidra til å høyne den termodynamiske virkningsgraden i et kjernekraftverk. I en lukket Brayton-syklus kan virkningsgraden nå helt opp til 54 %, sammenliknet med 33 % som er typisk for dagens reaktorer. Dette innebærer mindre forbruk av brennstoff og mindre produksjon av avfall.

Thorium (232Th) er et fertilt materiale og således ikke spaltbart. En thoriumreaktor av denne type vil derfor vanligvis bli utformet som en formeringsreaktor. Det innebærer at reaktoren i drift produserer minst like mye nytt brensel som den forbruker. Tilført thorium omdannes til fissilt brensel ( 233U) inne i reaktoren gjennom en nøytroninnfanging (se transmutasjon). For å starte prosessen er det likevel nødvendig med et innslag av fissilt brensel, for eksempel 233U.

Prosessen innebærer en forbedret energiøkonomi. Konvensjonelle termiske reaktorer nyttiggjør seg mindre enn 1 prosent av det uranet som utvinnes. Resten er å anse som radioaktivt avfall. En thoriumreaktor av denne type kan nyttiggjøre seg rundt 99 % av thoriumbrenselet. Typisk vil denne effektivitetsforbedringen innebære at 1 tonn med naturlig thorium kan produsere like mye energi som 35 tonn anriket uran eller 250 tonn med naturlig uran, noe som tilsvarer over 4 millioner tonn kull.

Reaktorer som bruker uran- eller plutoniumbasert brensel må være av typen hurtigreaktor for å fungere som en formeringsreaktor. Kun hurtige nøytroner sørger for at fisjonsprosessen utløser det nødvendige antall nye nøytroner per fisjon slik at det kan dannes mer fissilt materiale enn det forbrukes. Men med thorium som brensel kan denne formeringsprosessen også oppnås i en termisk reaktor.

Bruk av thoriumreaktor innebærer flere fordeler. Når alt thorium kan brukes som brensel og brenselet opptrer i form av en saltsmelte, blir kostbare tiltak som anrikning og produksjon av brenselstaver unødvendig. At det potensielle brenselet kan brukes opp i sin helhet medfører også at avfallet i hovedsak begrenses til fisjonsprodukter som har en mye kortere halveringstid enn langlivede aktinider. Dette medfører en vesentlig reduksjon av lagringstiden som er nødvendig for håndteringen av avfallet. Etter 300 år er radioaktiviteten 10 000 ganger mindre enn ved bruk av uran/plutonium-brensel.

En rekke land har planer og vist interesse i å utvikle og kommersialisere denne teknologien. I særlig grad har Kina satset på denne reaktortypen og planlegger en igangsetting av en prototyp som bruker fast brensel innen 2015 og en versjon med flytende fluorider innen 2017.

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål om artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.