Tooriumi isotoop 232. Toorium kui ravim tuumakatku vastu

Mis saab siis, kui öeldakse, et bensiini või tavalise diislikütuse põlemisel tekkivat kahjulike ainete liigset heitkogust saab lahendada tuumamootori abil? Kas see avaldab teile muljet? Kui ei, siis ei pea te isegi seda materjali lugema hakkama, kuid need, keda see teema huvitab, olete teretulnud, sest räägime aatommootorist autole, mis töötab toorium-232 isotoobil.

Üllataval kombel on toorium-232 tooriumi isotoopide seas pikima poolestusajaga ja seda on ka kõige rohkem. Pärast seda fakti mõtisklemist teatasid Ameerika ettevõtte Laser Power Systems teadlased võimalusest ehitada mootor, mis kasutab kütusena tooriumi ja on samal ajal tänapäeval täiesti reaalne projekt.

Ammu on kindlaks tehtud, et tooriumil on kütusena kasutamisel tugev positsioon ja see vabastab "töötades" tohutul hulgal energiat. Teadlaste sõnul võimaldab ainult 8 grammi toorium-232 mootoril töötada 100 aastat ja 1 gramm toodab rohkem energiat kui 28 tuhat liitrit bensiini. Nõus, see ei saa jätta muljet avaldamata.

Laser Power Systemsi tegevjuhi Charles Stevensi sõnul on meeskond juba alustanud katseid väikese koguse tooriumi kasutamisega, kuid lähim eesmärk on luua protsessi jaoks vajalik laser. Kirjeldades sellise mootori tööpõhimõtet, võib näitena tuua klassikalise elektrijaama töö. Niisiis soojendab laser teadlaste plaanide kohaselt anumat veega ja saadud aur läheb miniturbiinide tööle.

Kuid hoolimata sellest, kui läbimurdev LPS-i spetsialistide avaldus ka ei tunduks, pole aatomtooriumimootori kasutamise idee uus. 2009. aastal näitas Lauren Culeusus maailma üldsusele oma nägemust tulevikust ja demonstreeris Cadillac World Thorium Fuel Fuel Concept Cart. Ja hoolimata selle futuristlikust välimusest, oli ideeauto peamine erinevus autonoomse töö jaoks mõeldud energiaallika olemasolu, mis kasutas kütusena tooriumi.

„Teadlased peavad leidma kivisöest odavama energiaallika, mille põletamisel tekib süsinikdioksiidi vähe või üldse mitte. Vastasel juhul ei saa see idee üldse areneda ”- Robert Hargrave, tooriumi omaduste uurimise spetsialist

Praegu on Laser Power Systemsi spetsialistid täielikult keskendunud masstootmiseks mõeldud mootori seeriamudeli loomisele. Siiski ei kao üks olulisemaid küsimusi, kuidas suhtuvad sellisele uuendusele riigid ja "nafta" huvide nimel lobitööd tegevad ettevõtted. Ainult aeg näitab vastuse.

Huvitav:

Tooriumi looduslikud varud ületavad uraani omasid 3-4 korda
Eksperdid nimetavad tooriumit ja eriti toorium-232 "tuleviku tuumakütuseks"

1 gramm 28 000 liitri kohta. See on automootorite kütusekulu suhe, kui asendada tavaline kütus tooriumiga.

Me räägime 232. isotoobist. Sellel on pikim poolväärtusaeg. 8 grammist tooriumist piisab mootori pidevaks töötamiseks 100 aastaks.

Uue kütuse varusid on 3 korda rohkem kui maapõues. Laser Power Systemsi spetsialistid on juba alustanud uue mootori väljatöötamist.

Ameerika firma. Mootori töö sarnaneb tavalise elektrijaama tsükliga. Väljakutseks oli sobiva laseri väljatöötamine.

Selle ülesandeks on soojendada vett, mille aur käivitab miniturbiinid. Sel ajal, kui teadlased protsessi välja töötavad, saame rohkem teada 21. sajandi ja tulevikus kogu aastatuhande kütuse kohta.

Mis on toorium?

Tooriumi metall seotud aktiniididega. Sellesse perekonda kuuluvad radioaktiivsed. Kõik need asuvad tabeli 7. perioodi 3. grupis.

Aktiniidide arv on vahemikus 90 kuni 103. Toorium on esikohal. See avastati esimesena, samaaegselt uraaniga.

Puhtal kujul tõstis kangelase 1882. aastal esile Lars Nilsson. Elemendi radioaktiivsust kohe ei avastatud.

Niisiis, toorium ei äratanud pikka aega avalikku huvi. Tooriumi lagunemine tõestas seda alles 1907. aastal.

Alates 1907. aastast tooriumi isotoobid avatakse ükshaaval. 2017. aastaks on 30 metalli modifikatsiooni. 9 neist said.

Kõige stabiilsem on 232. Tooriumi poolväärtusaeg sellisel kujul kestab 1,4 * 10 10 aastat. Seetõttu on 232. isotoop üldlevinud, maakoores on see 8 * 10 -4%.

Ülejäänud isotoope säilitatakse mitu aastat ja seetõttu pole neil praktilist huvi ning neid leidub looduses harva. Tõsi, 229. toorium laguneb 7340 aastaga. Kuid see isotoop on kunstlikult "tuletatud".

Tooriumil pole täiesti stabiilseid isotoope. Puhtal kujul näeb element välja nagu -, plast .

Just tema teeb mineraalse toriidi nii pehmeks. lihtne lõigata. Mineraali uuris Jens Berzenlius.

Rootsi keemik suutis kivi koostises välja arvutada tundmatu, kuid ei suutnud seda isoleerida, andes loorberid Nilsonile.

Tooriumi omadused

Toorium on element, mille eriradioaktiivsus on 0,109 mikrokuurit grammi kohta. Näiteks uraan 238 puhul on see näitaja peaaegu 3 korda suurem.

Sellest lähtuvalt on toorium nõrgalt radioaktiivne. Muide, mitmed tooriumi isotoobid on uraani lagunemise tagajärg. Jutt käib 90. elemendi 230., 231., 234. ja 235. modifikatsioonidest.

Artikli kangelase lagunemisega kaasneb radooni eraldumine. Seda gaasi nimetatakse ka toroniks. Teist nime aga tavaliselt ei kasutata.

Radoon on sissehingamisel ohtlik. Mikrodoosid sisalduvad aga mineraalvees ja mõjuvad organismile soodsalt.

Oluline on just toroni kehasse sisenemise tee. Võite juua, imenduda - jah, kuid ärge hingake sisse.

Kristallvõre osas radioaktiivne toorium esineb ainult kahel kujul. Kuni 1400 kraadini on metalli struktuur näokeskne.

See põhineb kolmemõõtmelistel kuubikutel, mis koosnevad 14 aatomist. Mõned neist on joonise nurkades. Ülejäänud aatomid asuvad igaühe keskel.

Kuumutamisel üle 1400 kraadi Celsiuse järgi muutub tooriumi kristallvõre kehakeskseks.

Selliste kuubikute "pakkimine" on vähem tihe. Niigi pehme toorium muutub veelgi kobedamaks.

Toorium – keemiline paramagnetiliseks liigitatud element. Sellest lähtuvalt on metalli magnetiline läbilaskvus minimaalne, ühtsuse lähedane.

Rühma aineid eristab ka võime magnetiseerida välisvälja suunas.

Tooriumi molaarne soojusmahtuvus on 27,3 kilodžauli. Indikaator näitab ühe mooli aine soojusmahtuvust, sellest ka nimi.

Nimekirja on raske jätkata, kuna suurem osa 90. metalli omadustest sõltub selle saastatuse astmest.

Seega varieerub elemendi tõmbetugevus vahemikus 150 kuni 290 meganewtonit ruutmeetri kohta.

Toorium on ka ebastabiilne. Metalli jaoks annavad need 450–700 kilogrammi jõudu.

Oma rühma alguses seistes võttis toorium mõned omadused üle sellele eelnenud elementidelt. Niisiis, artikli kangelast iseloomustab 4. oksüdatsiooniaste.

Selleks, et toorium õhus kiiresti oksüdeeruks, peate temperatuuri tõstma 400 kraadini. Metall kaetakse koheselt oksiidkilega.

Muide, tooriumi ja hapniku duett on maapealsetest oksiididest kõige tulekindlam, pehmeneb ainult 3200 kraadi Celsiuse järgi.

Samas on ühend ka keemiliselt stabiilne. Puhas metall reageerib

Ükskõik milline tooriumi radioaktiivne isotoop suhtleb sellega isegi toatemperatuuril.

Ülejäänud reaktsioonid artikli kangelasega toimuvad kõrgendatud temperatuuridel. 200 kraadi juures tekib reaktsioon koos.

Moodustuvad pulbrilised hüdriidid. Nitriide saadakse tooriumi kuumutamisel atmosfääris.

Vajalik on temperatuur 800 kraadi Celsiuse järgi. Kuid kõigepealt peate hankima reaktiivi. Uurime, kuidas nad seda teevad.

Tooriumi kaevandamine ja maardlad

350 000 000 dollarit. Ligikaudu sama palju eraldatakse aastas tooriumenergia arendamiseks. Riigis on palju 232. isotoobi maardlaid.

See on murettekitav, sest kui 90. element saab maailma peamiseks energiaallikaks, võib see kaotada oma juhtpositsiooni kütuse vallas.

Riigis on reserve. Novokuznetski lähedal asub näiteks miljoneid tonne metalli.

Tooriumi kasutamise eelisõigust on aga vaja kaitsta ja nende pärast maailm võitleb. Igaüks mõistab, mis on tulevik.

Tavaliselt leidub tooriumi läikiva liiva kujul. See on mineraal monasiit. Sellest pärit rannad kuuluvad sageli kuurordipiirkondadesse.

Näiteks Aasovi mere rannikul tasub arvestada mitte ainult päikesekiirgusega, vaid ka maalt tulevaga. Veenistatud tooriumit leidub ainult Lõuna-Aafrikas. Sealseid maagimaardlaid nimetatakse Steenkasmkraaliks.

Kui ekstraheerite maakidest tooriumi, on lihtsam elementi hankida. Jääb üle oodata, kus toorium võiks olla kasulik, välja arvatud tuleviku automootorid.

Tooriumi kasutamine

Niivõrd kui tooriumi tuum elemendi ebastabiilne looduslik kasutamine tuumaenergias. Selle vajadusteks ostetakse fluori ja tooriumoksiidi.

Kas mäletate temperatuuri, mida 90. metalli oksiid talub? Ainult selline ühend töötab sulasoola reaktorites.

Tooriumoksiid tuleb kasuks ka lennunduses. Seal toimib kõvendajana 90. metall. Tooriumi teenistus on ka kehas.

Umbes 3 milligrammi radioaktiivset elementi tuleb päevas koos toiduga. See osaleb süsteemsete protsesside reguleerimises, imendub peamiselt maksas.

Tooriumi ostavad ka metallurgid, kuid mitte toiduks. Puhast metalli kasutatakse lisandina, mis parandab kvaliteeti, eriti magneesiumi. Ligatuuri abil muutuvad nad kuumakindlaks ja peavad paremini vastu rebenemisele.

Lõpetuseks lisame infot uue auto mootori kohta. Selles sisalduv toorium ei ole tuumakütus, vaid ainult selle tooraine.

Iseenesest pole 90. element võimeline energiat andma. Kõike muudab neutronkeskkond ja vesireaktor.

Nendega muudetakse toorium uraaniks 233. Siin see on – tõhus kütus. Kui palju nad selle eest tooraine eest maksavad? Proovime välja selgitada.

Tooriumi hind

Tooriumi hind eristub puhtaks metalliks ja selle ühenditeks. See on levinud fraas . Üksikasjadest - ainult tooriumoksiidi kilohinnasilt on umbes 7500.

Sellega lõpetatakse avatud taotlused. Müüjatel palutakse täpsustada maksumus, kuna nad müüvad radioaktiivset elementi.

Internetis pole puhta tooriumi pakkumisi, nagu pole andmeid metalli grammi kohta. Samal ajal kummitab uut tüüpi autokütuse huvilisi küsimus, nagu ka see, kas 90. elemendi nõudmised selle laialdase kasutuselevõtu korral hüppavad.

Esialgu tehakse bensiinimootorite turult tõrjumise huvides toorium võimalikult tulusaks. Mis saab aga hiljem, kui tagasipöördumine minevikku on juba ebatõenäoline?

Küsimusi on palju. Konkreetsusi on aga vähe, nagu kõiges uues, tundmatus, mis tundub esimese paari puhul hasartmänguna.

Kuigi tooriummootori esimesed versioonid on juba valmis. Nad kaaluvad umbes 200 kilogrammi. Sellise seadme saab hõlpsasti asetada keskmise suurusega kapoti alla.

Kuid hoolimata sellest, kui läbimurdeline LPS-i spetsialistide avaldus ka ei tunduks, pole aatomitooriummootori kasutamise idee uus. 2009. aastal näitas Lauren Culeusus maailma üldsusele oma nägemust tulevikust ja demonstreeris Cadillac World Thorium Fuel Fuel Concept Cart. Ja hoolimata selle futuristlikust välimusest, oli ideeauto peamine erinevus autonoomse töö jaoks mõeldud energiaallika olemasolu, mis kasutas kütusena tooriumi.

„Teadlased peavad leidma kivisöest odavama energiaallika, mille põletamisel tekib süsinikdioksiidi vähe või üldse mitte. Vastasel juhul ei saa see idee üldse areneda ”- Robert Hargrave, tooriumi omaduste uurimise spetsialist

Huvitav:

Tooriumi looduslikud varud ületavad uraani omasid 3-4 korda
Eksperdid nimetavad tooriumit ja eriti toorium-232 "tuleviku tuumakütuseks"

Tooriumi kütusetsükkel on tuumakütuse tsükkel, milles kasutatakse tuuma lähteainena toorium-232 isotoope. Toorium-232 kannab reaktoris toimuva eraldusreaktsiooni käigus transmutatsiooni tehisisotoobiks uraan-233, mida kasutatakse tuumkütusena. Erinevalt looduslikust uraanist sisaldab looduslik toorium ainult väga väikeseid fraktsioone lõhustuvat materjali (näiteks toorium-231), millest tuumaahelreaktsiooni käivitamiseks ei piisa. Kütusetsükli käivitamiseks on vaja täiendavat lõhustuvat materjali või muud neutronite allikat. Tooriumireaktoris neelab toorium-232 neutroneid, et lõpuks toota uraan-233. Olenevalt reaktori konstruktsioonist ja kütusetsüklist saab tekkinud uraan-233 isotoobi lõhustada reaktoris endas või eraldada kasutatud tuumkütusest keemiliselt ja sulatada ümber uueks tuumkütuseks.

Tooriumi kütusetsüklil on uraani kütusetsükli ees mitmeid potentsiaalseid eeliseid, sealhulgas suurem arvukus, paremad füüsikalised ja tuumaomadused, mida plutooniumil ja teistel aktiniididel ei leidu, ning parem vastupanu tuumarelva levikule, mis on pigem seotud kergveereaktorite kasutamisega. tuumareaktorid.sool sulab.

Tooriumi uurimise ajalugu

Ainus tooriumi allikas on kollased poolläbipaistvad monasiidi terad (tseeriumfosfaat)

Vaidlused maailma piiratud uraanivarude üle tekitasid esialgse huvi tooriumi kütusetsükli vastu. Selgus, et uraanivarud on ammendunud ja toorium võib asendada uraani tuumakütuse lähteainena. Enamikus riikides on aga suhteliselt rikkad uraanimaardlad ja tooriumi kütusetsükli uurimine on äärmiselt aeglane. Suureks erandiks on India ja selle kolmeetapiline tuumaprogramm. 21. sajandil on tooriumi potentsiaal seista vastu tuumarelva levikule ja kasutatud tuumkütuse lähteaine omadused toonud kaasa uue huvi tooriumi kütusetsükli vastu.

Oak Ridge'i riiklik labor kasutas 1960. aastatel sulasoola katsereaktorit, milles kasutati lõhustuva materjalina uraan-233, et katsetada ja demonstreerida tooriumitsüklil töötava sulasoola aretusreaktori tööd. Katsed reaktoriga tooriumi võimaliku sulasoolade kohta, kasutades sulasoolas lahustatud tooriumfluoriidi (IV). See vähendas vajadust kütuseelementide tootmise järele. PPC programm lõpetati 1976. aastal pärast selle kuraatori Alvin Weinbergi vallandamist.

2006. aastal pakkus Carlo Rubbia välja energiavõimendi ehk "kontrollitud kiirendi" kontseptsiooni, milles ta nägi uuenduslikku ja ohutut viisi tuumaenergia tootmiseks olemasolevate energiakiirendustehnoloogiate abil. Rubbia idee pakub võimalust põletada väga radioaktiivseid tuumajäätmeid ning toota energiat looduslikust tooriumist ja vaesestatud uraanist.

Kirk Sorensen, endine NASA teadlane ja Teledyne Brown Engineeringi tuumajuht, on pikka aega propageerinud tooriumi kütusetsükli ideed, eriti vedelate tooriumfluoriidreaktorite (LFR) ideed. Ta oli NASA-s tooriumreaktorite uurimise pioneeriks, kui ta hindas Kuu kolooniate jaoks erinevaid elektrijaamade kontseptsioone. 2006. aastal asutas Sorensen veebisaidi "Energyfromthorium.com", et seda tehnoloogiat teavitada ja reklaamida.

2011. aastal jõudis Massachusettsi Tehnoloogiainstituut järeldusele, et vaatamata vähestele tooriumikütusetsükli takistustele, ei anna kergveereaktorite praegune olukord sellise tsükli turuletulekuks vähe stiimulit. Sellest järeldub, et võimalus, et tooriumitsükkel tõrjub välja traditsioonilise uraanitsükli praegusel tuumaenergiaturul, on vaatamata potentsiaalsele kasule äärmiselt väike.

Tuumareaktsioonid tooriumiga

Tooriumitsükli ajal püüab toorium-232 neutroneid (seda esineb nii kiir- kui ka termilistes reaktorites), et muuta need toorium-233-ks. See põhjustab tavaliselt elektronide ja antineutriinode emissiooni α-lagunemise ajal ning Protaktiinium-233 ilmumise. Seejärel tekib teise p-lagunemise ja elektronide ja antineutriinode taasemissiooni ajal uraan-233, mida kasutatakse kütusena. .

Lõhustumisproduktide jäätmed

Tuuma lõhustumisel tekivad radioaktiivsed lagunemissaadused, mille poolestusaeg võib ulatuda mõnest päevast üle 200 000 aastani. Mõnede toksikoloogiliste uuringute kohaselt suudab tooriumitsükkel täielikult töödelda aktiniidijäätmeid ja eraldada jäätmeid alles pärast lõhustumisprodukte ning alles mõne sajandi pärast muutuvad tooriumi reaktori jäätmed vähem mürgiseks kui uraanimaagid, mida saab kasutada vaesestatud uraani kütuse tootmiseks. sarnase olemusega kergveereaktor.võimsus.

aktiniidijäätmed

Reaktoris, kus neutronid tabavad lõhustuvat aatomit (näiteks teatud uraani isotoobid), võib toimuda nii tuuma lõhustumine kui ka neutronite püüdmine ja aatomi transmutatsioon. Uraan-233 puhul põhjustab transmutatsioon kasuliku tuumakütuse ja ka transuraanijäätmete tootmist. Kui uraan-233 neelab neutroni, võib toimuda lõhustumisreaktsioon või muundamine uraan-234-ks. Termilise neutroni lõhenemise või neelamise võimalus on ligikaudu 92%, samas kui Uraan-233 puhul on püüdmise ristlõike ja neutronite lõhustumise ristlõike suhe ligikaudu 1:12. See näitaja on suurem kui Uraan-235 (umbes 1:6), Pluuto-239 või Pluuto-241 (mõlemal on umbes 1:3) vastavad suhted. Tulemuseks on vähem transuraanijäätmeid kui traditsioonilises uraan-plutoonium kütusetsükli reaktoris.

Uraan-233, nagu enamik erineva neutronite arvuga aktiniididest, ei lõhustu, kuid neutronite “püüdmisel” ilmub lõhustuv isotoop uraan-235. Kui lõhustuvas isotoobis ei toimu lõhustumist ega neutronite püüdmise reaktsiooni, ilmuvad uraan-236, neptuunium-237, plutoonium-238 ja lõpuks lõhustuv isotoop Plutoonium-239 ja plutooniumi raskemad isotoobid. Neptuunium-237 saab eemaldada ja jäätmetena ladustada või säilitada ja muuta plutooniumiks, mis on paremini lõhustuv, samas kui jäänused muutuvad plutoonium-242-ks, seejärel ameriitsiumiks ja kuuriumiks. Neid saab omakorda jäätmetena kõrvaldada või reaktoritesse edasiseks transmutatsiooniks ja lõhustamiseks tagasi saata.

Protaktiinium-231, mille poolestusaeg on 32 700 aastat, tekib aga reaktsioonides toorium-232-ga, hoolimata sellest, et see ei ole transuraanijäätmed, pikaealiste radioaktiivsete jäätmete peamine põhjus.

Nakatumine uraan-232-ga

Uraan-232 ilmub ka kiirete neutronite ja uraan-233, protaktiinium-233 ja toorium-232 vahelise reaktsiooni käigus.

Uraan-232 poolestusaeg on suhteliselt lühike (68,9 aastat) ja mõned lagunemissaadused eraldavad suure energiaga gammakiirgust, nagu ka radoon-224, vismut-212 ja osaliselt tallium-208.

Tooriumitsükkel tekitab karmi gammakiirgust, mis kahjustab elektroonikat, piirates selle kasutamist tuumapommide käivitajana. Uraan-232 ei saa kasutatud tuumkütuses leiduvast uraan-233-st keemiliselt eraldada. Tooriumi keemiline eraldamine uraanist eemaldab aga toorium-228 lagunemissaadused ja kiirguse ülejäänud poolestusaja ahelast, mis viib järk-järgult toorium-228 taasakumuleerumiseni. Saastumist saab ära hoida ka sulasoolakasvataja reaktori kasutamisega ja protaktiinium-233 eraldamisega enne, kui see laguneb uraan-233-ks. Kõvad gammakiired võivad tekitada ka radiobioloogilise ohu, mis nõuab kaugkohaloleku toimimist.

Tuumakütus

Tuumakütusena on toorium sarnane uraan-238-ga, mis moodustab suurema osa looduslikust ja vaesestatud uraanist. Neeldunud termilise neutroni tuuma ristlõike ja resonantsintegraali (keskmise energiaga neutronite tuuma ristlõike keskmine arv) indeks toorium-232 puhul on ligikaudu võrdne kolmega ja on üks kolmandik vastavast indeksist. uraan-238.

Eelised

Tooriumi leidub maakoores hinnanguliselt kolm-neli korda sagedamini kui uraani, kuigi tegelikkuses on andmed selle varude kohta äärmiselt piiratud. Praegust nõudlust tooriumi järele rahuldavad monasiidi liivast kaevandatud sekundaarsed haruldased muldmetallid.

Kuigi uraan-233 lõhustuvate termiliste neutronite ristlõige on võrreldav uraan-235 ja plutoonium-239 omaga, on sellel palju väiksem neutronite püüdmise ristlõige kui kahel viimasel isotoobil, mistõttu neeldub vähem lõhustuvaid neutroneid ja suureneb neutronite tasakaal.. Lõppude lõpuks on uraan-233 vabanenud ja neeldunud neutronite suhe laias energiavahemikus, sealhulgas soojusenergias, suurem kui kaks. Selle tulemusena võib tooriumil põhinev kütus saada soojusliku eraldusreaktori põhikomponendiks. Uraani-plutooniumi tsükliga aretusreaktor on sunnitud kasutama kiiret neutronite spektrit, kuna termilises spektris neeldub Plutoonium-239 üks neutron ja reaktsiooni käigus kaob keskmiselt 2 neutronit.

Tooriumil põhineval kütusel on ka suurepärased füüsikalised ja keemilised omadused, mis parandab reaktori ja hoidla jõudlust. Võrreldes uraandioksiidiga, mis on domineeriv reaktori kütus, on tooriumdioksiidil suurem mõjutemperatuur, soojusjuhtivus ja madalam soojuspaisumistegur. Tooriumdioksiid näitab ka paremat keemilist stabiilsust ja erinevalt uraandioksiidist ei ole võimeline edasiseks oksüdeerumiseks.

Kuna tooriumkütuses toodetud uraan-233 on kavandatud reaktorikontseptsioonides uraan-232-ga tugevalt saastunud, on kasutatud tooriumkütus relvade leviku suhtes vastupidav. Uraan-232 ei saa uraan-233-st keemiliselt eraldada ja sellel on mitmeid lagunemissaadusi, mis kiirgavad suure energiaga gammakiirgust. Need suure energiaga prootonid kujutavad endast radioaktiivset ohtu, mistõttu on vaja kaugtööd eraldatud uraani ja selliste ainete tuumatuvastusega.

Pika poolestusajaga (1000 kuni 1000000 aastat) kasutatud uraankütusel põhinevad ained kujutavad endast radioaktiivset ohtu plutooniumi ja teiste väiksemate aktiniidide olemasolu tõttu, misjärel tekivad taas pikaealised lõhustumisproduktid. Ühest Uraan-238 kinnipüütud neutronist piisab transuraanielementide loomiseks, samas kui toorium-232-ga sarnase protsessi jaoks on vaja viit sellist "püüdmist". 98–99% tooriumi tuumatsüklist põhjustab uraan-233 või uraan-235 lõhustumist, mistõttu toodetakse vähem pikaealisi transuraanielemente. Seetõttu näib toorium olevat potentsiaalselt atraktiivne alternatiiv uraanile segaoksiidkütuses, et piirata transuraanainete tootmist ja maksimeerida lagunenud plutooniumi kogust.

miinused

Tooriumi kasutamisel tuumkütusena, eriti tahkekütuse reaktorites, on mitmeid takistusi.

Erinevalt uraanist on looduslikult esinev toorium üldiselt ühetuumaline ega sisalda lõhustuvaid isotoope. Kriitsuse saavutamiseks tuleb lisada lõhustuvat materjali, tavaliselt uraan-233, uraan-235 või plutooniumi. Koos tooriumdioksiidi jaoks vajaliku kõrge paagutamistemperatuuriga raskendab see kütuse tootmist. Oak Ridge'i riiklik labor viis aastatel 1964-1969 läbi katseid tooriumtetrafluoriidi kui sulasoola reaktori kütusena. Eeldati, et ahelreaktsiooni aeglustamiseks või peatamiseks hõlbustatakse tootmisprotsessi ja ainete eraldamist saasteainetest.

Ühes kütusetsüklis (näiteks uraan-233 töötlemine reaktoris endas) on soovitud neutronitasakaalu saavutamiseks vaja tugevamat põlemist. Kuigi tooriumdioksiid on võimeline Fort St. Raine'i ja Jülichi eksperimentaalsetes tuumaelektrijaamades tootma 150 000–170 000 megavatt-päeva tonni kohta, on kergveereaktorites, mis moodustavad valdava enamuse olemasolevatest reaktoritest, sellise jõudluse saavutamine tõsiseid väljakutseid.

Ühes tooriumikütusetsüklis jääb järelejäänud uraan-233 kasutatud tuumkütusesse pikaealise isotoobina.

Teine takistus on see, et tooriumi kütusetsükkel võtab toorium-232 muundamiseks uraan-233-ks suhteliselt kauem aega. Protaktiinium-233 poolväärtusaeg on ligikaudu 27 päeva, mis on palju pikem kui Neptuunium-239 poolväärtusaeg. Sellest tulenevalt on tooriumkütuse peamiseks koostisosaks tugev Protactinium-239. Protaktiinium-239 on tugev neutronite absorbeerija ja kuigi võib toimuda muundamine lõhustuvaks uraan-235-ks, kulub neeldumiseks kaks korda rohkem neutroneid, mis hävitab neutronite tasakaalu ja suurendab transuraani tekke tõenäosust.

Teisest küljest, kui tahket tooriumi kasutatakse suletud kütusetsüklis, kus töödeldakse uraan-233, on uraan-232 lagunemissaaduste tekitatud kõrge kiirgustaseme tõttu kütuse tootmiseks vajalik kauginteraktsioon. See kehtib ka taaskasutatud tooriumi kohta, kuna toorium-228 on osa lagunemisahelast. Pealegi, erinevalt end tõestanud uraanikütuse ümbertöötlemise tehnoloogiast, on tooriumi ümbertöötlemise tehnoloogia praegu alles arenemas.

Kuigi uraan-232 olemasolu muudab asja keeruliseks, on avaldatud dokumente, mis näitavad, et uraan-233 kasutati tuumakatsetustes. USA katsetas 1955. aasta operatsiooni teekannu ajal keerulist pommi, mis sisaldas tuumas uraan-233 ja plutooniumi, kuigi saavutati palju madalam TNT ekvivalent.

Kuigi tooriumipõhised kütused toodavad palju vähem transuraani kui uraanipõhised analoogid, võib mõnikord toota teatud kogus pikaealisi pika radioaktiivse taustaga aktiniide, eriti protaktiinium-231.