Izotop torija 232. Torij kao lijek za nuklearnu kugu

Što se događa ako kažemo da se prekomjerne emisije štetnih tvari koje nastaju izgaranjem benzina ili konvencionalnog dizelskog goriva mogu riješiti nuklearnim motorom? Hoće li vas impresionirati? Ako ne, onda ne morate ni početi čitati ovaj materijal, ali za one koje zanima ova tema, dobrodošli ste, jer ćemo govoriti o atomskom motoru za automobil koji radi na izotopu torija-232.

Iznenađujuće, torij-232 ima najduži poluživot među izotopima torija, a ujedno je i najzastupljeniji. Nakon promišljanja o ovoj činjenici, znanstvenici američke tvrtke Laser Power Systems najavili su mogućnost izgradnje motora koji koristi torij kao gorivo, a ujedno je danas apsolutno stvaran projekt.

Odavno je utvrđeno da torij, kada se koristi kao gorivo, ima jaku poziciju i kada “radi” oslobađa ogromnu količinu energije. Prema znanstvenicima, samo 8 grama torija-232 omogućit će motoru da radi 100 godina, a 1 gram će proizvesti više energije od 28 tisuća litara benzina. Slažem se, ovo ne može ne impresionirati.

Prema Charlesu Stevensu, izvršnom direktoru Laser Power Systemsa, tim je već započeo eksperimente s malim količinama torija, ali je neposredni cilj stvoriti laser potreban za proces. Opisujući princip rada takvog motora, može se navesti kao primjer rad klasične elektrane. Dakle, laser će, prema planovima znanstvenika, zagrijati posudu s vodom, a dobivena para će ići na rad mini-turbina.

Međutim, koliko god se izjava stručnjaka LPS-a činila prodornom, sama ideja korištenja atomskog torijevog motora nije nova. Godine 2009. Lauren Culeusus je svjetskoj zajednici pokazala svoju viziju budućnosti i demonstrirala konceptni automobil Cadillac World Thorium Fuel. I, unatoč njegovom futurističkom izgledu, glavna razlika između konceptnog automobila bila je prisutnost izvora energije za autonomni rad, koji je koristio torij kao gorivo.

“Znanstvenici moraju pronaći jeftiniji izvor energije od ugljena, s malo ili nimalo emisija ugljičnog dioksida kada se izgara. Inače se ova ideja uopće neće moći razviti ”- Robert Hargrave, stručnjak za područje proučavanja svojstava torija

Trenutno su stručnjaci Laser Power Systems u potpunosti usredotočeni na stvaranje serijskog modela motora za masovnu proizvodnju. No, jedno od najvažnijih pitanja ne nestaje, kako će na takvu inovaciju reagirati zemlje i tvrtke koje lobiraju za "naftne" interese. Samo će vrijeme pokazati odgovor.

Zanimljiv:

• Prirodne rezerve torija premašuju rezerve urana 3-4 puta
• Stručnjaci nazivaju torij, a posebno torij-232 "nuklearnim gorivom budućnosti"

1 gram na 28.000 litara. Ovo je omjer potrošnje goriva u automobilskim motorima, ako uobičajeno gorivo zamijenimo torijem.

Govorimo o 232. izotopu. Ima najduži poluvijek. 8 grama torija dovoljno je da motor radi neprekidno 100 godina.

Zaliha novog goriva ima 3 puta više nego u zemljinoj kori. Stručnjaci Laser Power Systems već su počeli razvijati novi motor.

Američka tvrtka. Rad motora će nalikovati ciklusu standardne elektrane. Izazov je bio razviti odgovarajući laser.

Zadaća mu je zagrijavanje vode, čija para pokreće mini-turbine. Dok znanstvenici razrađuju proces, saznat ćemo više o gorivu 21. stoljeća, a u budućnosti i cijelog tisućljeća.

Što je torij?

Metalni torij vezano za aktinide. Ova obitelj uključuje radioaktivne. Svi se nalaze u 3. skupini 7. razdoblja tablice.

Brojevi aktinida su od 90 do 103. Torij je na prvom mjestu. Otkriven je prvi, istodobno s uranom.

U svom čistom obliku, junaka je 1882. izdvojio Lars Nilsson. Radioaktivnost elementa nije odmah otkrivena.

Tako, torij dugo nije izazivao interes javnosti. Raspad torija dokazano tek 1907.

Od 1907. godine izotopi torija otvarali jedan po jedan. Do 2017. postoji 30 metalnih modifikacija. Dobilo ih je 9.

Najstabilnija je 232. Poluživot torija u ovom obliku traje 1,4 * 10 10 godina. Zato je 232. izotop sveprisutan, u zemljinoj kori zauzima udio od 8 * 10 -4%.

Preostali izotopi se pohranjuju nekoliko godina, te stoga nisu od praktičnog interesa i rijetko se nalaze u prirodi. Istina, 229. torij se raspada u 7.340 godina. Ali, ovaj izotop je "izveden" umjetno.

Torij nema potpuno stabilne izotope. U svom čistom obliku, element izgleda kao -, plastika.

On je taj koji mineral torit čini tako mekim. lako se rezati. Mineral je proučavao Jens Berzenlius.

Švedski kemičar uspio je izračunati nepoznato u sastavu kamena, ali ga nije mogao izolirati, dajući lovorike Nilsonu.

Svojstva torija

Torij je element, čija je specifična radioaktivnost 0,109 mikrokurija po gramu. Za uran 238, na primjer, brojka je gotovo 3 puta veća.

Sukladno tome, torij je slabo radioaktivan. Nekoliko izotopa torija, inače, posljedica je raspadanja urana. Riječ je o 230., 231., 234. i 235. modifikacijama 90. elementa.

Propadanje junaka članka popraćeno je oslobađanjem radona. Ovaj plin se također naziva toron. Međutim, drugo ime se često ne koristi.

Radon je opasan ako se udiše. Međutim, mikrodoze su sadržane u mineralnim vodama i blagotvorno djeluju na tijelo.

Važan je put ulaska torona u tijelo. Možete piti, apsorbirati - da, ali nemojte udisati.

U smislu kristalne rešetke radioaktivni torij pojavljuje se u samo dva oblika. Do 1400 stupnjeva, struktura metala je usmjerena na lice.

Temelji se na trodimenzionalnim kockama koje se sastoje od 14 atoma. Neki od njih nalaze se u kutovima slike. Preostali atomi nalaze se u sredini svakog od njih.

Kada se zagrije iznad 1400 stupnjeva Celzija, kristalna rešetka torija postaje tjelesno centrirana.

"Pakiranje" takvih kockica je manje gusto. Već mekani torij postaje još labaviji.

Torij - kemijski element klasificiran kao paramagnetski. Prema tome, magnetska propusnost metala je minimalna, blizu jedinice.

Tvari iz skupine također se razlikuju po sposobnosti magnetiziranja u smjeru vanjskog polja.

Molarni toplinski kapacitet torija je 27,3 kilodžula. Pokazatelj označava toplinski kapacitet jednog mola tvari, otuda i naziv.

Teško je nastaviti popis, budući da većina svojstava 90. metala ovisi o stupnju njegove kontaminacije.

Dakle, vlačna čvrstoća elementa varira od 150 do 290 meganjutona po četvornom metru.

Torij je također nestabilan. Za metal daju od 450 do 700 kilograma sile.

Stojeći na početku svoje grupe, torij je preuzeo neka svojstva od elemenata koji su mu prethodili. Dakle, junak članka karakterizira 4. stupanj oksidacije.

Da bi se torij brzo oksidirao u zraku, trebate dovesti temperaturu do 400 stupnjeva. Metal će odmah biti prekriven oksidnim filmom.

Duet torija s kisikom, inače, najvatrostalniji je od zemaljskih oksida, omekšava tek na 3200 stupnjeva Celzija.

U isto vrijeme, spoj je također kemijski stabilan. Čisti metal reagira s

Bilo koji radioaktivni izotop torija stupa u interakciju s njim čak i na sobnoj temperaturi.

Preostale reakcije s junakom članka odvijaju se na povišenim temperaturama. Na 200 stupnjeva dolazi do reakcije s.

Nastaju praškasti hidridi. Nitridi se dobivaju zagrijavanjem torija u atmosferi.

Potrebna je temperatura od 800 stupnjeva Celzija. Ali prvo morate nabaviti reagens. Hajde da saznamo kako to rade.

Vađenje i ležišta torija

350.000.000 dolara. Približno isti iznos godišnje se izdvaja za razvoj energije torija. U zemlji postoji mnogo ležišta 232. izotopa.

To je alarmantno, što riskira da izgubi vodstvo u gorivu ako 90. element postane glavni energetski resurs u svijetu.

U zemlji postoje rezerve. Milijuni tona metala, na primjer, nalaze se u blizini Novokuznjecka.

No, potrebno je braniti pravo prvenstva korištenja torija, a za njih se svijet bori. Svi razumiju kakva je budućnost.

Obično se torij nalazi u obliku sjajnog pijeska. Ovo je mineral monazit. Plaže s njega često su uključene u odmarališta.

Na obali Azovskog mora, na primjer, vrijedi uzeti u obzir ne samo sunčevo zračenje, već i ono što dolazi sa zemlje. Torij s žilama nalazi se samo u Južnoj Africi. Tamošnja ležišta rude nazivaju se Steenkasmkraal.

Izvlačite li torij iz ruda, tada je lakše doći do elementa usput. Ostaje za vidjeti gdje bi torij mogao biti koristan, osim u automobilskim motorima budućnosti.

Primjena torija

Ukoliko jezgra torija nestabilno, prirodno korištenje elementa u nuklearnoj energiji. Za njegove potrebe kupuju se fluor i torijev oksid.

Sjećate se temperature koju može izdržati oksid 90. metala? Samo takav spoj će raditi u reaktorima s rastaljenom soli.

Torijev oksid je također koristan u zrakoplovnoj industriji. Tamo 90. metal služi kao učvršćivač. Služba torija je također u tijelu.

Oko 3 miligrama radioaktivnog elementa dnevno dolazi s hranom. Uključen je u regulaciju procesa u sustavu, apsorbira ga uglavnom jetra.

Torij kupuju i metalurzi, ali ne za hranu. Čisti metal se koristi kao, odnosno dodatak koji poboljšava kvalitetu, posebice magnezij. S ligaturom postaju otporne na toplinu i bolje odolijevaju kidanju.

Na kraju ćemo dodati informacije o novom motoru automobila. Torij u njemu nije nuklearno gorivo, već samo sirovina za njega.

Sam po sebi, 90. element nije sposoban dati energiju. Sve mijenja neutronsko okruženje i vodeni reaktor.

S njima se torij pretvara u uran 233. Evo ga - učinkovito gorivo. Koliko za to plaćaju sirovine? Pokušajmo saznati.

Cijena torija

Cijena torija diferencira u čisti metal i njegove spojeve. Ovo je uobičajen izraz iz . Od pojedinosti - samo cijena po kilogramu torijevog oksida je oko 7.500.

Ovim se završavaju otvoreni zahtjevi. Od prodavača se traži da pojasne trošak, budući da prodaju radioaktivni element.

Na internetu nema ponude čistog torija, kao što nema ni podataka o po gramu metala. U međuvremenu, pitanje ne daje mira zainteresiranima za novu vrstu goriva za automobile, kao što ne daje mira ni hoće li zahtjevi za 90. elementom skočiti u slučaju njegove široke uporabe.

U početku, radi izbacivanja benzinskih motora s tržišta, torij će se učiniti što isplativijim. Ali što će se dogoditi kasnije, kada je povratak u prošlost već malo vjerojatan?

Mnogo je pitanja. Malo je, međutim, specifičnosti, kao i u svemu novom, nepoznatom, što se u prvom paru čini kockanjem.

Iako su prve verzije torijevog motora već spremne. Teški su oko 200 kilograma. Takav se uređaj lako može staviti ispod nape srednje veličine.

Što se događa ako kažemo da se prekomjerne emisije štetnih tvari koje nastaju izgaranjem benzina ili konvencionalnog dizelskog goriva mogu riješiti nuklearnim motorom? Hoće li vas impresionirati? Ako ne, onda ne morate ni početi čitati ovaj materijal, ali za one koje zanima ova tema, dobrodošli ste, jer ćemo govoriti o atomskom motoru za automobil koji radi na izotopu torija-232.

Iznenađujuće, torij-232 ima najduži poluživot među izotopima torija, a ujedno je i najzastupljeniji. Nakon promišljanja o ovoj činjenici, znanstvenici američke tvrtke Laser Power Systems najavili su mogućnost izgradnje motora koji koristi torij kao gorivo, a ujedno je danas apsolutno stvaran projekt.

Odavno je utvrđeno da torij, kada se koristi kao gorivo, ima jaku poziciju i kada “radi” oslobađa ogromnu količinu energije. Prema znanstvenicima, samo 8 grama torija-232 omogućit će motoru da radi 100 godina, a 1 gram će proizvesti više energije od 28 tisuća litara benzina. Slažem se, ovo ne može ne impresionirati.

Prema Charlesu Stevensu, izvršnom direktoru Laser Power Systemsa, tim je već započeo eksperimente s malim količinama torija, ali je neposredni cilj stvoriti laser potreban za proces. Opisujući princip rada takvog motora, može se navesti kao primjer rad klasične elektrane. Dakle, laser će, prema planovima znanstvenika, zagrijati posudu s vodom, a dobivena para će ići na rad mini-turbina.

Međutim, koliko god probojna izjava stručnjaka LPS-a izgledala, sama ideja korištenja atomskog torijevog motora nije nova. Godine 2009. Lauren Culeusus je svjetskoj zajednici pokazala svoju viziju budućnosti i demonstrirala konceptni automobil Cadillac World Thorium Fuel. I, unatoč njegovom futurističkom izgledu, glavna razlika između konceptnog automobila bila je prisutnost izvora energije za autonomni rad, koji je koristio torij kao gorivo.

“Znanstvenici moraju pronaći jeftiniji izvor energije od ugljena, s malo ili nimalo emisija ugljičnog dioksida kada se izgara. Inače se ova ideja uopće neće moći razviti ”- Robert Hargrave, stručnjak za područje proučavanja svojstava torija

Trenutno su stručnjaci Laser Power Systems u potpunosti usredotočeni na stvaranje serijskog modela motora za masovnu proizvodnju. No, jedno od najvažnijih pitanja ne nestaje, kako će na takvu inovaciju reagirati zemlje i tvrtke koje lobiraju za "naftne" interese. Samo će vrijeme pokazati odgovor.

Zanimljiv:

• Prirodne rezerve torija premašuju rezerve urana 3-4 puta
• Stručnjaci nazivaju torij, a posebno torij-232 "nuklearnim gorivom budućnosti"

Gorivni ciklus torija je ciklus nuklearnog goriva koji koristi izotope torija-232 kao nuklearnu sirovinu. Torij-232 tijekom reakcije odvajanja u reaktoru prenosi transmutaciju u umjetni izotop Uran-233, koji se koristi kao nuklearno gorivo. Za razliku od prirodnog urana, prirodni torij sadrži samo vrlo male frakcije fisivnog materijala (na primjer, torij-231), što nije dovoljno za pokretanje nuklearne lančane reakcije. Za pokretanje gorivog ciklusa potrebno je imati dodatni fisijski materijal ili drugi izvor neutrona. U torijskom reaktoru, torij-232 apsorbira neutrone da bi na kraju proizveo uran-233. Ovisno o dizajnu reaktora i gorivom ciklusu, stvoreni izotop urana-233 može se fisirati u samom reaktoru ili kemijski odvojiti od istrošenog nuklearnog goriva i pretopiti u novo nuklearno gorivo.

Gorivni ciklus torija ima nekoliko potencijalnih prednosti u odnosu na ciklus goriva urana, uključujući veće obilje, bolja fizička i nuklearna svojstva koja nisu pronađena u plutoniju i drugim aktinidima i bolju otpornost na nuklearnu proliferaciju, što je povezano s korištenjem reaktora na laku vodu, a ne nuklearni reaktori.sol topi.

Povijest proučavanja torija

Jedini izvor torija su žuta prozirna zrna monazita (cerijev fosfat)

Kontroverze oko ograničenih svjetskih rezervi urana dovele su do početnog zanimanja za ciklus goriva torija. Postalo je očito da su rezerve urana iscrpive, a torij može zamijeniti uran kao sirovinu za nuklearno gorivo. Međutim, većina zemalja ima relativno bogata ležišta urana, a istraživanja ciklusa goriva torija su iznimno spora. Velika iznimka je Indija i njezin nuklearni program u tri faze. U 21. stoljeću, potencijal torija da se odupre nuklearnoj proliferaciji i karakteristike sirovine istrošenog goriva doveli su do ponovnog zanimanja za ciklus goriva torija.

Nacionalni laboratorij Oak Ridge koristio je eksperimentalni reaktor rastaljene soli koji je koristio uran-233 kao fisijski materijal 1960-ih za eksperimentiranje i demonstriranje rada reaktora rastaljene soli koji radi na torijevom ciklusu. Eksperimenti s reaktorom na rastaljenim solima o mogućnosti torija, korištenjem torijevog fluorida (IV) otopljenog u rastaljenoj soli. To je smanjilo potrebu za proizvodnjom gorivnih ćelija. PPC program je prekinut 1976. nakon smjene njegovog kustosa Alvina Weinberga.

Carlo Rubbia je 2006. godine predložio koncept pojačivača energije ili "kontroliranog akceleratora", koji je vidio kao inovativan i siguran način proizvodnje nuklearne energije korištenjem postojećih tehnologija ubrzanja energije. Rubbiina ideja nudi mogućnost spaljivanja visoko radioaktivnog nuklearnog otpada i proizvodnje energije iz prirodnog torija i osiromašenog urana.

Kirk Sorensen, bivši NASA-in znanstvenik i glavni nuklearni direktor tvrtke Teledyne Brown Engineering, dugo je promicao ideju torijevog gorivnog ciklusa, posebice reaktora s tekućim torijevim fluoridom (LFR). Bio je pionir istraživanja torijevih reaktora dok je bio u NASA-i, dok je ocjenjivao različite koncepte elektrana za lunarne kolonije. Godine 2006. Sorensen je osnovao web stranicu "Energyfromthorium.com" kako bi informirao i promovirao ovu tehnologiju.

Godine 2011. Massachusetts Institute of Technology zaključio je da, unatoč nekoliko prepreka ciklusu torijevog goriva, trenutno stanje reaktora s lakom vodom daje malo poticaja da takav ciklus uđe na tržište. Iz toga slijedi da je šansa da torijev ciklus istisne tradicionalni ciklus urana na trenutnom tržištu nuklearne energije iznimno mala, unatoč potencijalnim prednostima.

Nuklearne reakcije s torijem

Tijekom ciklusa torija torij-232 hvata neutrone (to se događa i u brzim i u toplinskim reaktorima) kako bi se pretvorili u torij-233. To obično dovodi do emisije elektrona i antineutrina tijekom?-raspada i pojave Protaktinija-233. Zatim, tijekom drugog?-raspada i ponovne emisije elektrona i antineutrina, nastaje Uran-233 koji se koristi kao gorivo .

Otpad od fisijskih proizvoda

Nuklearna fisija proizvodi proizvode radioaktivnog raspada koji mogu imati poluživot u rasponu od nekoliko dana do preko 200 000 godina. Prema nekim toksikološkim studijama, torijev ciklus može u potpunosti obraditi otpad aktinida i ispuštati otpad samo nakon produkata fisije, a tek nakon nekoliko stoljeća otpad iz torijevog reaktora postat će manje toksičan od uranovih ruda, koje se mogu koristiti za proizvodnju goriva osiromašenog urana za lakovodeni reaktor slične prirode.snaga.

aktinidni otpad

U reaktoru u kojem neutroni pogađaju fisijski atom (na primjer, određene izotope urana), mogu se dogoditi i nuklearna fisija i hvatanje neutrona i transmutacija atoma. U slučaju Urana-233, transmutacija dovodi do proizvodnje korisnog nuklearnog goriva, kao i transuranskog otpada. Kada Uran-233 apsorbira neutron, može doći do reakcije fisije ili pretvorbe u Uran-234. Šansa za cijepanje ili apsorpciju toplinskog neutrona je približno 92%, dok je omjer presjeka hvatanja i presjeka fisije neutrona u slučaju Urana-233 približno 1:12. Ova brojka je veća od odgovarajućih omjera Urana-235 (oko 1:6), Plutona-239 ili Plutona-241 (oba imaju omjere oko 1:3). Rezultat je manje transuranskog otpada nego u tradicionalnom reaktoru gorivnog ciklusa uran-plutonij.

Uran-233, kao i većina aktinida s različitim brojem neutrona, ne cijepa se, ali kada se neutroni “zarobe”, pojavljuje se fisijski izotop Uran-235. Ako u fisijskom izotopu ne dođe do reakcije fisije ili hvatanja neutrona, pojavljuju se uran-236, neptunij-237, plutonij-238 i na kraju fisijski izotop Plutonij-239 i teži izotopi plutonija. Neptunij-237 se može ukloniti i pohraniti kao otpad, ili konzervirati i transformirati u plutonij, koji je bolje fisilan, dok se ostatak pretvara u plutonij-242, zatim americij i kurij. Oni se pak mogu odložiti kao otpad ili vratiti u reaktore radi daljnje transmutacije i fisije.

Međutim, protaktinij-231, s poluživotom od 32 700 godina, nastaje reakcijom s torijem-232, unatoč tome što nije transuranijev otpad, glavni je uzrok dugovječnog radioaktivnog otpada.

Infekcija uranom-232

Uran-232 se također pojavljuje tijekom reakcije između brzih neutrona i urana-233, protaktinija-233 i torija-232.

Uran-232 ima relativno kratko vrijeme poluraspada (68,9 godina), a neki od proizvoda raspadanja emitiraju visokoenergetske gama zrake, kao i radon-224, bizmut-212 i djelomično talij-208.

Torijev ciklus proizvodi oštro gama zračenje koje oštećuje elektroniku, ograničavajući njegovu upotrebu kao okidača za nuklearne bombe. Uran-232 se ne može kemijski odvojiti od Urana-233 koji se nalazi u istrošenom nuklearnom gorivu. Međutim, kemijsko odvajanje torija od urana uklanja produkte raspada torija-228 i zračenja iz ostatka lanca poluraspada, što postupno dovodi do ponovnog nakupljanja torija-228. Kontaminacija se također može spriječiti korištenjem reaktora rastaljene soli i odvajanjem protaktinija-233 prije nego što se raspadne u uran-233. Tvrde gama zrake također mogu stvoriti radiobiološku opasnost koja zahtijeva operaciju teleprisutnosti.

Nuklearno gorivo

Kao nuklearno gorivo, torij je sličan Uranu-238, koji čini većinu prirodnog i osiromašenog urana. Indeks nuklearnog presjeka apsorbiranog toplinskog neutrona i rezonancijski integral (prosječni broj nuklearnog presjeka neutrona sa srednjom energijom) za torij-232 približno je jednak tri i iznosi jednu trećinu odgovarajućeg indeksa Uran-238.

Prednosti

Procjenjuje se da je torij tri do četiri puta češći u zemljinoj kori od urana, iako su u stvarnosti podaci o njegovim rezervama iznimno ograničeni. Trenutnu potražnju za torijem zadovoljavaju sekundarni proizvodi rijetkih zemalja iskopanih iz monazitnog pijeska.

Iako je presjek fisijskih toplinskih neutrona urana-233 usporediv s uranom-235 i plutonijem-239, on ima mnogo manji presjek hvatanja neutrona od posljednja dva izotopa, što rezultira manjim brojem apsorbiranih nefisilnih neutrona i povećanjem neutronska ravnoteža.. Uostalom, omjer oslobođenih i apsorbiranih neutrona u Uranu-233 je više od dva u širokom rasponu energija, uključujući toplinsku. Kao rezultat toga, gorivo na bazi torija može postati glavna komponenta reaktora toplinskog razmnožavanja. Reaktor za razmnožavanje s ciklusom uran-plutonij prisiljen je koristiti spektar brzih neutrona, budući da u toplinskom spektru jedan neutron apsorbira Plutonij-239, a u prosjeku 2 neutrona nestanu tijekom reakcije.

Gorivo na bazi torija također pokazuje izvrsna fizikalna i kemijska svojstva, što poboljšava performanse reaktora i spremišta. U usporedbi s uranovim dioksidom, prevladavajućim reaktorskim gorivom, torijev dioksid ima veću utjecajnu temperaturu, toplinsku vodljivost i niži koeficijent toplinskog širenja. Torijev dioksid također pokazuje bolju kemijsku stabilnost i, za razliku od uranovog dioksida, nije sposoban za daljnju oksidaciju.

Budući da je uran-233 proizveden u torijevom gorivu jako kontaminiran uranom-232 u predloženim konceptima reaktora, torij je istrošeno gorivo otporno na proliferaciju oružja. Uran-232 se ne može kemijski odvojiti od Urana-233 i ima nekoliko proizvoda raspadanja koji emitiraju visokoenergetske gama zrake. Ti visokoenergetski protoni nose radioaktivnu opasnost, što zahtijeva daljinski rad s odvojenim uranom i nuklearnu detekciju takvih tvari.

Tvari na bazi uranovog istrošenog goriva s dugim poluraspadom (od 1.000 do 1.000.000 godina) nose radioaktivnu opasnost zbog prisutnosti plutonija i drugih minornih aktinida, nakon čega se ponovno pojavljuju dugovječni produkti fisije. Jedan neutron zarobljen uranijumom-238 dovoljan je za stvaranje transuranskih elemenata, dok je za sličan proces s torijem-232 potrebno pet takvih "hvatanja". 98-99% torijevog nuklearnog ciklusa rezultira fisijom Urana-233 ili Urana-235, pa se proizvodi manje dugovječnih transuranskih elemenata. Zbog toga se čini da je torij potencijalno atraktivna alternativa uranu u miješanim oksidnim gorivima kako bi se smanjila proizvodnja transuranijevih tvari i povećala količina raspadnutog plutonija.

nedostatke

Postoji nekoliko prepreka za korištenje torija kao nuklearnog goriva, posebno za reaktore na kruto gorivo.

Za razliku od urana, prirodni torij je općenito jednonuklearni i ne sadrži fisijske izotope. Fisijski materijal, obično uran-233, uran-235 ili plutonij, mora se dodati kako bi se postigla kritičnost. Zajedno s visokom temperaturom sinteriranja potrebnom za torijev dioksid, to komplicira proizvodnju goriva. Nacionalni laboratorij Oak Ridge provodio je eksperimente na torijevom tetrafluoridu kao gorivu za reaktor rastaljene soli 1964.-1969. Očekivalo se da će se olakšati proces proizvodnje i odvajanja tvari od onečišćujućih tvari kako bi se usporila ili zaustavila lančana reakcija.

U jednom ciklusu goriva (na primjer, obrada Urana-233 u samom reaktoru), potrebno je jače izgaranje kako bi se postigla željena ravnoteža neutrona. Iako je torijev dioksid sposoban proizvesti 150.000-170.000 megavat-dana/tona u eksperimentalnim nuklearnim elektranama Fort St. Raine i Jülich, postoje ozbiljni izazovi za postizanje takvih performansi u reaktorima s lakom vodom, koji čine veliku većinu postojećih reaktora.

U jednom ciklusu torijevog goriva, preostali uran-233 ostaje u istrošenom gorivu kao dugovječni izotop.

Još jedna prepreka je to što je torijevom gorivom ciklusu potrebno relativno dulje da se torij-232 pretvori u uran-233. Poluvijek protaktinija-233 je otprilike 27 dana, što je mnogo duže od poluživota neptunija-239. Kao rezultat toga, glavni sastojak torijevog goriva je jak protaktinij-239. Protaktinij-239 je snažan apsorber neutrona, i iako može doći do pretvorbe u fisijski Uran-235, potrebno je dvostruko više neutrona da se apsorbira, što uništava ravnotežu neutrona i povećava vjerojatnost proizvodnje transuranija.

S druge strane, ako se kruti torij koristi u zatvorenom gorivom ciklusu gdje se obrađuje uran-233, potrebna je daljinska interakcija za proizvodnju goriva zbog visoke razine zračenja izazvane produktima raspada urana-232. To vrijedi i kada je u pitanju reciklirani torij zbog prisutnosti torija-228 koji je dio lanca raspadanja. Štoviše, za razliku od provjerene tehnologije za preradu uranovog goriva, tehnologija za preradu torija se sada samo razvija.

Iako prisutnost Urana-232 komplicira stvari, postoje objavljeni dokumenti koji pokazuju da je Uran-233 korišten u nuklearnim pokusima. SAD su testirale sofisticiranu bombu koja je sadržavala uran-233 i plutonij u jezgri tijekom operacije Teapot 1955., iako je postignut mnogo niži TNT ekvivalent.

Iako goriva na bazi torija proizvode mnogo manje transuranija od analoga na bazi urana, ponekad se može proizvesti određena količina dugovječnih aktinida s dugom radioaktivnom pozadinom, posebice Protaktinija-231.