{"id":731,"date":"2011-11-03T12:20:30","date_gmt":"2011-11-03T10:20:30","guid":{"rendered":"http:\/\/www.hoglundaberg.se\/energibloggen\/?p=731"},"modified":"2011-12-02T10:16:01","modified_gmt":"2011-12-02T08:16:01","slug":"torium","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.hoglundaberg.se\/energibloggen\/2011\/11\/torium\/","title":{"rendered":"Torium"},"content":{"rendered":"

Det har skrivits ganska mycket om torium b\u00e5de i svenska<\/a> och utl\u00e4ndska<\/a> medier<\/a> den senaste tiden, framf\u00f6rallt p\u00e5 grund av att den indiska satsningen p\u00e5 toriumreaktorer uppm\u00e4rksammats. Med anledning av detta t\u00e4nkte jag g\u00f6ra en kort sammanfattning av teknologin samt mina tankar kring den.<\/p>\n

F\u00f6r att f\u00f6rklara p\u00e5 vilket s\u00e4tt torium \u00e4r anv\u00e4ndbart i energisammanhang f\u00e5r man g\u00e5 tillbaka och titta p\u00e5 k\u00e4rnkraftens br\u00e4nslecykel<\/a>. Det existerar endast ett klyvbart, fissilt, \u00e4mne i naturen i erforderliga m\u00e4ngder. Det \u00e4r uranisotopen 235U som utg\u00f6r ungef\u00e4r 0,7 % av naturligt uran. \u00c5terst\u00e5ende 99,3 % utg\u00f6rs av den icke klyvningsbara men fertila isotopen 238U. Att en isotop \u00e4r fissil inneb\u00e4r att den med hj\u00e4lp av en neutron kan klyvas i tv\u00e5 l\u00e4ttare delar varvid stora m\u00e4ngder energi erh\u00e5lls. Detta \u00e4r sj\u00e4lva principen bakom konventionell k\u00e4rnkraft. Att en isotop \u00e4r fertil inneb\u00e4r att den kan f\u00e5nga upp en neutron och omvandlas till en fissil isotop. I fallet med 238U inneb\u00e4r detta att plutonium (239Pu) bildas vilket i sin tur kan klyvas varvid energi alstras.<\/p>\n

F\u00f6rdelen med att driva en reaktor med 238U ist\u00e4llet f\u00f6r 235U \u00e4r att m\u00e4ngden naturligt uran som kr\u00e4vs f\u00f6r att utvinna en given m\u00e4ngd energi drastiskt minskar och med det ocks\u00e5 m\u00e4ngden avfall. Dessutom slipper man den energikr\u00e4vande anrikningsprocessen. Nackdelen \u00e4r att betydande m\u00e4ngder plutonium m\u00e5ste hanteras vilket, f\u00f6rutom att det \u00e4r l\u00e5nglivat radioaktivt, \u00e4r huvudbest\u00e5ndsdelen i k\u00e4rnvapen. Vidare kr\u00e4ver omvandlingen av 238U till 239Pu \u201dsnabba\u201d neutroner med h\u00f6g energi till skillnad fr\u00e5n vanliga l\u00e4ttvattenreaktorer d\u00e4r \u201dl\u00e5ngsamma\u201d, termiska, neutroner anv\u00e4nds. Detta st\u00e4ller s\u00e4rskilda krav p\u00e5 reaktordesignen.<\/p>\n

Det finns dock ett tredje fissilt \u00e4mne, uranisotopen 233U. Denna existerar, precis som plutonium, inte naturligt utan erh\u00e5lles genom att torium<\/a> (232Th) f\u00e5ngar upp en neutron och omvandlas via 233Th och 233Pa (Protaktinium) till 233U.<\/p>\n

Det finns m\u00e5nga f\u00f6rdelar med att anv\u00e4nda torium som k\u00e4lla till fissilt br\u00e4nsle framf\u00f6r uran. En av dessa \u00e4r att omvandlingen kan ske med hj\u00e4lp av termiska neutroner vilket inneb\u00e4r att man slipper m\u00e5nga av de sv\u00e5righeter som \u00e4r f\u00f6rknippade med snabba reaktorer. Vidare skapar en br\u00e4nslecykel baserad p\u00e5 torium inga \u00e4mnen som \u00e4r l\u00e4mpliga f\u00f6r tillverkning av k\u00e4rnvapen och det avfall som produceras i reaktorn \u00e4r m\u00e5nga g\u00e5nger mer kortlivat \u00e4n motsvarande fr\u00e5n en konventionell l\u00e4ttvattenreaktor. Sist men inte minst \u00e4r torium tre till fyra g\u00e5nger vanligare i jordskorpan \u00e4n uran. Detta tillsammans med att allt torium kan utnyttjas till skillnad fr\u00e5n br\u00e5kdelen av en procent i fallet med 235U g\u00f6r att br\u00e4nsleresurserna blir enorma.<\/p>\n

Allt \u00e4r dock inte guld och gr\u00f6na skogar, det finns nackdelar ocks\u00e5 med torium. En betydande s\u00e5dan \u00e4r att f\u00f6r att \u00f6verhuvudtaget f\u00e5 ig\u00e5ng processen m\u00e5ste en initial laddning fissilt br\u00e4nsle redan vara p\u00e5 plats innan omvandlingen fr\u00e5n torium till 233U kan ta vid. De alternativ som finns idag \u00e4r att anv\u00e4nda anrikat 235U eller plutonium fr\u00e5n utbr\u00e4nt k\u00e4rnbr\u00e4nsle fr\u00e5n v\u00e5ra befintliga l\u00e4ttvattenreaktorer. Ytterligare ett problem \u00e4r att det \u00e4r sv\u00e5rare att producera br\u00e4nslestavar av torium d\u00e5 dess sintringstemperatur \u00e4r mycket h\u00f6g. Sist men inte minst \u00e4r 233U betydligt mer aktivt \u00e4n 239Pu vilket g\u00f6r det sv\u00e5rare att hantera.<\/p>\n

Vissa av dessa negativa effekter kan dock mitigeras i en s\u00e5 kallad LFTR<\/a>, Liquid Flouride Thorium Reactor. Reaktorn, som \u00e4r en typ av MSR<\/a>, h\u00e5ller br\u00e4nslet uppl\u00f6st i kylmediet vilket i sin tur best\u00e5r av sm\u00e4lt salt. I och med detta f\u00f6rsvinner behovet av br\u00e4nsletillverkning. Dessutom hanteras det sm\u00e4lta br\u00e4nslesaltet per definition i en avsk\u00e4rmad anl\u00e4ggning vilket g\u00f6r att hanteringsproblematiken delvis f\u00f6rsvinner. Det finns dock betydligt fler f\u00f6rdelar med en LFTR som kommer av den enkla anledningen att det \u00e4r en MSR, bland annat den \u00f6verl\u00e4gsna s\u00e4kerheten och effektiviteten.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

F\u00f6r att producera 1 GW(e) f\u00f6rbr\u00e4nner en l\u00e4ttvattenreaktor 15<\/a>–20<\/a> ton br\u00e4nsle per \u00e5r lite beroende p\u00e5 vilken reaktorgeneration man tittar p\u00e5. Detta motsvarar mer \u00e4n 150-200 ton naturligt uran som skall brytas och anrikas. Motsvarande siffra skulle vara under ett ton torium d\u00e5 i princip all energi g\u00e5r att utnyttja i en LFTR. Tittar man vidare p\u00e5 faktorer som EROEI<\/a> skulle en LFTR hamna i samma storleksordning som den FBR<\/a> jag r\u00e4knat p\u00e5 tidigare, med den v\u00e4sentliga skillnaden att br\u00e4nsletillverkningen faller bort. Vidare \u00e4r det rimligt att anta en h\u00f6gre effektivitet i en LFTR d\u00e5 den opererar vid en h\u00f6gre temperatur samt en h\u00f6gre kapacitetsfaktor d\u00e5 den inte beh\u00f6ver st\u00e4llas av f\u00f6r byte av br\u00e4nsle.<\/p>\n

Som jag n\u00e4mnt tidigare<\/a> arbetar f\u00f6retaget Flibe Energy<\/a> med att ta fram en liten, modul\u00e4r LFTR.<\/p>\n

<\/div>