Så fungerar en toriumreaktor

Svar:

Torium (Th332) är inget kärnbränsle. Däremot kan det i kärnfysikaliska processer i en bridreaktor ombildas till U233, vilket sedan kan användas som kärnbränsle (med liknande egenskaper som U235). Bilden ovan visar processen med transmutation av torium, åtföljt av klyvning av U233.

Torium är ingen undermedicin mot kärnkraftens två stora problem: risken för stora haverier respektive kärnvapenspridning. En kärnbränslecykel med torium innebär tvärtom att ökade mängder plutonium och höganrikat uran kommer i omlopp i samband med bridprocessen.

Utveckling av toriumreaktorer befinner sig fortfarande på konceptstadiet, men det är troligt att Indien – med stora tillgångar av torium – kommer att satsa på utveckling av den tekniken. Med tanke på att projekteringstiden för ett konventionellt kärnkraftverk i dag är cirka 15 år lär det dröja länge innan ny teknik med torium finns i kommersiell drift. Fördubblingstiden i breedingprocessen, det vill säga den tid det tar att producera lika mycket bränsle som förbrukats, är i storleksordningen 30 år, så det dröjer ännu längre innan en självgående toriumcykel kan etableras.

En schematisk bild av en bränslecykel med torium visas ovan.

Den vänstra sidan visar hur en i stort sett självförsörjande toriumreaktor skulle kunna fungera, medan den högra sidan visar övergångsskedet med bridteknik för att få i gång toriumprocessen. De olika stegen förklaras under siffrorna 1–5 nedan.

1  Naturligt uran anrikas för att kunna användas i en bridreaktor. Eventuellt tillförs också plutonium som neutronkälla. Överskott av neutroner utnyttjas för att konvertera Th332 till U233 samt U238 till Pu239 (en sido­effekt).

2  Det bestrålade materialet tas ut och separeras från icke-önskade komponenter, vilka tas om hand för slutförvaring. U233 samt i någon omfattning Pu239 tjänar som energigivare och neutronkällor i en reaktor för omvandling av torium till U233.

3  Eventuellt hottas toriumreaktorn upp med extra höganrikat U235 (över 20 procent). Torium tillförs som bränsle.

4  Bridmaterial tas ut från toriumreaktorn, klyvbara komponenter separeras och återförs till härden för kraftgenerering och som neutronkällor för fortsatt omvandling av Th332 till U233.

5  Det utbrända bränslet behandlas på lämpligt sätt och förs till slut­förvar.

Kommentar:  Risk finns för att U233, Pu239 respektive höganrikat U235 skulle kunna avledas ur processen och användas på otillbörligt sätt, vilket vore svårt att kontrollera.

Stefan Björnson, Nynäshamn

Veckans nya fråga:

Vet någon vad det egendomliga pressverktyget på bilden kan ha använts till?

Lars-Erik Ljungberg, Vällingby

Skicka in era svar och nya intrikata frågor till teknikfragan@nyteknik.se

Det är ni, kära läsare, som både frågar och svarar i Teknikfrågans spalter.