Application of thorium in the nuclear power
 
More details
Hide details
 
Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal 2007;10(Zeszyt specjalny 2):97–112
 
KEYWORDS
ABSTRACT
Present-day nuclear power reactors are based mainly on U235 fission for power generation. The abundance of this isotope is only 0,72% in natural uranium, the rest is U238 isotope, non fissionable by thermal neutrons. The small amount of fission takes place in fissionable isotope Pu239 which was created during irradiation of U238 by neutrons. Finally, only about 1% of uranium extracted from environment is used in fission processes and is used for energy generation. The remains go to wastes. This way most of nuclear material is dissipated. Possibility of effective use of non fissionable isotope U238 to generate fissionable isotopes Pu239 and Pu241 will enlarge world energy resources of the uranium over fifty times. Much greater energy-resources are contained in thorium. Irradiation of thorium with neutrons leads to fissionable U233 production. Application of these processes for energy generation will enlarge the world nuclear energy resources more then hundredfold. The utilization both U238 and/or Th232 in the nuclear power generation demands use of new technologies of power reactors - reactors in which the "fertile" materials as U238 or Th232 can be transformed into fissile isotopes Pu239, Pu241 and U233. In case of U238 use for plutonium generation the breeder reactor with high energy neutrons FBR (Fast breeder reactor) can be used. In case of thorium fuel cycle, in which U233 isotope created is, the slightly modified power reactors (e.g. PWR, BWR, CANDU) can be used. The presented paper gives the basic information about nuclear reactions which lead to generation of fissionable isotopes by irradiation of thorium or depleted uranium (uranium with lover concentration of U235- mostly 0,2%) with neutrons in power reactors, properties of these isotopes as a nuclear fuel, experience with up to date use of thorium in power reactors and benefits and challenges of such technology.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Wykorzystanie toru w energetyce jądrowej
tor, uran, reaktor jądrowy, paliwo jądrowe
Obecnie stosowane technologie w energetyce jądrowej wykorzystują głównie, jedyny występujący w przyrodzie, izotop rozszczepialny - U235. W naturalnym uranie izotop ten stanowi 0,72% ogólnej masy uranu. Pozostała część to nierozszczepialny neutronami termicznymi izotop U238. Wprawdzie niewielka ilość tego izotopu, pod wpływem neutronów, ulega przekształceniu w rozszczepialny izotop Pu239, ale w rezultacie tylko około 1% wydobywanego ze środowiska uranu ulega rozszczepieniu i jest wykorzystywana do wytwarzania energii. Reszta idzie do odpadów. Jest to rozrzutna gospodarka tym surowcem energetycznym. Możliwość wykorzystania nierozszczepialnego izotopu U238 do wytwarzania rozszczepialnego izotopu Pu239 i Pu241 zwiększy zasoby energetyczne uranu ponad pięćdziesiąt razy. Jeszcze większe zasoby energetyczne są zawarte w torze. Pod wpływem neutronów powstaje z toru rozszczepialny izotop U233. Wykorzystanie toru jako materiału paliworodnego pozwoli zwiększyć zasoby energetyczne paliw jądrowych ponad stukrotnie w porównaniu do zasobów uranu wykorzystywanych w obecnych technologiach. Wykorzystanie zarówno U238 jak i Th232 w energetyce jądrowej wymaga zastosowania nowych technologii reaktorów energetycznych - reaktorów, w których przeprowadzano by procesy jądrowe wytwarzające z materiałów paliworodnych paliwo jądrowe. Są to w przypadku wykorzystania U238 reaktory powielające na neutronach prędkich - FBR (Fast Breeder Reactor). W przypadku wykorzystania toru procesy te mogą być prowadzone w odpowiednio przystosowanych do tych celów reaktorów wykorzystujących neutrony termiczne: lekkowodnych (PWR i BWR), reaktorach ciężkowodnych (PHWR-CANDU) oraz w budowanych obecnie reaktorach wysokotemperaturowych. W pracy przedstawiono podstawowe informacje o reakcjach jądrowych prowadzących do uzyskania izotopów rozszczepialnych w procesie naświetlania toru neutronami w reaktorze energetycznym, własności tych izotopów jako paliwa jądrowego, wykorzystanie toru w cyklach paliwowych reaktorów energetycznych oraz zalet i utrudnień w realizacji tego zamierzenia.
 
REFERENCES (7)
1.
Word Energy Council: 2004 Survey of Energy Resources 20 Edition. Elsevier.
 
2.
A Technology Roadmap for Generation IV Nuclear Energy System U.S. DOE Nuclear Energy Research Advisory Committee and the Generation IV International Forum. December 2002.
 
3.
Bell M.J., 1983 – ORIGEN – the ORNL Isotope Generation and Depletion Code. ORNL 4628, May 1973’, G. Croff,: ORIGEN 2 A Versatile Computer Code for Calculating the Nuclide Compositions and Characteristics of Nuclear Materials. Nuclear Technology V. 62 September 1983 str. 335.
 
4.
ENDFPLOT – program prezentujący wykresy danych jądrowych z bibliotek MCNP i/lub bibliotek ENDF – http://atom.kaeri.re.kr/cgi-bi....
 
5.
Thorium fuel cycle – potential benefits and challenges. IAEA TECDOC 1450. Vienna 2005.
 
6.
Thorium fuel utilization: Options and trends: IAEA TECDOC 1319 Vienna 2002.
 
7.
Thorium based fuel options for the generation for electricity: IAEA TECDOC 1155, Vienna 2000.
 
eISSN:2720-569X
ISSN:1429-6675