Eftersom klimatförändringarna gör planeten mindre trevlig att leva på, får kärnkraften mer uppmärksamhet. Sol- och vindenergi kan hjälpa till att minska utsläppen av växthusgaser, men om en lösning kan hittas på klimatförändringarna kommer kärnkraft förmodligen att vara en del av det.
Även om kärnkraften inte producerar de klimatförändrande gaserna som skapar problem med andra elkällor, medför den vissa risker. Till att börja med utgör bortskaffande av radioaktivt avfall från kärnkraftverk ett svårt problem - vad ska man göra med sådana farliga biprodukter? Dessutom, vad händer om kärnan smälter ner och skapar en miljökatastrof, som hände i Tjernobyl, Ukraina, 1986? Det finns också andra bekymmer, men med tanke på vår nuvarande situation med energi, finns det gott om anledningar till att fortsätta sätta stopp för att göra kärnkraft säkrare.
Kärnreaktorer drivs av fission, en kärnkedjereaktion där atomer splittras för att producera energi (eller i fallet med kärnvapenbomber, en massiv explosion).
"Ungefär 450 kärnreaktorer är i drift över hela världen, och de behöver alla bränsle", säger Steve Krahn, professor vid avdelningen för civil- och miljöteknik vid Vanderbilt University, i ett mejl. Han noterade att dessa reaktorer för det mesta arbetar på uran-235 (U-235), och de länder som delvis återvinner bränslet - Frankrike, Ryssland och några andra länder - blandar i återvunnet Plutonium-239 för att göra det som kallas blandat -oxidbränsle.
Plutonium är en biprodukt av använt bränsle från en kärnreaktor och det kan ligga till grund för återvinning av kärnbränsle från dagens kärnreaktorer, vilket görs i Frankrike och flera andra länder. Det är dock mycket giftigt och det är det mest använda materialet för kärnvapen, vilket är en anledning till att forskare har fortsatt att utforska andra alternativ.
Innehåll
Vissa forskare tror att grundämnet torium är svaret på våra kärnkraftsproblem. Torium är en något radioaktiv, relativt riklig metall - ungefär lika rikligt som tenn och mer rikligt än uran. Det är också utbrett, med särskilda koncentrationer i Indien, Turkiet, Brasilien, USA och Egypten.
Men det är viktigt att notera att torium inte är ett bränsle som uran. Skillnaden är att uran är "klyvbart", vilket betyder att det producerar en hållbar kedjereaktion om du kan få tillräckligt med uran på en plats åt gången. Torium, å andra sidan, är inte klyvbart - det är vad forskare kallar "fertilt", vilket betyder att om du bombarderar torium med neutroner (i princip startar det i en reaktor som drivs med material som uran) kan det omvandlas till en uranisotop uran-233 som är klyvbart och lämpar sig för att skapa kraft.
Torium användes i några av de tidigaste kärnfysikexperimenten - Marie Curie och Ernest Rutherford arbetade med det. Uran och plutonium blev mer förknippade med kärntekniska processer under andra världskriget, eftersom de var den tydligaste vägen för att tillverka bomber.
För elproduktion har torium några verkliga fördelar. Uran-233 som bildas av torium är mer ett mer effektivt bränsle än uran-235 eller plutonium, och dess reaktorer kan vara mindre benägna att smälta ner eftersom de kan arbeta upp till högre temperaturer. Dessutom produceras mindre plutonium under reaktordrift, och vissa forskare hävdar att toriumreaktorer kan förstöra de ton farligt plutonium som har skapats och lagrats sedan 1950-talet. Inte nog med det, en flotta av reaktorer som arbetar på torium och uran-233 anses av vissa forskare vara mer spridningsbeständiga, eftersom mer sofistikerad teknik behövs för att separera uran-233 från avfallsprodukterna och använda det för att göra bomber.
Det finns dock nackdelar med torium. En är att torium och uran-233 är farligare radioaktiva att bearbeta kemiskt. Av den anledningen är de svårare att arbeta med. Det är också svårare att tillverka uran-233 bränslestavar. Dessutom, som nämnts tidigare, är torium inte ett bränsle.
"Om vi ska driva vår planet med hjälp av en bränslecykel som använder torium och uran-233, måste tillräckligt med uran-233 produceras i andra typer av reaktorer för att driva de ursprungliga uran-233-reaktorerna", säger Krahn. "Om det kan åstadkommas är metoder för att kemiskt bearbeta torium-232 och uran-233 och tillverka bränsle från dem ganska väl etablerade; men anläggningar för att genomföra dessa processer skulle behöva byggas.”
Det finns flera sätt att använda torium på energiproduktion. Ett sätt som nu undersöks är att använda fast torium/uran-232-bränsle i en konventionell vattenkyld reaktor, liknande moderna uranbaserade kraftverk. Faktum är att mer än 20 reaktorer världen över har drivits med bränsle tillverkat av torium och uran-233. En annan möjlighet som har varit spännande för forskare och kärnkraftsförespråkare är reaktorn med smält salt. I dessa anläggningar löses bränslet i flytande salt som också fungerar som kylvätska för reaktorn. Saltet har en hög kokpunkt, så de kan vara mer effektiva vid elproduktion och även enorma temperaturspikar kommer inte att leda till massiva reaktorolyckor som inträffade vid Fukushima. Det kan låta som att den här typen av reaktor nästan är science fiction, men just en sådan reaktor drevs i USA på 1960-talet och byggs för närvarande i Gobiöknen i Kina.
Nu är det intressant
Thorium upptäcktes av Jons Jakob Berzelius 1828, som döpte det efter Thor, den nordiska åskguden.
