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Energia nucleare più pulita?
I senatori che rappresentano diversi stati occidentali, tra cui Orrin Hatch dello Utah e il leader della maggioranza al Senato Harry Reid, del Nevada, stanno lavorando a una legislazione per promuovere il torio. Dicono che sia un combustibile più pulito per le centrali nucleari, con il potenziale di dimezzare i volumi di scorie nucleari di alto livello.
Un bagliore più pulito: Le capsule di combustibile di torio e uranio in questo reattore di ricerca presso l'Istituto Kurchatov della Russia potrebbero aiutare a ridurre i rifiuti delle centrali nucleari esistenti e future. Kurchatov e Thorium Power, con sede a McLean, in Virginia, stanno trasformando le capsule in barre di combustibile da 3,5 metri da utilizzare nelle centrali elettriche commerciali.
Sono preoccupati per il combustibile esaurito dei reattori nucleari che finisce nei loro stati, afferma Seth Grae, presidente dello sviluppatore di tecnologie per il combustibile al torio Potere del torio , con sede a McLean, in Virginia.
I watchdog nucleari affermano che la tecnologia di Thorium Power ha un potenziale reale. Inoltre, dicono che la legislazione è necessaria. Obbligherebbe il Dipartimento dell'Energia (DOE) e la Commissione per la regolamentazione nucleare, che regola l'industria nucleare, a creare nuovi uffici presso le agenzie per studiare le opzioni del combustibile al torio e promuoverne l'uso all'estero.
Ha molto senso dal mio punto di vista, afferma Thomas Cochran, direttore del programma nucleare presso il Consiglio per la difesa delle risorse naturali , a Washington. Dice che è necessaria un'azione del Congresso per superare la resistenza all'interno del DOE all'esplorazione del torio.
Usare il torio nei reattori esistenti significa ripensare al ciclo del combustibile nucleare un tempo impiegato oggi nella maggior parte dei paesi, compresi gli Stati Uniti. Il ciclo inizia con il combustibile di ossido di uranio arricchito nell'isotopo fissile dell'uranio U235. La fissione dell'uranio in un reattore genera calore per azionare le turbine di una centrale nucleare e produce una miscela altamente radioattiva di prodotti di degradazione della fissione, incluso il plutonio che può essere recuperato per fabbricare armi nucleari. Altri prodotti di fissione rallentano la reazione a catena, richiedendo la sostituzione del combustibile ogni uno o due anni. Il combustibile esaurito viene prelevato e stoccato in loco, in attesa di seppellimento.
Il DOE sta lavorando a un deposito di rifiuti ad alto livello a Yucca Mountain, in Nevada. Ma la struttura non aprirà per almeno un altro decennio e c'è poca volontà politica di costruire altri siti del genere. Nel frattempo, Deposito privato di carburante , con sede a Salt Lake City, sta procedendo con un controverso sito di stoccaggio provvisorio su terra dei nativi americani, con una licenza di 20 anni e un'opzione per il rinnovo. È una vera sosta, dice Grae.
Il Thorium Power è stato lanciato nel 1992 per commercializzare un processo che riduce la quantità di rifiuti tossici prodotti dai reattori tradizionali. Il processo è stato sviluppato dal defunto scienziato nucleare Alvin Radkowsky, un progettista seminale dei reattori della Marina degli Stati Uniti e dei primi impianti nucleari commerciali. Lo schema di Radkowsky si basa su entrambi i combustibili di torio e uranio, rendendolo più complesso sul front-end. Ma così facendo mantiene la maggior parte del carburante nel reattore più a lungo e produce rifiuti meno tossici.
Ciascun gruppo di combustibile trasporta una miscela di due diverse barre di combustibile. La maggior parte sono bastoncini contenenti pellet di ossido di torio. Il torio non può sostenere una reazione a catena da solo come l'U235, ma può assorbire neutroni per formare un altro isotopo fissile dell'uranio che lo farà: U233. Nel progetto di Thorium Power, questi neutroni sono forniti dalle barre rimanenti, che sono leghe solide di zirconio e uranio fissile arricchito con U235.
Grae afferma che i gruppi di combustibili ibridi di Thorium Power sono progettati per funzionare come sostituti del combustibile a ossido di uranio nei reattori ad acqua pressurizzata, il design di reattore più comune in tutto il mondo. I reattori richiedono solo modifiche minime. L'adeguamento più importante è l'uso di gru più precise per inserire e rimuovere i gruppi di combustibile per consentire l'estrazione separata delle barre di uranio. Grae afferma che questa è la chiave per la riduzione dei rifiuti perché la maggior parte del torio rimane nel nocciolo del reattore per nove anni. (Le barre di uranio, come il combustibile convenzionale a ossido di uranio, vengono sostituite più frequentemente.)
Il Thorium Power prevede di testare questo sistema di alimentazione entro tre anni, a partire da un reattore ad acqua pressurizzata in Russia. I test saranno condotti in collaborazione con il Istituto Kurcatov , un centro di ricerca nucleare a Mosca. L'istituto ha testato la resistenza dei materiali combustibili di Thorium Power per quattro anni, aumentando contemporaneamente un processo di estrusione di uranio-zirconio per produrre le barre da 3,5 metri utilizzate nei reattori russi.
Se le barre resistono, gli esperti si aspettano che lo schema di Thorium Power avrà successo perché il concetto di combustibile ibrido torio e uranio è già stato dimostrato. Diversi dei primi reattori nucleari raffreddati a gas degli anni '50 e '60 utilizzavano uno schema di combustibile seed-and-jacket concettualmente simile a quello di Thorium Power. E alcuni dei primi reattori raffreddati ad acqua come il primo reattore a Indian Point, NY, operarono negli anni '60 e '70 con barre di combustibile riempite con una miscela di torio-uranio. Tuttavia, il torio è caduto in disgrazia quando l'industria nucleare si è standardizzata intorno all'uranio, in particolare dopo che il combustibile di uranio è crollato a prezzi stracciati in seguito all'incidente a Three Mile Island nel 1979.
Lo scarico di carburante ogni due anni sembra oggi meno attraente, con i prezzi dell'uranio in rapido aumento e l'accumulo di rifiuti ad alto livello nei reattori commerciali negli Stati Uniti. Il combustibile al torio risponde anche alla crescente preoccupazione per la proliferazione di materiali fissili che potrebbero essere utilizzati nelle armi nucleari. I sottoprodotti del torio producono intense radiazioni gamma, che li rendono difficili da maneggiare per gli aspiranti produttori di bombe. Il Thorium Power sta concentrando i suoi sforzi di marketing sui paesi in via di sviluppo in Medio Oriente, Asia e America Latina che stanno cercando di costruire i loro primi reattori; Grae scommette che un progetto che impedisca la proliferazione delle armi nucleari renderà i reattori più facili da finanziare in tali paesi. L'azienda sta anche guardando all'India, che spera di sfruttare le sue grandi riserve di torio.
La sfida per i sostenitori del torio è che il DOE sostiene già un altro ciclo del combustibile che promette di ridurre i rifiuti e gestire i rischi di proliferazione: un cosiddetto ciclo del combustibile chiuso, in base al quale il ritrattamento chimico recupera il plutonio dal combustibile di uranio esaurito per il riutilizzo nei reattori convenzionali.
Il ritrattamento è fondamentale per il DOE Partnership globale per l'energia nucleare (GNEP), per cui i principali attori nucleari come gli Stati Uniti garantirebbero la fornitura di combustibile all'uranio ai paesi che promettono di restituire il combustibile esaurito, il plutonio all'interno del quale potrebbe essere utilizzato per fabbricare armi nucleari.
Il GNEP ha molti critici che sostengono che il ritrattamento del combustibile esaurito sarà costoso, aumenterà piuttosto che limitare il rischio di diversione di materiali fissili e farà poco per ridurre i volumi di rifiuti ad alto livello. Il piano del DOE è di bruciare il plutonio recuperato mescolandolo con l'uranio. Questo produce un combustibile esaurito più caldo e più tossico che può essere bruciato solo nei reattori autofertilizzanti. Quei reattori, fino ad oggi, si sono rivelati irrealizzabili su scala commerciale. (Vedi La migliore opzione nucleare.)
Grae insiste sul fatto che il Thorium Power potrebbe trarre vantaggio, a lungo termine, da un ritrattamento intensificato perché il suo sistema di alimentazione fornisce uno sbocco migliore per il plutonio recuperato: la sostituzione dell'uranio come fonte di neutroni per le barre di combustibile al torio di Thorium Power. Nel 2005, il gigante della tecnologia nucleare Westinghouse ha valutato il sistema di Thorium Power come un'opzione per bruciare il plutonio militare in eccesso e la società ha previsto che questo sarebbe stato sostanzialmente più economico, più rapido ed efficace rispetto alla combustione del plutonio con l'uranio.