Med bara några månader kvar av ett femårigt kvalifikationsprogram, som genomförs av Thor Energy i Norge, är kommersialiseringen av torium som tilläggsbränsle för konventionella kärnreaktorer nära förestående.
Rent torium är ett grått, eldfängt pulver eller, i kompakt form, en platinaglänsande, relativt mjuk och tänjbar metall. Den angrips endast långsamt av utspädda syror och alkali men "löses" snabbt av koncentrerad saltsyra och kungsvatten
Initierat av Torium Bestrålningskonsortium och lett av företaget Thor Energy, deltar även Institutet för energiteknik (IFE) i Norge, Westinghouse, Fortum i Finland, Storbritanniens nationella kärnlaboratorium, Det tyska institutet för transuraniska element (ITU) och Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) som konsortiepartner.
Kina, Indien och Turkiet har hittills förklarat torium som en del av dessa länders nationella energipolitik och OECD-NEA har nyligen publicerat en rapport som slår fast att användningen av torium som kärnbränsle ”är förnuftigt, säkert och rimligt på lång sikt och att denna utveckling inleds genom kombinerade uran- och toriumcykler på kort sikt”.
USA, Frankrike, Japan, Kina och Sydkorea har de flesta uranbaserade kärnreaktorerna i världen. Dessa är alla potentiella kunder när det gäller användning av torium och uranpelletsbränsle. Sydkorea har 24 uranbaserade kärnreaktorer, vardera av sydafrikanska Koebergs storlek, vilket utgör en enorm potential för de nya toriumhaltiga pelletsbränslen.
Toriumbränsle kan använda antingen uran eller plutonium som ett fissilt drivmaterial. Avfallet som alstras av toriumbränslecykeln är säkrare än det avfall som produceras av uranbränslet och som idag används i befintliga kärnreaktorer. Torium är även miljömässigt betydligt säkrare och extremt svårt att använda för tillverkning av kärnvapen.
Toriumbränslecykeln är renare än den som uran utsättas för. I motsats till torium producerar uran plutonium och mindre aktinider i sitt avfall och plutonium kan användas för att tillverka kärnvapen. Dessa mindre aktinider förblir radioaktiva i tusentals år. Toriumbränslecykeln lösgör inget plutonium och knappast några mindre aktinider.
Däremot innehåller avfallet från toriumbränslecykeln främst klyvningsprodukter som förlorar större delen av sin radioaktivitet inom en kort tidsperiod. Följaktligen skulle toriumbränslecykeln väsentligt minska problemen i samband med hantering och lagring av kärnavfall.
De första toriumbränsleproverna genomfördes i den norska bränsletestningsreaktorn som drivs av Institutet för energiteknik i Halden i april 2013 och den andra omgången ägde rum före jul 2015. Syftet var att verifiera tidigare testresultat.
- Med hjälp av detta andra belastningsprov har vi nått en stor milstolpe och ett viktigt steg till kommersiellt godkännande för torium, så att det kan användas i befintliga ljusvattenreaktorer, LWR, förklarade Oystein Asphjell, VD för Thor Energy.
- Därmed har vi tagit ett ytterligare steg i toriumutvecklingen, som kommer att bidra till kärnkraftens långsiktiga hållbarhet i allmänhet och speciellt för torium som tillsats och förbättring av uranbränslecykeln, sade Asphjell.
Toriumbestrålningens andra fas består av 12 bränslestiften i ett nytt, helt instrumenterat provbränslestativ. Det består av tre varianter av ThAdd-bränsle, som är uranbaserade stiften med små bromfraktioner, fyra referensstift samt två stift med olyckstolerant bränsle från Korea Atomic Energy Research Institute, KAERI.
Enligt Asphjell kommer bestrålningen att alstra en hel del enastående data från ett antal parametrar som beskriver hur bränslekeramiken beter sig under lång tid i en reaktorkärna under olika förhållanden.
- Haldens testreaktor bidrar kontinuerligt till datainsamling, samtidigt som bränslet arbetar i reaktorn. Den förvärvade informationen är nödvändig för att kunna verifiera att bränslet kan användas på ett säkert och produktivt sätt i en kommersiell reaktor och att det kommer att stödja datormodelleringsinsatser och planeringen för uppföljningstestning i en kommersiell kraftreaktor, förklarade Asphjell.
- Toriumoxidbaserade bränslen kan ge fördelar som högre värmeledningsförmåga och en högre smältpunkt. De är egenskaper som ökar säkerhetsmarginalen. Toriumbränslen genererar inte heller någon ny plutonium, betonade Trevor Blench, ordförande för Steenkampskraal Holdings, som äger gruvan i sydafrikanska Västra Kap. Gruvan planerar att leverera torium till kärnbränsleindustrin.
Gruvan, som förväntas inleda verksamheten inom 18 månader, har världens högsta kvalitet av sällsynta jordartsmetaller och förekomster av torium. Genomsnittliga kvalitén hos de sällsynta jordartsmetallerna ligger på 14,4 procent och 2,14 procent ifråga om torium.
- Vi ser en betydande potential för torium som ett säkert tillskott till uran som ett kärnbränsle. Den ökande efterfrågan på sällsynta jordartsmetaller tyder på att det gäller att starta gruvproduktionen ofördröjligen, underströk Trevor Blench.
Källa: Sha-Izwe Communications/CharlesSmithAssoc.
