Wat over de Thorium cyclus     (28 maart 2011)

Vandaag werd definief duidelijk dat minstens één van de reactoren in de Fukushima kerncentrale een (gedeeltelijke) meltdown heeft gehad.  Dat is waarschijnlijk al verleden week gebeurd, omdat de warmeteproductie t.g.v. verval van kortlevende isotopen, nadat de kern reactor is stilgelegd, vrij snel afneemt.  In water dat uit een turbinegebouw is gelopen is er een stralingsnivo van 1 Sievert/h gemeten.  Dat betekent dat je, als je daar aan wordt blootgesteld, in 5 uur een acuut dodelijke dosis te pakken hebt.  In slechts 9 minuten heb je al de (reeds door de Japanse autoriteiten opgerekte!) maximale dosis van 150 mSievert te pakken.

Ik verwacht dat er nu door voorstanders van grootschalige toepassing van kernenergie zal gaan worden geschermd met een andere optie: Kernreactoren die op Thorium lopen.  Ik moet deze mensen echter teleurstellen.  Ook deze optie kent de nodige problemen.

Bij een kernreactor op Thorium wordt er eerst Uranium-233 aangemaakt door neutronen invangst (Th-232 + n —» Th-233 —» Pa-233 —» U-233).  Het U-233 is splijtbaar.  U-233 heeft het voordeel dat er minder Actiniden / trans-Uranen worden geproduceerd.  Je hebt gewoonweg "flink wat neutronen meer te gaan" om bij Neptunium, Plutonium en Americium te belanden.  Daar heb je dus minder last van.

Je moet echter wel de reactor in het begin "kritisch maken" met "gewoon" U-235 (of Pu-239) om de kweek van voldoende U-233 aan te vangen.  Daarna kan je verder voort.  Echter: De splijtproducten zijn ongeveer even lastig als bij U-235 en Pu-239.  Ook hier zitten er vrij lang levende isotopen bij als bijvoorbeeld Technetium-99.

Ook is het zo dat U-233 als grondstof voor een kernbom kan dienen.  Alleen is het hanteren ervan wat lastiger, omdat er ook het zeer vervelend radioactieve U-232 doorheen zit.  Dat laatste heeft een vervalreeks die bij Thallium-208 uitkomt, hetgeen een harde gamma straler is (2.6 MeV, boven de re-annihilatie drempel van 1022 keV; er kunnen zich dus electron-positron paren vormen na een botsing met andere deeltjes in je lichaam).

Er wordt in dit verband geschermd met de mogelijkheid om het U-233 te "denatureren" door er andere Uranium isotopen doorheen te mengen (U-238 is het meest voor de hand liggend).  Het is daarna vrijwel onmogelijk om er nog kernwapens mee te maken.  Het voordeel van minder aanmaak van Actiniden / trans-Uranen gaat dan echter wel (deels) verloren.

Kortom: Het is bepaald geen panacee.  Ik zie het, evenals "gewone" kernenergie, hooguit als een zeer kostbare "option of last resort".  Ik ben er niet echt enthousiast over.  Ik zet hieronder nog wat stukjes neer voor hen die er nog wat meer over willen lezen.

Mazzel & broge, Evert

• Thorium fuel cycle — Potential benefits and challenges  (IAEA)
• Rethinking the Thorium Fuel Cycle: An Industrial Point of View
• Perspectives of the thorium fuel cycle
• The use of Thorium in nuclear power reactors (ouder stuk, 1969)
• Viability of Thorium-Based Reactors  (proefschrift, 2007)
• Thorium-based nuclear power: An alternative?  (kritisch stuk)
• U-232 and the Proliferation - Resistance of U-233 in Spent Fuel
• Thorium fuel cycle — Wikipedia