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Energía nuclear con torio

Este elemento, más abundante que el uranio, permitiría unas centrales más seguras y menos contaminantes

 
Reactor nuclear de uranio

Infografia cortesia de CONSUMER.es EROSKI

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El combustible de los actuales reactores nucleares de fisión, el uranio-235, podría tener los días contados si el torio juega bien sus bazas. Las ventajas de este elemento le colocan en una buena posición para convertirse en el combustible de las centrales nucleares del futuro. Diversos proyectos en todo el mundo, entre ellos en España, trabajan para hacerlo realidad.

Al igual que los demás sistemas nucleares, las centrales de torio no emitirían dióxido de carbono (CO2) durante la generación energética, un elemento esencial en la lucha contra el cambio climático. Como material, el torio es más abundante y está más repartido por el mundo que el uranio. La Organización Internacional de la Energía Atómica (OIEA) estima que queda uranio por espacio de un siglo; las reservas de torio podrían triplicar este dato. El uranio se encuentra en su mayor parte en países inestables, como Kazajstán, Namibia o Níger, mientras que el torio se puede localizar en más lugares, como Estados Unidos (EE.UU.) o Australia.

Google Tech Talk
May 26, 2009

Presented by Robert Hargraves.

Mankind’s fossil fuel burning releases CO2 into the atmosphere, contributing to global warming and deadly air pollution. Natural resources are rapidly being depleted by world population growth. Safe, inexpensive energy from the liquid fluoride thorium reactor can stop much global warming and raise prosperity of humanity to adopt US and OECD lifestyles, which include lower, sustainable birth rates.

Kirk Sorensen’s Tech Talk, delivered at Google on July 20, 2009.

Successfully developing a liquid-fluoride thorium reactor (LFTR) would essentially solve our planets energy problems for thousands of years, because it would allow us to fully utilize the energy in natural thorium, which makes up 0.0012% of the Earths crust. Most of the research and development work for this technology was done by Oak Ridge National Labs back in the 50s and 60s. They were working to a different set of overall objectives, nevertheless, there are many lessons to be gleaned from their work that can help us to avoid pitfalls and develop LFTR into a high-performance, high-reliability power supply.

GoogleEngEDU

El aprovechamiento del torio es mayor que el del uranio. Se calcula que tan sólo se utiliza el 0,7% de todo el uranio que se extrae, mientras que el torio en teoría se puede aprovechar al 100%.

Las reservas del torio podrían triplicar a las de uranio

Los reactores de torio, en general, serían seguros en su funcionamiento, según Francisco Álvarez Velarde, investigador del Programa de Innovación Nuclear del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT). En un reactor de estas características no se podrían producir desastres catastróficos en su núcleo. Otro factor a su favor es que los residuos producidos por el torio son mucho menos radiactivos que los del uranio, menos peligrosos y más baratos de tratar.

Todos estos factores permitirían que la energía generada con el torio fuera muy competitiva. El combustible no juega un gran papel en el total de los costes de la energía nuclear. Se estima que las medidas de seguridad representan un 75% de los costos de las plantas actuales. En una central de torio, al reducir de forma considerable este elemento, su coste final sería mucho menor que una central tipo de uranio.

El tamaño de las instalaciones de torio puede ser muy variable. No es necesario construir una central de grandes dimensiones, ni por lo tanto, una gran inversión para su puesta en marcha. Por ello, podrían estar al alcance de cualquier país. La tecnología y las infraestructuras de los reactores de torio serían más sencillas de vender en todo el mundo.

Pero no hay ningún sistema perfecto. La competitividad del uranio es muy alta, en parte, porque la tecnología lleva muchos años de desarrollo y con el aprendizaje se han abaratado los costes. Para reactores de futuro en fase de diseño o de demostración, como el de torio, las incertidumbres asociadas a los costes hacen muy complicado conocer si serán tan competitivos como los reactores actuales. En el caso de una planta de torio, no hay ningún argumento para que no pueda llegar a ser tan competitiva como las instalaciones de uranio, según Francisco Álvarez.

Si bien los residuos del torio son menos nocivos que los del uranio, su radiactividad sigue activa durante miles de años

El sistema de producción energético con torio tiene algunos desafíos que sus responsables tendrían que resolver. Este elemento tiene que bombardearse con neutrones para obtener energía, un proceso que no está resuelto. Además, la radiactividad asociada a los procesos de minería del torio complica la extracción de este material.

Thorium Energy Future

Thorium Energy Alliance Conference – check for the next one at thoriumenergyalliance.com .
The Thorium Energy Alliance is a 501(c)3 [pending] organization that promotes the research and development of a Thorium Energy Economy.
This preliminary video presents the core reasons that Thorium must be pursued as an energy source.
We encourage viewers to join the Thorium Energy Alliance and to contact decision makers and promote this overlooked and proven technology.

Please join the Thorium Energy Alliance,
Contact:
Thoriumenergyalliance@gmail.com
Web Resources:
thoriumenergyalliance.com
thoriumenergy.com
energyfromthorium.com
thorium.tv
Thoriumenergyalliance.org

Los detractores de este sistema recuerdan que, si bien los residuos del torio son menos nocivos que los del uranio, su radiactividad sigue activa durante miles de años.

Otro inconveniente apuntado por los críticos a la energía nuclear es su posible uso con fines bélicos. Sin embargo, el experto del CIEMAT asegura que sería muy complicado extraer de los reactores actuales de producción de energía material con este objetivo: la mezcla de isótopos de los distintos elementos que hay en el combustible gastado lo hacen muy difícil. En el caso de otros reactores de producción de energía, como el de torio, esta resistencia a la proliferación podría también alcanzarse por el mismo concepto o por la introducción de medidas especiales con este fin.

La regulación actual del mercado es otro elemento que frena el desarrollo de este sistema. Las subvenciones y la reglamentación favorecen a la tecnología del uranio y suponen una barrera a la competencia. Por ello, los responsables gubernamentales tendrían que variar esta situación para propiciar la producción de energía a partir del torio.

Principales proyectos en el mundo

La experimentación con este combustible nuclear se ha producido en diversos países del mundo. Varios reactores lo han usado en EE.UU., como la central nuclear de Indian Point, y en Alemania, como el AVR. En países como Canadá se han llevado a cabo ensayos experimentales.

La empresa estadounidense Thorium Power, apoyada en subvenciones de su país, prueba un combustible de torio y uranio en un reactor experimental del Instituto Kurchatov de Moscú. Su objetivo es analizar el sistema en un reactor comercial.

La India, con un 12% de las reservas mundiales de torio, es otro de los países que más ensayos plantea, en especial con reactores de agua pesada o de baja potencia. En opinión de Álvarez Velarde, han planificado su implementación industrial, pero podrían tardar algunas décadas.

Destacan también diversos esfuerzos internacionales dentro de la OIEA. Varios proyectos, financiados por la Unión Europea, cuentan con la participación activa de instituciones, grupos de investigación, universidades y empresas, como el grupo energético francés EdF. Su objetivo es el estudio de la situación actual y el desarrollo de tecnologías asociadas al ciclo del torio.

Residuos nucleares: ¿qué hacer con ellos?

El confinamiento, única solución de momento

Su almacenaje es una de las cuestiones que más enfrentamientos provoca por el peligro de fugas radiactivas

Los residuos nucleares o radiactivos son material de desecho generado en el ciclo nuclear, que comienza con la propia extracción del mineral (uranio) utilizado en las centrales nucleares. En España esta basura atómica, contaminada con elementos radiactivos en concentraciones superiores a las establecidas por las autoridades, proviene de nueve centrales nucleares que producen el 33% de la electricidad del país y de cerca de 600 hospitales y centros de investigación. En total, algo más de 2.000 toneladas anuales de residuos. Los de baja y media actividad, procedentes de aplicaciones no energéticas, se almacenan en el vertedero nuclear de El Cabril (Córdoba), mientras que los de alta altividad, generados en las centrales nucleares, se confinan en piscinas especiales subterráneas que hay en las propias centrales. Es precisamente su almacenaje una de las cuestiones que más enfrentamientos provoca entre los partidarios de la energía nuclear y los contrarios a ésta, por el peligro que puede representar una fuga radiactiva.

¿De dónde proceden los residuos nucleares?

• De aplicaciones energéticas en las centrales nucleares. El mayor volumen de residuos radiactivos se produce en las etapas por las que pasa el combustible nuclear para producir energía eléctrica y en el desmantelamiento de las centrales nucleares. Todos estos residuos suponen alrededor del 95% de la producción total.
• De aplicaciones no energéticas. Derivan del uso de los isótopos radiactivos, fundamentalmente en tres tipos de actividades: investigación, medicina e industria.
  El volumen de residuos radiactivos que generan es inferior al 10%, sin que esto signifique que su gestión deba ser menos rigurosa.

Clasificación de los residuos nucleares

Para clasificar los residuos radiactivos se puede atender a diversos criterios, como su estado físico (sólidos, líquidos y gaseosos), tipo de radiación emitida (alfa, beta, gamma), contenido en radiactividad, periodo de semidesintegración de los radionucleidos que contiene, generación de calor, etc. Desde el punto de vista de su gestión, en España actualmente, los residuos radiactivos se clasifican en:

• Residuos de baja y media actividad
  • Tienen actividad específica baja
  • No generan calor
  • Contienen radionucleidos emisores beta-gamma con periodos de semidesintegración inferiores a 30 años (lo que quiere decir que reducen su actividad a menos de la milésima parte en un periodo máximo de 300 años).
  • Se almacenan en el vertedero nuclear de El Cabril (Córdoba).
• Residuos de alta actividad
  • Los radionucleidos contenidos en los residuos de alta actividad tienen un periodo de semidesintegración superior a 30 años.
  • Contienen radionucleidos emisores alfa, gamma y beta de vida larga en concentraciones apreciables.
  • Pueden desprenden calor.
  • En España se confinan en piscinas especiales subterráneas que hay en las propias centrales nucleares.

Otra forma de clasificarlos es basándonos a su peligrosidad, normalmente un residuo es más peligroso cuanto mayor sea su vida media.

Almacenamiento

El principio que sigue el almacenamiento de residuos es aislarlos del entorno humano, interponiendo entre ellos y los seres vivos un sistema de barreras que impida su retorno para siempre, o que minimice los riesgos a un valor prácticamente nulo en el caso de fuga. Este proceso se denomina confinamiento. Con independencia de los avances científicos que permitan, en el futuro, desarrollar tecnologías capaces de eliminar o disminuir la radiotoxicidad de estos residuos, actualmente está admitida y tipificada internacionalmente la estrategia a seguir para el almacenamiento final de los residuos radiactivos, es decir, para su confinamiento definitivo. El peligro a evitar es que el agua de lluvia o el agua subterránea entre en contacto con los residuos radiactivos, y posteriormente disuelva alguno de los radionucleidos presentes y los transportara al entorno humano, con el consiguiente peligro que esto supondría.

¿Qué es la radiactividad?

Se trata de una energía que emiten ciertos cuerpos, sea espontáneamente (radiactividad natural) o provocada por una intervención externa (radiactividad artificial). La radiación que emanan los materiales radiactivos puede dañar los organismos vivos. El daño producido al cuerpo humano por todo tipo de radiaciones se mide con una magnitud denominada dosis de radiación. Un sievert (Sv) es la unidad que mide esa dosis de radiación. Un nivel no nocivo de radiación sobre un individuo puede ser 2 ó 3 milisieverts. Exponer a un cuerpo entero a un nivel de 3 a 5 sieverts le causaría la muerte. En tratamientos de radioterapia -que consiste en radiar un tejido o tumor para destruirlo- se irradian dosis muy superiores que pueden incluso alcanzar los 70-80 sieverts. Al ser acciones muy localizadas sobre zonas concretas del cuerpo los pacientes no sufren las consecuencias de la radiación.

El Cabril, el cementerio nuclear español

El único cementerio nuclear español acondicionado para albergar materiales de baja y media actividad (con una vida máxima de 300 años) está situado a 80 kilómetros de Córdoba, en pleno corazón de Sierra Morena. Construido en 1992, El Cabril almacena más de 16.000 metros cúbicos de basura nuclear (el 28% de su capacidad). Funcionan 36 puntos de control del aire, el agua y vegetación. Enresa (Empresa Nacional de Residuos Radiactivos), que gestiona los residuos nucleares en España, asegura que no hay emisiones al exterior. En 1996 el Tribunal Superior de Madrid declaró que allí se habían almacenado desechos de las centrales nucleares sin tener la licencia necesaria. Las estructuras de almacenamiento están concebidas para afrontar un terremoto de 7,5 grados y los residuos son recuperables si surgiera un método más seguro.

El torio es un elemento químico, de símbolo Th y número atómico 90. Es un elemento de la serie de los actínidos que se encuentra en estado natural en los minerales monazita, torita y torianita.

Sus principales aplicaciones son en aleaciones con magnesio, utilizado para motores de avión. Tiene un potencial muy grande de poder ser utilizado en el futuro como combustible nuclear pero esa aplicación todavía está en fase de desarrollo. Existe más energía encerrada en núcleos de los átomos de torio existente en la corteza terrestre que en todo el petróleo, carbón y uranio de la Tierra.

El torio en estado puro, es un metal blanco-plata que se oxida con mucha lentitud. Si se reduce a un polvo muy fino y se calienta, arde emitiendo una luz blanca deslumbrante.

El torio pertenece a la familia de las substancias radiactivas, lo que significa que su núcleo es inestable y que en un lapso de tiempo más o menos largo se transforma en otro elemento

El torio se llamó así en honor a Thor, el dios nórdico del relámpago y la tormenta. Fue descubierto en Suecia por Jöns Jakob Berzelius en 1828. Setenta años más tarde el matrimonio Pierre Curie y Marie Curie pusieron de manifiesto el caracter radiactivo del elemento.

Aplicaciones del torio

Aparte de su incipiente uso como combustible nuclear el torio metálico o alguno de sus óxidos se utilizan en las siguientes aplicaciones:

Se incorpora al tungsteno metálico para fabricar filamentos de lámparas eléctricas,
Para aplicaciones en material cerámico de alta temperatura,
Para la fabricación de lámparas electrónicas,
Para fabricar electrodos especiales de soldadura, aleado con Tungsteno (Wolframio) creando la aleacción con más alto punto de fusión existente, cerca de los 4000º
Como agente de aleación en estructuras metálicas,
Como componente básico de la tecnología del magnesio,
Se utiliza en la industria electrónica como detector de oxígeno.
El óxido ThO2 se usa para los electrodos y filamentos ligeros, para controlar el tamaño de grano del wolframio usado en las lámparas eléctricas y para fabricar crisoles de laboratorio para altas temperaturas y también como catalizador en la conversión del amoníaco en ácido nítrico, en la obtención de hidrocarburos a partir del carbono, en las operaciones de cracking del petróleo y en la producción de ácido sulfúrico.
Los vidrios que contienen óxido de torio el tiene un alto índice de refracción y una baja dispersión por lo que se utilizan en la fabricación de lentes de calidad para cámaras e instrumentos científicos.

Serie del torio

Cuando un átomo de torio 232 se desintegra emite una partícula alfa, formada por dos protones y dos neutrones. La emisión de la partícula alfa reduce el número atómico del torio 232 en dos unidades, y el número másico en cuatro, transformándolo en el isótopo 228 de otro elemento, el radio 228. Posteriores desintegraciones forman la cadena natural del torio. Este proceso continúa hasta que se forma finalmente un elemento no radiactivo, y por tanto estable, que es el plomo.

Gracias al periodo tan grande de desintegración del torio 232, continuará produciendo elementos de su serie durante miles de millones de años.

Fisión del torio

Algunos tipos de isótopos radioactivos se fisionan, es decir, en lugar de emitir una o más partículas, dividen su núcleo en otras dos. Si esta operación se realiza en condiciones controladas, estos isótopos pueden emplearse como fuente de energía.

Dos de los combustibles fisionables más comúnmente utilizados en reactores lentos son el uranio 235 y el plutonio 239. Como fuente de energía, la potencialidad que ofrece el torio 232 requiere su conversión en uranio 233, que se lleva a cabo en reactores especiales (reactores rápidos y reactores subcríticos).

www.wikipedia.org
http://periodic.lanl.gov/elements/90.html

Should Google Go Nuclear? Clean, cheap, nuclear power (no, really)

Google Tech Talks November 9, 2006 ABSTRACT This is not your father’s fusion reactor! Forget everything you know about conventional thinking on nuclear fusion: high-temperature plasmas, steam turbines, neutron radiation and even nuclear waste are a thing of the past. Goodbye thermonuclear fusion; hello inertial electrostatic confinement fusion (IEC), an old idea that’s been made new. While the international community debates the fate of the politically-turmoiled $12 billion ITER (an experimental thermonuclear reactor), simple IEC reactors are being built as high-school science fair projects. Dr. Robert Bussard, former Asst. Director of the Atomic Energy Commission and founder of Energy Matter Conversion Corporation (EMC2), has spent 17 years perfecting IEC, a fusion process that converts hydrogen and boron directly into electricity producing helium as the only waste product. Most of this work was funded by the Department of Defense, the details of which have been under seal… until now. Dr. Bussard will discuss his recent results and details of this potentially world-altering technology, whose conception dates back as far as 1924, and even includes a reactor design by Philo T. Farnsworth (inventor of the scanning television). Can a 100 MW fusion reactor be built for less than Google’s annual electricity bill? Come see what’s possible when you think outside the thermonuclear box and ignore the herd.

A presentation by the Institute for Plasma Physics, Germany.

http://www.fz-juelich.de/ief/ief-4//index.php?index=31

Scientific American: Fusion Reactor Tour

Scientific American magazine Senior Writer W. Wayt Gibbs takes viewers on a tour inside the DIII-D nuclear fusion reactor, the largest magnetic fusion facility in the U.S. For more about the future of nuclear fusion energy, read Gibbs’s article “Plan B for Energy” in the September 2006 issue of Scientific American.

The video “Energy of the Future – Fusion 2100″ by the Max Planck Institute of Plasma Physics on behalf of the European Fusion Development Agreement-Joint European Torus (EFDA-JET): http://www.jet.efda.org/

How will a fusion power plant work? At what stage is fusion research today? The film gives an entertaining and informative nine-minutes account in which a school class in 2100 reenacts the development of fusion energy.

EFDA-JET – the world’s largest nuclear fusion research facility!

JET’s unique features allow us to explore the unknown; to investigate fusion’s potential as a safe, clean, and virtually limitless energy source for future generations. Situated at Culham in the UK, the Joint European Torus is run as a collaboration between all European fusion organisations and with the participation of scientists from around the globe.

JET, the Joint European Torus, is situated at the Culham Science Centre, Oxfordshire, UK. It is collectively used by EURATOM Associations from more than 20 European countries.

The JET device is currently the world’s largest Tokamak. The JET facilities include plasma heating systems capable of delivering up to 30 MW of power, an Active Gas Handling System and a Beryllium Handling Facility providing JET with a unique Tritium and Beryllium capability, respectively.

Over the next few years JET’s technical capabilities will be significantly enhanced in order to optimally support ITER’s final detail design and in preparation for exploiting ITER.

The European Fusion Development Agreement (EFDA) was established to provide a framework for magnetic confinement controlled thermonuclear fusion research and development within the European Union.

Fusion Basics: Nuclear reactions are capable of releasing huge quantities of energy. Such reactions can be achieved either by the nuclear fission (splitting) of elements of high atomic number or by the nuclear fusion (joining) of elements with low atomic number. In astrophysics, fusion reactions power the stars and produce all but the lightest elements.

The most efficient reaction to utilise fusion o earth is the DT fusion reaction in which nuclei of the two Hydrogen isotopes Deuterium (D) and Tritium (T) are forced together to overcome the rejection due to their electric charge and to allow them to fuse due to the strong nuclear binding force between them. The product of this reaction is a Helium nucleus and a neutron, both with very high kinetic energy.

To achieve the temperatures, densities and confinement times required to provoke sufficient fusion reactions, various magnetic confinement devices have been designed and researched. Among these the tokamak is the most highly developed.

http://www.jet.efda.org/

It’s the largest laser beam in the world and it’s being built in the Bay Area. The National Ignition Facility at Lawrence Livermore National Laboratory will shoot tremendous bursts of energy at an area the size of a pencil eraser. The goal? To recreate fusion — which powers the sun and some nuclear bombs — perhaps harnessing a new source of clean energy for the 21st century.

Imagine a sphere much smaller than a pea releasing enough energy to supply all of the electricity needs of the United States for a brief moment in time. How could this be possible? At the National Ignition Facility, a huge laser in Livermore, California, scientists and engineers are nearly ready to make this a reality. Edward Moses, the Project Manager at National Ignition Facility, explains how energy can be compressed to extreme power levels to potentially provide for a future of clean energy for our world. Series: Science on Saturday

University of California

Fusion: Nature’s Fundamental Energy Source

Fotografias:

Saturday, January 2nd, 2010, by admin and is filed under "Atomo, Ciencia, Energia, Fisica, Fisica de particulas, Fisica Teorica, Fision Nuclear, Fusion Nuclear, Investigacion, ITER, Matematicas, Mecanica cuantica, Science, Technology, Tecnologia, Universidad | , Atomo, Ciencia, Fisica, Fisica de particulas, Fisica Nuclear, Fisica Teorica, Fision Nuclear, Fusion Nuclear, Investigacion, ITER, Matematicas, Mecanica cuantica, NIF, Reactor Nuclear, Science, Technology, Tecnologia, Torio Thorium, Uranio 235 ". You can leave a response here, or send a Trackback from your own site.