Thorium reaktori

Puuhevonen · **Lähetetty:** Su Tammi 15, 2012 8:03 pm

Zäp kirjoitti:

Kyse on mm. siitä että toriupolttoaineeseen syntyvä U-232 siirtyy jälleenkäsittelyprosessissa fissiilin U-233:n mukana seuraavaan polttoaine-erään, eli käytetyn polttoaineen lisäksi myös tuoreen polttoaineen valmistus, käsittely, kuljettaminen ja varastointi vaativat säteilysuojelun osalta erityistoimenpiteitä.

Ei LFTR:ssä käytetä polttoaineen jälleenkäsittely koska hyötäminen tapahtuu reaktorin sisällä. Gammasäteilystä ei ole mitään erityistä haittaa, mutta toki se mahdollistaa sen, ettei LFTR:ää ja toriumia voida käyttää ydinaseiden valmistukseen, tai ainakin se on paljon vaikeampaa kuin muilla reaktoreilla.

Zäp kirjoitti:

Jos toriumreaktoriin ladataan uraanipolttoainetta, siitä tulee uraanireaktori. Mitä oikein ajat takaa sillä että toriumreaktorissa voidaan polttaa ihan yhtä hyvin uraania?

En nyt ihan suoralta kädeltä näe syytä miksei LFTR:ssä voisi polttaa uraaniakin. Voihan siinä olla jokin oleellinen kemiallinen ero, mutten nyt sellaista muista. Pitäisi kerrata reaktorin toimintaperiaatteet. Voihan olla että LFTR perustuu juuri toriumin ja fertiilin uraanin kemialliseen erotteluun. Eli silloin toki toriumin käyttö olisi välttämättömyys.

Zäp · **Liittynyt:** Ma Loka 19, 2009 10:19 pm **Viestit:** 1626

tietää kirjoitti:

Mahdollinen onnettomuus on luonteeltaan erillainen eikä levitä hiukkasia niin kuin painevesireaktorit.

Tarkoitatko nyt Rubbian konseptia vai toriumreaktoreita ylipäänsä? Yleensä toriumteknologiasta puhuttaessa tarkoitetaan joko kevytvesi- tai grafiittimoderoituja kaasujäähdytteisiä reaktoreita, joilla on turvallisuuden kannalta omat erityispiirteensä. Rubbian Energy Amplifier on kummajainen, joka yhdistää ADS:n idean toriumpolttoaineeseen. Sen turvallisuudesta löytyy paljon yhtymäkohtia nopeisiin reaktoreihin, tosin alikriittisyys ja kiihdytin tuovat mukanaan paljon sellaista mitä nykyisistä reaktoreista ei löydy ollenkaan.

Toriumpolttoaineen etuja ja haittoja on verrattu uraanipolttoaineeseen tämän ketjun sivulla 11. Eroja on, huomattaviakin sellaisia, mutta peruslähtökohdat - polttoaineen fissiotuotteiden radioaktiivisuus ja tämän tuottama jälkilämpö, ovat suurelta osin samat. Se, että noita reaktoreita väitetään nykylaitoksia turvallisemmiksi pelkästään siitä syystä että polttoaine on toriumia tai sydän alikriittinen, on samanlaista markkinamiesten puhetta kuin se että Titanicia väitettiin uppoamattomaksi.

tietää · **Liittynyt:** La Touko 20, 2006 7:01 pm **Viestit:** 17217

Niinhän se englannin postiministeri oli puhelimesta tuuminut että juoksupoikia riittää sähkeitä juoksemaan.

Onneksi noita uusia tyyppejä on tekeilläkin.

Zäp · **Liittynyt:** Ma Loka 19, 2009 10:19 pm **Viestit:** 1626

Puuhevonen kirjoitti:

Zäp kirjoitti:

Kyse on mm. siitä että toriupolttoaineeseen syntyvä U-232 siirtyy jälleenkäsittelyprosessissa fissiilin U-233:n mukana seuraavaan polttoaine-erään, eli käytetyn polttoaineen lisäksi myös tuoreen polttoaineen valmistus, käsittely, kuljettaminen ja varastointi vaativat säteilysuojelun osalta erityistoimenpiteitä.

Ei LFTR:ssä käytetä polttoaineen jälleenkäsittely koska hyötäminen tapahtuu reaktorin sisällä. Gammasäteilystä ei ole mitään erityistä haittaa, mutta toki se mahdollistaa sen, ettei LFTR:ää ja toriumia voida käyttää ydinaseiden valmistukseen, tai ainakin se on paljon vaikeampaa kuin muilla reaktoreilla.

Reaktorin polttoaineessa tapahtuu käytön aikana kaksi asiaa jotka vaikuttavat neutroniikkaan:

1) Polttoaineeseen kertyy fissiotuotteita, jotka lisäävät neutroniabsorptiota
2) Polttoaineen fertiilit isotoopit (U-238 tai Th-232) kaappaavat neutroneita ja muuttuvat fissiileiksi isotoopeiksi

Olosuhteet joissa ketjureaktio tuottaa energiaa muuttuvat siis jatkuvasti, ja mitä pidempään käyttöä jatketaan, sitä kauempana polttoaine on ominaisuuksiltaan siitä mitä se oli reaktorin käynnistyksen aikaan.

Vaikka hyötösuhde olisi tasan 1, eli reaktori tuottaisi itse käyttämänsä fissiilin materiaalin eikä yhtään ylimääräistä, muut muutokset isotooppikoostumuksessa muuttaisivat polttoaineen neutroniikkaominaisuuksia niin paljon että ennemmin tai myöhemmin oltaisiin sellaisella alueella missä reaktorin käyttö ei olisi enää mahdollista, turvallista, tai muuten vaan mielekästä. Tämä siis riippumatta siitä missä olomuodossa polttoaine reaktorissa on.

Jälleenkäsittelyssä on kyse juuri siitä että polttoaineen käyttökelpoinen ja toimintaa haittaava osa erotetaan toisistaan. Jos tätä erotusta ei tehdä reaktorin ulkopuolella, se pitää tehdä itse reaktorissa. Tämä on kyllä mahdollista jos polttoaine on nestemäisessä ja kemiallisesti erotukseen soveltuvassa olomuodossa, mistä tuo mainitsemasi LFTR on hyvä esimerkki. Se, että polttoainekierrossa ei tarvitse pelata voimakkaasti säteilevän tuoreen polttoaineen kanssa, on kuitenkin laiha lohtu verrattuna siihen että reaktorista poistetaan jatkuvasti fissiotuotteita, jotka muodostavat säteilysuojelun kannalta vielä suuremman haasteen. Kyse ei ole mistään teknisestä mahdottomuudesta, vaan siitä että teknologian pitää kilpailla taloudellisesti nykyisten kevytvesireaktoreiden kanssa.

Puuhevonen kirjoitti:

Zäp kirjoitti:

Jos toriumreaktoriin ladataan uraanipolttoainetta, siitä tulee uraanireaktori. Mitä oikein ajat takaa sillä että toriumreaktorissa voidaan polttaa ihan yhtä hyvin uraania?

En nyt ihan suoralta kädeltä näe syytä miksei LFTR:ssä voisi polttaa uraaniakin. Voihan siinä olla jokin oleellinen kemiallinen ero, mutten nyt sellaista muista. Pitäisi kerrata reaktorin toimintaperiaatteet. Voihan olla että LFTR perustuu juuri toriumin ja fertiilin uraanin kemialliseen erotteluun. Eli silloin toki toriumin käyttö olisi välttämättömyys.

Sulasuolareaktoreita voidaan rakentaa toimimaan uraanipolttoaineella siinä missä toriumillakin. Teknologioiden ero tulee siitä, että kun puhutaan hyötämisestä, uraanikierto vaatii nopean neutronispektrin, kun toriumilla homma saadaan toimimaan termisellä reaktorilla.

o · **Lähetetty:** Ti Tammi 17, 2012 12:45 am

o kirjoitti:

Noissa videoissa sanotaan, ettei tarvitse jäähdytysvettä. Mitenkäs se sula suola sitten muutetaan sähköksi, jos yhtälössä ei ole vettä? Samalla voisin kysyä, miksi lämpötilan pitää olla siellä jossain 400 hujakoilla ja miksi tavallisessa reaktorissa pitää olla 70 bar paine?

Oliks tämä liian tyhmä kysymys vai mitenkäs?

Zäp · **Liittynyt:** Ma Loka 19, 2009 10:19 pm **Viestit:** 1626

o kirjoitti:

Noissa videoissa sanotaan, ettei tarvitse jäähdytysvettä. Mitenkäs se sula suola sitten muutetaan sähköksi, jos yhtälössä ei ole vettä? Samalla voisin kysyä, miksi lämpötilan pitää olla siellä jossain 400 hujakoilla ja miksi tavallisessa reaktorissa pitää olla 70 bar paine?

Oliks tämä liian tyhmä kysymys vai mitenkäs?

Tuossa viitataan varmaan primäärijäähdytteeseen joka virtaa reaktorin läpi. Primäärikierrosta otetaan lämpöä lämmönvaihtimella sekundäärikiertoon, joka sitten pyörittää turbiinia ja generaattoria. Sekundäärijäähdyte on joko vettä tai kaasua.

Lämpötilan nostaminen nostaa hyötysuhdetta. Vesijäähdytteisissä reaktoreissa jäähdyte on korkeassa paineessa juuri sen takia että lämpötila saadaan korkeaksi.

o · **Lähetetty:** Ti Tammi 17, 2012 3:31 am

Aivan. Miksi sitten vettä alunperinkään on käytetty ykköskierrossa, jos se on siihen kohtuullisen epäsopivaa?

Miksi ei lämmän muuttamiseksi sähköksi ole parempia tekniikoita? Onko edes mitään kilpailevia teorioita tarjolla? Tuon höyryturbiinin höytysuhde, kun vaikuttaa naurettavan alhaiselta..

PeterH · **Lähetetty:** Ti Tammi 17, 2012 10:16 am

Suolasula aiheuttaa korroosiota, mutta sen sulamislämpötila on sopivampi voimalakäyttöön, sillä lämpöenergia voidaan kuljettaa ilman korkeaa painetta höyryturbiiniin jossa lämpöenergialla höyrystetään vettä. Eli tekniseltä kannalta hankala (=vaarallinen) korkea paine siirtyy reaktorin ulkopuolelle.

Myös espanjalaisessa Andasol -aurinkovoimalassa käytetään suolasulaa. Peilit kuumentavat keskitystornissa olevan suolasulan 400 asteeseen, eikä tornin tarvitse olla raskas ja paineenkestävä. Päivällä voimala varastoi lämpöenergiaa. Suolan lämpöenergialla tuotetaan sähköä höyryturbiineilla yöllä kun aurinko ei paista.

Zäp · **Liittynyt:** Ma Loka 19, 2009 10:19 pm **Viestit:** 1626

Korkea lämpötila ja matala paine ovat jo sinällään ominaisuuksia joita jäähdytteeltä haetaan. Noissa varsinaisissa sulasuolareaktoreissa suola ei toimi pelkästään jäähdytteenä, vaan myös polttoaineena, eli fissiili materiaali on nestemäisessä olomuodossa. Tästä on mm. se hyöty, että polttoaineen jälleenkäsittely voidaan kytkeä suoraan jäähdytekiertoon, ja esimerkiksi fissiotuotteet erottaa sitä mukaa kuin niitä syntyy. Käytännön toteutus menee sen verran radiokemian puolelle etten osaa sanoa kuinka haastavasta teknologiasta tuossa on kyse.

Sulasuolareaktoreiden lisäksi maailmalla on tutkittu jonkin verran sulasuolajäähdytteisiä reaktoreita, missä polttoaine on perinteisemmässä kiinteässä olomuodossa.

pmk · **Liittynyt:** Pe Tammi 01, 2010 2:14 pm **Viestit:** 648

En nyt parempaakaan ketjua keksinyt, mutta eikö reaktorista postettua radioaktiivista ainetta voisi kyttää kaukolämmön tuottamiseen ?

Perinteisessä reaktorissa pikasulun jälkeen lämpötuotto on vain 7 % keskimääräisestä termisestä tehosta, joten jäähdytysaltaiden tehon keräämisestä ei ole paljoa iloa.

Torium reaktiossa syntyvä U232 puoliintumisaika on varsin lyhyt ja siten varsin säteilevä. Eikö tätä spontaania säteilyä voisi hyödyntää esim. kaukolämpövoimalassa ?

Ertsu · **Lähetetty:** Ti Tammi 17, 2012 2:32 pm

pmk kirjoitti:

En nyt parempaakaan ketjua keksinyt, mutta eikö reaktorista postettua radioaktiivista ainetta voisi kyttää kaukolämmön tuottamiseen ?

Perinteisessä reaktorissa pikasulun jälkeen lämpötuotto on vain 7 % keskimääräisestä termisestä tehosta, joten jäähdytysaltaiden tehon keräämisestä ei ole paljoa iloa.

Torium reaktiossa syntyvä U232 puoliintumisaika on varsin lyhyt ja siten varsin säteilevä. Eikö tätä spontaania säteilyä voisi hyödyntää esim. kaukolämpövoimalassa ?

Olen tuota samaa koittanut joskus ideoida, mutta se ei näytä kiinnostavan "asiantuntijoita". En saanut ainuttakaan vastausta. Jospa nyt "asiantuntijat" kiinnostuisivat, kun idean esittää joku muu kuin minä?

tietää · **Liittynyt:** La Touko 20, 2006 7:01 pm **Viestit:** 17217

Niissä on vaihtosyliksi kaavailu 10 v joten se hyödyntyy jo sitä kautta.

Lainaa:

The long duration of the fuel cycle (10 y) permits to keep
it sealed under international control, avoiding an illegal
insertion of any other possible bomb-like materials

Rubbia

http://www-pub.iaea.org/mtcd/publicatio ... 50_web.pdf
Iso raportti thoriumista.

http://en.wikipedia.org/wiki/Thorium_fuel_cycle

Lyhyesti syklistä.

Zäp · **Liittynyt:** Ma Loka 19, 2009 10:19 pm **Viestit:** 1626

pmk kirjoitti:

En nyt parempaakaan ketjua keksinyt, mutta eikö reaktorista postettua radioaktiivista ainetta voisi kyttää kaukolämmön tuottamiseen ?

Perinteisessä reaktorissa pikasulun jälkeen lämpötuotto on vain 7 % keskimääräisestä termisestä tehosta, joten jäähdytysaltaiden tehon keräämisestä ei ole paljoa iloa.

Torium reaktiossa syntyvä U232 puoliintumisaika on varsin lyhyt ja siten varsin säteilevä. Eikö tätä spontaania säteilyä voisi hyödyntää esim. kaukolämpövoimalassa ?

6-7% on jälkilämpöteho reaktorin käydessä. Tunnin kuluessa sammuttamisesta jälkilämpö on pudonnut prosentin tienoille. Nopeus, jolla tuo teho putoaa, antaa samalla hyvän kuvan niiden isotooppien puoliintumisajoista jotka tehon tuottavat. Jos voimakkaimmin lämmittävät isotoopit häviävät kokonaan tunnissa, niiden puoliintumisajat ovat korkeintaan minuuttien tai kymmenien minuuttien suuruusluokkaa. Uraani-232:n puoliintumisaika on 72 vuotta, eli lämmöntuotossakin puhutaan ihan erilaisista tehoista.

Vaikka jälkilämpö tuottaa tavallaan ilmaista energiaa, sen hyödyntäminen ei ole ilmaista. Kaukolämpöverkkoon syötettävän veden pitää olla suhteellisen kuumaa, mikä tarkoittaa paineistettua jäähdytyskiertoa. Kun kyse on radioaktiivisesta materiaalista, käytetty polttoaine pitäisi erottaa kaukolämpöverkosta kahdella lämmönvaihtimella. Loppupeleissä hintalappuun tulee liian suuri numero, varsinkin kun kyse on marginaalisesta energiantuotannosta reaktorin fissiotehoon verrattuna

HohoFoo · **Liittynyt:** La Syys 30, 2006 11:28 pm **Viestit:** 609

edit: Hups, sori taisi olla tää jo aikaisemmin....
Hyvä kokooma aiheesta.

LFTR in 5 Minutes - THORIUM REMIX 2011
http://www.youtube.com/watch?feature=pl ... M__yYbsZ4#!

Äemänkäki · **Lähetetty:** Pe Helmi 17, 2012 2:29 pm

No mites tämmönen?

Tekniikka&talous kirjoitti:

Mitä saadaan, kun yhdistetään hiukkaskiihdytin ydinreaktoriin?

The Guardian -lehti kertoo, että professori Bob Cywinskin tutkimusryhmä on kehittämässä kiihdytinreaktoria (ADSR) Britanniaan.

Reaktorin toiminta on turvallista, eikä se tuota pitkäikäistä radioaktiivista jätettä. Lisäksi se kykenee kuluttamaan myös perinteisten ydinvoimaloiden tuottamaa ydinjätettä.

Reaktorin mallin hahmotteli vuonna 1993 Nobelin palkinnon voittanut fyysikko Carlo Rubbia. Sen rakentaminen on kuitenkin käytännössä vaikeaa. Reaktoriytimeen pitää nimittäin yhdistää Cernissä olevan kaltainen hiukkaskiihdytin.

Kiihdytinreaktori pysähtyy itsestään

Rubbian hahmottelemassa kiihdytinreaktorissa ei käytetä uraania vaan toriumia. Torium on uraania vaarattomampaa, eikä se reagoi helposti muiden aineiden kanssa. Torium ei myöskään puoliudu helposti, kuten uraani. Sen ansiosta toriumia on turvallista varastoida ja käsitellä.

Koska torium ei ole hajoavaa, se täytyy muuntaa sellaiseksi. Siihen tarvitaan kiihdytintä.

Kiihdytin ampuu protoneja toriumatomeja kohti, mistä aiheutuu spallaatioksi kutsuttu reaktio. Sen seurauksena vapautuu neutroneja, torium muuttuu uraanin 233-isotoopiksi ja syntyy energiaa.

Tapahtuma on yhä ydinfissio, mutta erona on se, että tämä on alikriittinen tapahtuma. Se ei pysy itsestään käynnissä, joten mahdollisessa ongelmatilanteessa reaktorin toiminta sammuu.

Keksinnön hyvänä puolena voi pitää myös sitä, että toriumin tai uraanin 233-isotooppi lakkaa olemasta radioaktiivista muutaman sadan vuoden kuluttua, kun taas perinteinen uraanipolttoaineesta syntynyt korkea-aktiivinen ydinjäte on eristettävä elollisesta luonnosta sadoiksi tuhansiksi vuosiksi.

Lisäksi kiihdytinreaktori voisi käyttää nykyisten ydinvoimaloiden tuottamaa plutoniumjätettä polttoaineena ja tehdä siitä vaarattomampaa.

Sopivaa kiihdytintä vasta suunnitellaan

Kiihdytinreaktori vaatii paljon energiaa toimiakseen. Reaktiossa syntyy kuitenkin enemmän energiaa, kuin siihen tarvitaan.

Toriumenergiajärjestö ThorEA arvioi, että kiihdytinreaktori voisi tuottaa noin 600 megawattia sähköä. Kiihdyttimen käyttäminen vaatisi tästä vain noin 20 megawattia.

Vaikka reaktorityyppi kuulostaa hyvältä, ongelmana on se, että hiukkaskiihdyttimet ovat hyvin suuria ja kalliita käyttää.

Tätä varten on kehitetty monen sovelluksen elektronimalli Emma (Electron Model of Many Applications). Emmasta on rakennettu prototyyppi Cheshireen Britanniaan. Prototyyppi on pieni ja taloudellinen. Silti se kykenee kiihdyttämään hiukkasia riittävään vauhtiin ydinreaktiota varten.

Nykyinen prototyyppi tosin kiihdyttää elektroneja eikä protoneja, joten Emmaa ei voi käyttää ydinreaktorin kanssa. Protoniversiota Emmasta kehitellään parhaillaan.

Kiihdytinreaktorin arvioidaan olevan täydessä toiminnassa Britanniassa vuonna 2025.

KESKUSTELU

Thorium reaktori

Paikallaolijat