Il torio potrebbe alimentare la prossima generazione di reattori nucleari?

Oct 06 2021
Il torio è per molti versi più sicuro dell'uranio per la produzione di energia nucleare. Ma è abbastanza sicuro scommettere per il nostro futuro energetico?
Palline di torio utilizzate all'interno del reattore di ricerca nucleare del Bhabha Atomic Research Center (BARC) a Mumbai, in India. Pallava Bagla/Corbis/Getty Images

Poiché il cambiamento climatico rende il pianeta meno piacevole in cui vivere, l'energia nucleare sta ricevendo maggiore attenzione. L'energia solare ed eolica può aiutare a ridurre le emissioni di gas serra, ma se si riesce a trovare una soluzione al cambiamento climatico, probabilmente l'energia nucleare ne farà parte.

Ma sebbene l'energia nucleare sia priva di carbonio, è rischiosa. Per cominciare, lo smaltimento dei rifiuti radioattivi dalle centrali nucleari presenta un problema insolubile: cosa fare con sottoprodotti così pericolosi? Inoltre, cosa succede se il nucleo si scioglie e crea una catastrofe ambientale mortale, come è successo a Fukushima , in Giappone, nel 2011? Ci sono anche altre preoccupazioni, ma ci sono molte ragioni per continuare a cercare di rendere l'energia nucleare più sicura.

I reattori nucleari sono gestiti dalla fissione, una reazione nucleare a catena in cui gli atomi si dividono per produrre energia (o, nel caso delle bombe nucleari, una massiccia esplosione).

"Circa 450 reattori nucleari sono in funzione in tutto il mondo e tutti hanno bisogno di carburante", afferma in una e-mail Steve Krahn , professore nel dipartimento di ingegneria civile e ambientale della Vanderbilt University. "Per la maggior parte, questi reattori funzionano con uranio-235 (U-235) e le nazioni che riciclano parzialmente il combustibile - Francia, Russia e pochi altri paesi - mescolano un po' di plutonio-239 riciclato per fare quello che viene chiamato misto -ossido di combustibile."

Il plutonio è un sottoprodotto del combustibile usato da un reattore nucleare; è altamente tossico e la sua radioattività non diminuisce molto rapidamente: occorrono decine di migliaia di anni per raggiungere livelli sicuri di radiazioni, mentre il torio si rompe a un livello sicuro in circa 500 anni.

Il chimico fisico tedesco Otto Hahn ricevette il premio Nobel per la chimica nel 1944 per la sua scoperta, con Fritz Strassmann e Lise Meitner, della fissione nucleare dell'uranio e del torio.

Che cos'è il torio?

Alcuni scienziati pensano che l'elemento torio sia la risposta ai nostri problemi nucleari. Il torio è un metallo leggermente radioattivo e relativamente abbondante, circa quanto lo stagno e più abbondante dell'uranio. È anche molto diffuso, con particolari concentrazioni in India, Turchia, Brasile, Stati Uniti ed Egitto.

Il torio non è un combustibile come l'uranio. La differenza è che l'uranio è fissile, il che significa che produce una reazione a catena impazzita se puoi ottenere abbastanza uranio in un punto alla volta. Il torio, d'altra parte, è non fissile o "fertile", il che significa che devi bombardare il torio con neutroni - essenzialmente avviarlo con una piccola quantità di materiale radioattivo come l'uranio - in modo che possa trasmutarsi in un isotopo di uranio (U- 233/Th-232) per creare potere.

Pro e contro di torio

Il torio è stato utilizzato in molti dei primi esperimenti di fisica nucleare: Marie Curie ed Ernest Rutherford hanno lavorato con esso. L'uranio è diventato più fortemente associato al processo nucleare durante la seconda guerra mondiale, perché l'uranio è migliore per fabbricare bombe, ma per la generazione di energia, il torio ha alcuni vantaggi reali rispetto all'uranio. Il torio è più efficiente dell'uranio e i suoi reattori potrebbero avere meno probabilità di fondersi perché funzionano a pressioni più basse. Inoltre, durante il funzionamento del reattore viene prodotto meno plutonio e alcuni scienziati sostengono che i reattori al torio potrebbero distruggerele tonnellate di pericolosi rifiuti di plutonio che sono state create e stoccate a partire dagli anni '50. Non solo, si pensa che il torio sia quasi a prova di proliferazione, dal momento che il plutonio non può essere separato dai prodotti di scarto e utilizzato per fabbricare bombe.

Tuttavia, ci sono alcuni aspetti negativi del torio. Uno è che, sebbene il torio e i suoi prodotti di scarto siano pericolosi per centinaia anziché decine di migliaia di anni rispetto all'uranio o al plutonio, il torio è in realtà più pericolosamente radioattivo a breve termine. Per questo motivo, il torio può essere un po' più difficile da lavorare ed è più complicato contenerlo. È anche più difficile da preparare rispetto alle barre di uranio: secondo Krahn, se vogliamo alimentare il nostro pianeta utilizzando un ciclo del combustibile al torio, deve essere prodotto U-233 sufficiente per alimentare i reattori iniziali.

"I metodi per elaborare chimicamente il Th-232 e l'U-233 sono abbastanza ben consolidati; tuttavia, sarebbe necessario costruire strutture per eseguire tale trattamento chimico", afferma Krahn.

Usare il torio per l'energia

Ci sono diversi modi in cui il torio potrebbe essere applicato alla produzione di energia. Un modo è quello di utilizzare combustibile solido al torio in un reattore convenzionale raffreddato ad acqua, simile alle moderne centrali elettriche a base di uranio. Un'altra prospettiva che ha entusiasmato gli scienziati e i sostenitori dell'energia nucleare è il reattore a sali fusi. In questi impianti il ​​combustibile viene sciolto in una vasca di sale liquido. I sali hanno un alto punto di ebollizione, quindi anche enormi picchi di temperatura non porteranno a esplosioni. Inoltre, i reattori a sale fuso non richiedono molto raffreddamento, quindi non hanno bisogno di un'enorme quantità di acqua per funzionare. Per questo motivo, nel deserto del Gobi in Cina è in fase di sperimentazione un reattore nucleare alimentato al torio .

Ora è interessante

Il torio fu scoperto da Jons Jakob Berzelius nel 1828, che lo chiamò in onore di Thor, il dio nordico del tuono.