Khi biến đổi khí hậu làm cho hành tinh trở nên kém dễ chịu hơn để sinh sống, điện hạt nhân đang được chú ý nhiều hơn. Năng lượng mặt trời và năng lượng gió có thể giúp cắt giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính, nhưng nếu có thể tìm ra giải pháp cho biến đổi khí hậu, thì năng lượng hạt nhân có thể sẽ là một phần của nó.
Nhưng mặc dù năng lượng hạt nhân không có carbon, nhưng nó rất rủi ro. Đầu tiên, việc xử lý chất thải phóng xạ từ các nhà máy điện hạt nhân là một vấn đề nan giải - phải làm gì với những sản phẩm phụ nguy hiểm như vậy? Ngoài ra, điều gì sẽ xảy ra nếu lõi nóng chảy và tạo ra một thảm họa môi trường chết người, như đã xảy ra ở Fukushima , Nhật Bản, vào năm 2011? Cũng có những lo ngại khác, nhưng có rất nhiều lý do để tiếp tục cố gắng làm cho điện hạt nhân trở nên an toàn hơn.
Lò phản ứng hạt nhân được vận hành bằng cách phân hạch, một phản ứng dây chuyền hạt nhân trong đó các nguyên tử tách ra để tạo ra năng lượng (hoặc trong trường hợp bom hạt nhân là một vụ nổ lớn).
"Khoảng 450 lò phản ứng hạt nhân đang hoạt động trên toàn thế giới và tất cả chúng đều cần nhiên liệu", Steve Krahn , giáo sư tại khoa kỹ thuật dân dụng và môi trường tại Đại học Vanderbilt, cho biết trong một email. "Phần lớn, các lò phản ứng này hoạt động trên Uranium-235 (U-235) và các quốc gia tái chế một phần nhiên liệu - Pháp, Nga và một số quốc gia khác - trộn một ít Plutonium-239 tái chế để tạo ra thứ được gọi là hỗn hợp. - nhiên liệu ôxít. "
Plutonium là sản phẩm phụ của nhiên liệu đã qua sử dụng từ lò phản ứng hạt nhân; nó có độc tính cao và độ phóng xạ của nó không giảm nhanh chóng - phải mất hàng chục nghìn năm để nó đạt được mức phóng xạ an toàn, trong khi thorium phân hủy đến mức an toàn trong khoảng 500 năm.
Thorium là gì?
Một số nhà khoa học cho rằng nguyên tố thorium là câu trả lời cho các vấn đề hạt nhân của chúng ta. Thori là một kim loại có tính phóng xạ nhẹ, tương đối dồi dào - nhiều ngang với thiếc và nhiều hơn uranium. Nó cũng phổ biến, với nồng độ đặc biệt ở Ấn Độ, Thổ Nhĩ Kỳ, Brazil, Hoa Kỳ và Ai Cập.
Thori không phải là một loại nhiên liệu như uranium. Sự khác biệt là uranium là dạng phân hạch, có nghĩa là nó tạo ra phản ứng dây chuyền chạy trốn nếu bạn có thể nhận đủ uranium tại một điểm tại một thời điểm. Mặt khác, Thorium không phân hủy hoặc "màu mỡ", nghĩa là bạn phải bắn phá thorium bằng neutron - về cơ bản là khởi động nó bằng một lượng nhỏ chất phóng xạ như uranium - để nó có thể biến đổi thành một đồng vị uranium (U- 233 / Th-232) để tạo ra sức mạnh.
Ưu và nhược điểm của Thorium
Thorium đã được sử dụng trong rất nhiều thí nghiệm vật lý hạt nhân ban đầu - Marie Curie và Ernest Rutherford đã làm việc với nó. Uranium trở nên gắn bó nhiều hơn với quá trình hạt nhân trong Thế chiến thứ hai, vì uranium tốt hơn để chế tạo bom, nhưng để sản xuất điện, thorium có một số lợi ích thực sự hơn uranium. Thori hiệu quả hơn uranium, và các lò phản ứng của nó có thể ít bị tan chảy hơn vì chúng hoạt động ở áp suất thấp hơn. Ngoài ra, ít plutonium được tạo ra trong quá trình vận hành lò phản ứng và một số nhà khoa học cho rằng lò phản ứng thorium có thể phá hủyhàng tấn chất thải plutonium nguy hiểm đã được tạo ra và tích trữ từ những năm 1950. Không chỉ vậy, thorium được cho là gần như không thể chống được sự phổ biến, vì plutonium không thể tách ra khỏi các chất thải và được sử dụng để chế tạo bom.
Tuy nhiên, có một số nhược điểm đối với thorium. Một là, mặc dù thori và các chất thải của nó nguy hiểm trong hàng trăm thay vì hàng chục nghìn năm so với uranium hoặc plutonium, thori thực sự có tính phóng xạ nguy hiểm hơn trong ngắn hạn. Vì lý do đó, thorium có thể khó làm việc hơn một chút và việc chứa nó cũng phức tạp hơn. Nó cũng khó điều chế hơn thanh uranium: Theo Krahn, nếu chúng ta định cung cấp năng lượng cho hành tinh của mình bằng chu trình nhiên liệu thorium, thì U-233 phải được sản xuất đủ để cung cấp nhiên liệu cho các lò phản ứng ban đầu.
Krahn nói: "Các phương pháp xử lý hóa học Th-232 và U-233 đã được thiết lập khá tốt; tuy nhiên, cần phải xây dựng các cơ sở để thực hiện quá trình xử lý hóa học như vậy".
Sử dụng Thorium để tạo năng lượng
Có một số cách thorium có thể được áp dụng để sản xuất năng lượng. Một cách là sử dụng nhiên liệu thori rắn trong lò phản ứng làm mát bằng nước thông thường, tương tự như các nhà máy điện hiện đại dựa trên uranium. Một triển vọng khác khiến các nhà khoa học và những người ủng hộ năng lượng hạt nhân hào hứng là lò phản ứng muối nóng chảy. Trong những nhà máy này, nhiên liệu được hòa tan trong một thùng muối lỏng. Các muối có nhiệt độ sôi cao, vì vậy ngay cả khi nhiệt độ tăng vọt cũng không dẫn đến nổ. Ngoài ra, lò phản ứng muối nóng chảy không cần làm mát nhiều nên không cần một lượng nước lớn để hoạt động. Vì lý do đó, một lò phản ứng hạt nhân chạy bằng thorium đang được thử nghiệm ở sa mạc Gobi ở Trung Quốc .
Bây giờ điều đó thật thú vị
Thorium được phát hiện bởi Jons Jakob Berzelius vào năm 1828, người đã đặt tên nó theo Thor, vị thần sấm sét Bắc Âu.
