Торий как ядерное горючее

Торий, в отличии от урана и плутония сам не является расщепляющим материалом. Однако, при воздействии на природный торий (состоящий, в основном, из изотопа Th²³²) происходит цепочка ядерных превращений, в результате которых происходит образование относительно долгоживущего изотопа U²³³, который способен к делению под воздействием тепловых нейтронов. В этом и заключается основная ценность тория как источника пополнения мировых запасов ядерного топлива.

Ядерную реакцию образования U²³³ можно представить в виде:

В ядерных реакторах, при взаимодействии природного 232 изотопа тория образуется его неустойчивый изотоп – 233, который претерпевает b-распад (Т = 23 мин) с образованием изотопа протактиния – 233, период полураспада которого составляет 27 дней, в результате чего получается делящийся изотоп урана - ₉₂U²³³.

Нейтроны, необходимые для инициирования данной цепочки радиоактивных превращений, образуются в ходе деления специально введенного стандартного ядерного горючего (U²³⁵ или Pu²³⁹). Таким образом, торий является источником так называемого «вторичного» ядерного горючего. В ядерных реакторах может быть использован как металлический торий, так и его сплавы, интерметаллические соединения тория, а также его оксид. В любом случае необходима добавка к ториевому топливу обогащенного делящегося вещества. Также возможна организация последующей переработки облученного отработанного торийсодержащего топлива с целью возвращения тория в ядерно-топливный цикл.

В таблице 1 приведены ядерно-физические свойства делящихся изотопов урана и плутония. Важнейшее значение имеют сечение деления при данной энергии нейтронов и среднее число нейтронов, выделяющихся в одном акте деления. Так, наибольшее значение коэффициента воспроизводства тепловых нейтронов для U²³³ обуславливает максимум эффективности использования тепловых нейтронов в атомном реакторе (табл. 1). Кроме этого U²³³ среди делящихся нуклидов обладает наименьшим сечением захвата нейтронов при сравнимом с U²³⁵ и Pu²³⁹ сечением деления (табл. 1).

Таблица 1

Дата добавления: 2014-01-07