Ториевая ядерная программа — ядерная программа, использующая уран-233 в качестве материала изготовления ядерного оружия или топлива ядерных электростанций. Единственным способом получения урана-233 является топливный цикл с применением тория-232 , откуда и происходит название программы. Ториевая ядерная программа не имела сколь-либо существенного исторического значения ни в одной из стран мира.

Технические особенности

Уран-233 получают путём облучения нейтронами тория-232 . Превращение происходит по следующей цепочке:

${\displaystyle \mathrm {^{1}_{0}n} +\mathrm {^{232}_{90}Th} \rightarrow \mathrm {^{233}_{90}Th} {\xrightarrow[{22,3\ min}]{\beta ^{-}\ 1,243\ MeV}}\mathrm {^{233}_{91}Pa} {\xrightarrow[{26,967\ d}]{\beta ^{-}\ 0,5701\ MeV}}\mathrm {^{233}_{92}U} .}$

Исторический контекст

Ядерное оружие

Уран-233, подобно урану-235, имеет относительно низкий темп спонтанного распада, что позволяет использовать уран-233 в боезарядах, реализованных по пушечной схеме .

В середине 1940-х годов рассматривались 3 основных варианта создания ядерного оружия, различающихся основным делящимся компонентом, соответственно возможны 3 различные ядерные программы:

• урановая ( уран-235 )
• плутониевая ( плутоний-239 )
• ториевая ( уран-233 )

В США реализовывались одновременно урановая и плутониевая программы, в СССР — только плутониевая. Оба этих варианта имели существенные технические сложности. Урановая программа требовала задействовать значительные промышленные мощности по обогащению урана . В свою очередь плутоний, имеющий высокий темп спонтанного распада, не позволяет создавать ядерное оружие по пушечной схеме, что требовало применения сложной и потенциально ненадёжной имплозивной схемы. Уран-233 лишён этих недостатков. Он, подобно плутонию, может нарабатываться в ядерных реакторах , но, подобно урану-235, имеет низкий темп спонтанного распада. Это позволяет использовать уран-233 в боезарядах, реализованных по пушечной схеме.

К середине 1960-х годов ситуация начала постепенно меняться. Было построено достаточно много заводов по обогащению урана, также было создано и отлажено достаточно много боезарядов, использующих плутоний. С производством урана-233 связан также нежелательный побочный продукт — уран-232 , заметно осложняющий производство оружия .

Позже были обнаружены богатые месторождения урана, и по совокупности факторов интерес к ториевым боезарядам начал постепенно угасать.

Энергетика

В 1960-х в США был построен ториевый реактор LFTR (англ.) ( ( Ок-Риджская национальная лаборатория )

Также, если в годы создания первых ядерных реакторов уран считался редким элементом, то за прошедшие с тех пор десятилетия были обнаружены его обширные месторождения. В связи с этим, если использовать реакторы-размножители , то запасы урана для нужд энергетики можно считать практически неисчерпаемыми.

В то же время запасы тория в несколько раз больше запасов урана, и изучаются перспективные возможности по применению тория как в открытых, так и закрытых ядерных циклах .

Широкому использованию тория в качестве ядерного сырья препятствует его большая, по сравнению с ураном, рассеянность — торий не образует богатых ^{[ уточнить ]} месторождений, технология его извлечения из руд сложнее. Кроме того, наряду с ураном-233, oбразуется уран-232, который, распадаясь, даёт гамма-активные ядра изотопов висмут-212 и таллий-208, усложняющие производство ТВЭЛов .

См. также

• Реактор на расплавах солей
• Ториевый топливный цикл

Примечания

Литература

• // IAEA, May 2005
• // IAEA Nuclear Energy Series No. NF-T-2.4, 2012, ISBN 978-92-0-125910-3
• // IAEA, 2002
• , Бекман.
• С. А. Субботин , РНЦ КИ 2007

Ссылки

• Wired Magazine article, 2009
• - advocacy and educational organisation dedicated to thorium energy
• - website about LFTR with a blog, ORNL molten salt reactor program reports, research papers repository and discussion forum