¿Podemos generar energía a partir de residuos nucleares?

El torio mezclado con plutonio y otros “residuos” de actínidos podrían alimentar continuamente reactores convencionales modificados casi para siempre en un ciclo de combustible reutilizable, según un descubrimiento de la Universidad de Cambridge en Inglaterra. ()

De Wikipedia articla “Energía nuclear basada en torio”: () “Hay mucho menos desperdicio nuclear, hasta dos órdenes de magnitud menos, afirma Moir y Teller, [4] eliminando la necesidad de grandes escala o almacenamiento a largo plazo; [15]: 13 “Los científicos chinos afirman que los desechos peligrosos serán mil veces menos que con el uranio”. [19] La radiactividad de los desechos resultantes también cae a niveles seguros después de unos pocos cientos años, en comparación con decenas de miles de años necesarios para que los residuos nucleares actuales se enfríen. [23] ”

Si, de varias maneras.

El 98% de los residuos nucleares típicos es Uranio / Plutonio / Np / Am / Cu, que todavía son fisibles o fértiles.

El resto de los desechos nucleares son radiactivos durante algún tiempo, esa radiactividad genera calor, que podría usarse para alimentar RTG para sondas de exploración espacial.

El desafío fundamental es reprocesar los desechos nucleares, separando sus componentes en lugar de dejarlos intactos.

Pero la mejor manera de generar energía a partir de “residuos nucleares” es utilizar mejor la energía en el combustible nuclear, tanto aumentando la eficiencia del reactor nuclear como dividiendo más átomos en el combustible nuclear antes de que se convierta en residuo.

Los reactores de corriente típicos logran solo 0.5 – 0.7% de liberación de energía del uranio que debe extraerse para alimentarlos.

Con los esquemas de reprocesamiento actuales y el combustible MOX, eso se puede aumentar al 1%.

Los diseños básicos de uranio MSR, como el IMSR, reducen la producción de uranio empobrecido a partir del enriquecimiento en virtud de necesitar solo un 2% de combustible enriquecido en lugar de un 3-5% de combustible enriquecido. Y cada tonelada de uranio cargada en el reactor produce 6 veces más energía que un reactor normal. Eso es un aumento en la extracción de energía del uranio extraído a más del 3%. Al reprocesar el combustible gastado de IMSR, es posible incluso una extracción del 5%.

Pasar del 0.5% de extracción al 5% significa que producimos 10 veces más energía por tonelada de uranio extraído, lo que significa que solo se produce el 10% de los desechos.

La otra ventaja de IMSR frente a los reactores normales es que su salida de vapor funciona a temperaturas de hasta 700 ° C frente a los 250 ° C habituales de PWR / BWR. Esto aumenta la eficiencia de conversión de calor a electricidad de alrededor del 33–35% a más del 50%.

E IMSR representa solo un primer paso en los reactores de sales fundidas. Debería ser bastante fácil aumentar eso a 10-20% de extracción de energía.

El nirvana es la extracción de energía completa de uranio / torio, lo que significa que una tonelada de combustible nuclear extraído produce un GigaWatt AÑO de electricidad. Una tonelada de uranio / torio / plutonio puede generar 8,7 mil millones de kWh de electricidad.

Si pudiéramos lograr el 100% de extracción de energía del combustible nuclear con un 50% de eficiencia de conversión a electricidad, podríamos satisfacer las necesidades energéticas de todo el mundo, no solo electricidad, sino también calefacción, calor de procesos industriales, transporte con solo 10000 toneladas de uranio / torio por año (ese número puede ser tan bajo como 5000 toneladas, pero lo estoy duplicando para darle más credibilidad). Hoy extraemos 100000 toneladas de uranio al año. Podríamos reducir la extracción de uranio en un 90% y alimentar al mundo entero.

Y si entran 10000 toneladas de uranio, solo se producen 10000 toneladas de desechos. Sería más desechos radiactivos (ya que no tiene combustible sin escisión), pero se distribuiría en miles de reactores nucleares en todo el mundo, lo que significa que la piscina de almacenamiento de cada reactor tendría mucho menos desechos nucleares con los que lidiar.

En tal caso, el 100% de los residuos nucleares de alto nivel serían productos de fisión. En un año, el 80% de los residuos nucleares es estable (ya no es radiactivo). El 20% restante, si se separa, podría usarse para hacer generadores de calor para la exploración espacial, para instalaciones de investigación del polo norte / sur y otros lugares donde es muy costoso o incluso imposible usar combustibles fósiles.

Supongo que si estuvieras sosteniendo una libra de Plutonio 239, estaría un poco tibio.

Si lo coloca en el vacío, se calentaría significativamente ya que el único medio de enfriamiento sería la radiación, la radiación electromagnética.

Justo después del apagado, una barra de combustible tiene suficiente descomposición radiactiva que necesita bastante enfriamiento para evitar que se caliente bastante. Seguirá produciendo alrededor del 7% de calor que cuando funcionaba a plena potencia. La mayor parte de esto proviene de los productos de fisión de isótopos con vidas medias mucho menores que los 24,000 años de Pu 239. Dado que se descomponen más rápido, están emitiendo más calor.

Entonces, justo después del apagado, con el calor de descomposición al 7%, uno podría generar un poco de electricidad al generar vapor y pasarlo por una turbina. Sin embargo, no dura mucho. Finalmente, el calor producido, combinado con el dolor de cabeza de mantener la radiación segura, no es suficiente para que valga la pena intentar explotarlo.

La brillante fotografía en masa muestra el isótopo Pu-238 de vida media corta, que representa menos del 1% del combustible de plutonio gastado, que a su vez representa menos del 1% de los conjuntos de combustible gastado. Pu-239 y Pu-240 son fríos y el plutonio produce muy poco calor y nada de la radiación penetrante del combustible gastado.