Thorium-Brennstoffkreislauf
Kernbrennstoffkreislauf auf Basis von brütbarem Thorium-232, das ein Neutron einfängt und zu spaltbarem Uran-233 zerfällt; Alternative zum Uran-Plutonium-Brennstoff.
Thorium kommt in der Erdkruste etwa drei- bis viermal häufiger vor als Uran, überwiegend als Th-232 in Monazitsanden. Große Vorkommen gibt es in Indien, Brasilien, Australien, der Türkei und den USA. Da Thorium selbst nicht spaltbar ist, muss es erst erbrütet werden:
U-233 liefert je absorbiertem thermischem Neutron etwa 2,3 Neutronen, mehr als U-235 oder Pu-239. Damit ist Brüten sogar in thermischen Reaktoren möglich. Zum Start des Kreislaufs braucht es eine spaltbare Anfangsladung (LEU oder Plutonium).
Als Vorteile werden genannt: viel weniger Plutonium und minore Actiniden, hoher Schmelzpunkt und chemische Stabilität von Thoriumdioxid-Brennstoff sowie das Potenzial für hohen Abbrand. Die Nachteile: Verunreinigung mit U-232 erzeugt starke Gammastrahler, die die Brennstofffertigung erschweren; Pa-233 muss so gehandhabt werden, dass keine Neutronen verloren gehen; die Wiederaufarbeitung (THOREX-Verfahren) ist weniger entwickelt; und abgetrenntes U-233 ist waffenfähig.
Zur Geschichte gehören der Leichtwasser-Brüterkern des Reaktors Shippingport (1977–1982), deutsche und US-amerikanische Hochtemperaturreaktoren sowie das Molten-Salt Reactor Experiment in Oak Ridge (1965–1969). Indien will seine Thoriumreserven in einem dreistufigen Programm mit dem Advanced Heavy Water Reactor nutzen. China nahm 2023 in Wuwei einen Thorium-Flüssigsalzreaktor mit 2 MWth in Betrieb, der 2025 Berichten zufolge unter Last nachgeladen wurde.
Verwandte Begriffe
Alle Begriffe →- Kernspaltung
Die Spaltung eines schweren Atomkerns wie Uran-235 oder Plutonium-239 in leichtere Kerne nach dem Einfang eines Neutrons; dabei werden etwa 200 MeV Energie und weitere Neutronen frei.
- Urananreicherung
Verfahren, das den Anteil des spaltbaren U-235 über die natürlichen 0,711 % hinaus erhöht, für Reaktorbrennstoff oder, bei sehr hohen Graden, für Waffenmaterial.
- Abbrand
Die aus Kernbrennstoff gewonnene thermische Energie pro Masseneinheit des ursprünglichen Schwermetalls, meist in Gigawatttagen pro Tonne (GWd/tSM) angegeben.
- Abgebrannte Brennelemente
Nach dem Einsatz aus dem Reaktor entnommene Brennelemente: hochradioaktiv, stark wärmeentwickelnd, mit Uran, Plutonium, Spaltprodukten und minoren Actiniden.
- SMR (Small Modular Reactor, kleiner modularer Reaktor)
Kernreaktor mit bis zu etwa 300 MWe pro Modul, ausgelegt auf Fertigung in der Fabrik und modularen Aufbau, um Bauzeit und Finanzierungsrisiko zu senken.