थोरियम ईंधन चक्र: परिभाषा

थोरियम ईंधन चक्र

एक परमाणु ईंधन चक्र जिसमें फ़र्टाइल थोरियम-232 इस्तेमाल होता है, जो न्यूट्रॉन सोखकर विखंडनीय यूरेनियम-233 में बदल जाता है; यूरेनियम-प्लूटोनियम ईंधन का विकल्प।

पृथ्वी की पपड़ी में थोरियम यूरेनियम से करीब तीन से चार गुना ज़्यादा है और मुख्य रूप से मोनाज़ाइट रेत में Th-232 के रूप में मिलता है। इसके बड़े भंडार भारत, ब्राज़ील, ऑस्ट्रेलिया, तुर्किये और अमेरिका में हैं। यह खुद विखंडनीय नहीं है, इसलिए इसे ब्रीड करना पड़ता है:

Th-232 + n → Th-233 →(β, 22 min) Pa-233 →(β, 27 days) U-233

U-233 हर सोखे गए थर्मल न्यूट्रॉन पर करीब 2.3 न्यूट्रॉन देता है, जो U-235 या Pu-239 से ज़्यादा है। इसी वजह से थर्मल रिएक्टरों में भी ब्रीडिंग संभव हो जाती है। चक्र शुरू करने के लिए विखंडनीय सामग्री (LEU या प्लूटोनियम) का शुरुआती लोड चाहिए।

बताए जाने वाले फ़ायदे: प्लूटोनियम और माइनर एक्टिनाइड बहुत कम बनते हैं, थोरियम डाइऑक्साइड ईंधन का गलनांक ऊँचा है और वह रासायनिक रूप से स्थिर है, और ऊँचे बर्नअप की संभावना है। कमियाँ: U-232 की मिलावट से तेज़ गामा विकिरण छोड़ने वाले तत्व बनते हैं जो ईंधन निर्माण को मुश्किल बनाते हैं; न्यूट्रॉन के नुकसान से बचने के लिए Pa-233 को संभालना पड़ता है; रीप्रोसेसिंग (THOREX प्रक्रिया) कम विकसित है; और अलग किया गया U-233 हथियारों में इस्तेमाल हो सकता है।

इतिहास में Shippingport रिएक्टर का लाइट-वॉटर ब्रीडर कोर (1977–1982), जर्मनी और अमेरिका के हाई-टेम्परेचर रिएक्टर, और Oak Ridge का Molten-Salt Reactor Experiment (1965–1969) शामिल हैं। भारत का तीन-चरणीय कार्यक्रम अपने थोरियम भंडार को एडवांस्ड हेवी वॉटर रिएक्टर में इस्तेमाल करना चाहता है। चीन ने 2023 में Wuwei में 2 MW_th का थोरियम मोल्टन सॉल्ट रिएक्टर शुरू किया, जिसमें 2025 में चलती हालत में ईंधन भरे जाने की खबर आई।

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