Thorium ist ein chemisches Element im Periodensystem mit dem Symbol „Th“ und der Ordnungszahl 90. Es ist ein radioaktives Metall und gilt als Seltenerdelement.
Thorium ist für sein Potenzial als Kernbrennstoff bekannt. Es kann in Kernreaktoren zur Energiegewinnung durch Kernspaltung eingesetzt werden. Es gilt als Alternative zu Uran und Plutonium in Kernreaktoren, da es Vorteile hinsichtlich Sicherheit, Abfallerzeugung und Verfügbarkeit bietet.
Darüber hinaus kommt dieses chemische Element in der Erdkruste häufiger vor als Uran und kommt in mehreren Mineralien wie Monazit und Thorianit vor.
Neben der Verwendung in der Kernenergie wird Thorium auch bei der Herstellung von Glühlampen, in Metalllegierungen und in der Glasindustrie zur Verbesserung seiner Festigkeit und Qualität verwendet.
Kernkraftwerke, die mit Thorium betrieben werden
Derzeit gibt es keine kommerziellen Kernkraftwerke, die ausschließlich Thorium als Brennstoff verwenden. In einigen Ländern wurden jedoch Forschungs- und Entwicklungsarbeiten durchgeführt, um die Verwendung von Thorium in Kernreaktoren zu untersuchen.
Eine der bekanntesten Konstruktionen ist der Thorium-Salzschmelze-Reaktor (MSR), der Thorium- und Fluoridsalze als Brennstoff und Kühlmedium verwendet. Dieser Reaktortyp war Gegenstand von Forschung und Entwicklung in mehreren Ländern, darunter den Vereinigten Staaten, China, Indien und Kanada.
In Indien ist ein experimentelles Kernkraftwerk namens Kamini in Betrieb, das Thorium in einem Forschungsreaktor nutzt. Es handelt sich jedoch nicht um eine großtechnische kommerzielle Stromerzeugungsanlage.
Der genaue Zeitpunkt, zu dem Thorium in einem großtechnischen kommerziellen Reaktor verwendet werden könnte, ist ungewiss und hängt von verschiedenen Faktoren ab. Einige Experten und Befürworter der Kernenergie argumentieren, dass es mehrere Jahrzehnte dauern könnte, bis Thoriumreaktoren für den kommerziellen Einsatz in großem Maßstab bereit sind.
Vor- und Nachteile gegenüber Uran
Die Verwendung von Thorium als Kernbrennstoff bringt im Vergleich zu Uran einige Vorteile und Herausforderungen mit sich. Hier eine Zusammenfassung der wichtigsten Aspekte:
Vorteile
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Vorkommen: Thorium kommt auf der Erde häufiger vor als Uran, was bedeutet, dass größere Thoriumreserven vorhanden sind.
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Weniger Atommüll: Thoriumreaktoren erzeugen im Vergleich zu Uranreaktoren langfristig weniger Atommüll. Thoriumabfälle haben eine kürzere Halbwertszeit und eine geringere radiologische Toxizität.
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Geringeres Risiko einer nuklearen Proliferation: Thoriumspaltungsnebenprodukte haben eine Zusammensetzung, die ihre Verwendung für die Herstellung von Atomwaffen erschwert und so das Risiko einer nuklearen Proliferation verringert.
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Erhöhte Sicherheit: Thoriumreaktoren verfügen über Funktionen, die sie eigensicherer machen. Sie haben beispielsweise eine geringere Wahrscheinlichkeit einer Kernschmelze und können bei atmosphärischem Druck betrieben werden.
Herausforderungen und Nachteile
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Technologische Entwicklung: Die Thoriumreaktortechnologie befindet sich noch im Entwicklungsstadium und ist noch nicht vollständig kommerzialisiert. Es sind mehr Forschung und Entwicklung erforderlich, um Designs zu optimieren und technische Herausforderungen zu meistern.
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Kosten: Der Aufbau der für die Nutzung von Thorium als Kernbrennstoff notwendigen Infrastruktur kann teuer sein. Darüber hinaus können Thoriumreaktoren komplexer und teurer im Bau sein als herkömmliche Uranreaktoren.
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Starterreaktor: Um Thorium als Brennstoff zu verwenden, wird normalerweise ein Isotop von Uran oder Plutonium als „Starterreaktor“ benötigt, um die Kernreaktion zu starten. Dies kann zusätzliche Herausforderungen hinsichtlich des Kraftstoffmanagements und der Sicherheit mit sich bringen.
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In gewisser Hinsicht weniger effizient: Obwohl Thorium Potenzial als Kernbrennstoff hat, können Thoriumreaktoren im Hinblick auf die Stromerzeugung im Vergleich zu Uranreaktoren weniger effizient sein.
Weltreserven
Schätzungen über die weltweiten Thoriumreserven schwanken, da nicht in allen Ländern präzise und umfassende Messungen vorliegen. Es wird jedoch angenommen, dass die Thoriumreserven deutlich größer sind als die von Uran.
Hier sind einige grobe Schätzungen der Thoriumreserven in verschiedenen Regionen:
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Indien: Schätzungen zufolge verfügt Indien über die größten Thoriumreserven der Welt. Nach Angaben des indischen Atomenergieministeriums verfügt das Land schätzungsweise über rund 485.000 Tonnen Thorium in seinen Monazitvorkommen.
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Brasilien: Auch Brasilien verfügt über erhebliche Thoriumreserven. Das Land verfügt schätzungsweise über etwa 302.000 Tonnen Thorium, hauptsächlich im Zusammenhang mit schweren Mineralvorkommen in Erde und Sand.
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Australien: Es wird angenommen, dass Australien über beträchtliche Thoriumreserven verfügt. Obwohl es keine genauen Schätzungen gibt, geht man davon aus, dass die Reserven angesichts des Vorkommens von Seltenerdmineralien und Monazit im Land beträchtlich sein könnten.
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Kanada: Kanada verfügt über bedeutende Thoriumvorkommen, genaue Schätzungen sind jedoch nicht öffentlich verfügbar. Aufgrund des Vorkommens von Mineralien wie Monazit im Land wird davon ausgegangen, dass die Reserven beträchtlich sind.
Auch andere Länder wie Norwegen, die USA, Malaysia und mehrere Länder in Afrika werden als mögliche Besitzer von Thoriumreserven genannt, die genauen Zahlen sind jedoch nicht eindeutig geklärt.
Thoriumeigenschaften
Nachfolgend finden Sie eine Tabelle mit den wichtigsten Eigenschaften von Thorium
| Eigentum | Wert |
|---|---|
|
Ordnungszahl |
90 |
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Atommasse |
232.0377u |
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chemisches Symbol |
Th |
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Cluster |
Gruppe 3 |
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Zeitraum |
Periode 7 |
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Elektronische Konfiguration |
[Rn] 6d^2 7s^2 |
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Körperlicher Status |
Solide |
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Farbe |
Silber-Grau |
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Schmelzpunkt |
1.750 °C (3.182 °F) |
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Siedepunkt |
4.788 °C (8.670 °F) |
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Dichte |
11,7 g/cm^3 |
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Elektrische Leitfähigkeit |
guter Stromleiter |
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Radioaktivität |
radioaktiv |
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Fülle |
In der Erdkruste kommt es häufiger vor als Uran |
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Anwendungen |
Glühlampen, Metalllegierungen, Glasindustrie, Kernbrennstoff (Potenzial) |