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¿Cómo produce energía el torio?

El torio es un elemento de la tabla periódica de símbolo Th y número atómico 90, perteneciente a la serie de los actínidos. En 1815, el químico sueco Jöns Jakob Berzelius decidió nombrarlo como tal en honor a Thor, el dios nórdico de la tormenta y el relámpago. Es un elemento de baja radiactividad, ya que su periodo de semidesintegración o semivida es del orden de 10.000 millones de años, lo que quiere decir que si tomamos una cierta cantidad de torio, y esperamos a que se desintegre espontáneamente, tendremos que esperar dos veces la edad de la Tierra para ver que se ha desintegrado la mitad de la cantidad que teníamos. Es por la lentitud de este proceso que su radioactividad debe ser tan baja.

 

Podemos encontrar torio en estado natural en los minerales monacita, torita y torianita. En estado puro es un metal blando de color blanco-plata que se oxida lentamente. Si se tritura finamente y se calienta, arde y emite luz blanca.

Torio y monazita

Cristal de monacita y torio metálico puro

 

El torio no es un material fisible con neutrones lentos (lo que quiere decir que no es capaz de fisionarse), por lo que no puede  mantener una reacción en cadena por sí solo. A grandes rasgos la fisión es un proceso mediante el cual un núcleo pesado (como el del uranio) se fragmenta a causa de la colisión con un neutrón externo y se libera calor, este es el proceso clave en una central nuclear. (Ver ejemplos ilustrativos en las figuras siguientes)

Fisión del U235, similar a la del U233

Fisión del uranio 235, similar a la del uranio 233.

 

Entonces, ¿cómo el torio puede producir energía?

A pesar de que como hemos dicho el torio no es un material fisible, su  potencial como combustible se debe a que es un material fértil, lo que quiere decir que si se le bombardea con neutrones se transmuta en un material fisible, en este caso el torio 232 se convierte en uranio 233. A este proceso de transmutación se le conoce como ciclo del torio, que explicamos a continuación con la figura siguiente:

 

Cómo puede producir energía el Torio

Proceso de generación de U233 a partir de Th232 y un neutrón

 

Debemos recordar que el uranio 233 que produce este ciclo es totalmente distinto al uranio 235 comúnmente empleado en las centrales tradicionales. Este 233 un candidato para la fisión perfecto por la cantidad de neutrones que emite al fragmentarse, alrededor de 2,5 neutrones por fisión, lo que permite continuar la reacción en cadena, al ser éste número superior a 2.

Como se observa en la figura, hay dos procesos clave que entran en juego en este ciclo:

-La captura de un neutrón por un núcleo de torio (2)

-La fisión del U233 por un neutrón (1)

La gran ventaja del torio es que tiene una buena capacidad para capturar neutrones, y puede ocurrir entonces que más de la mitad de los neutrones disponibles en el reactor, sean capturados por el torio. Lo que se traduce en que, al final, se produce más uranio 233 del que se fisiona. Esto hace que no sea necesario ir añadiendo material fisible cada cierto tiempo al reactor, tan solo ir abasteciéndolo con material fértil (torio), pues el mismo reactor ya se encarga de producir su propio combustible. A los reactores que consiguen funcionar de esta manera se les llama regeneradores o breeders.

Una consecuencia inmediata de estas ventajas es una enorme reducción en la producción de isótopos de larga vida radiactiva por poder consumir casi todo su combustible.

Es posible que venga a la mente del lector la pregunta, ¿pero entonces, con un reactor breeder no estaremos creando un exceso de material fisible, al generar más uranio del que consumimos?

La respuesta es que se genera muy, muy poco, y además si se quiere quemar este exceso, sólo hay que dejar de introducir torio y quemar en el reactor el uranio que nos sobra. Se ha pensado también utilizar este exceso de uranio233 para iniciar nuevos reactores.

One Response

  1. miguel

    Tampoco es la panacea, habláis de intereses políticos, pero en los 80 en Alemania se volvió a intentar y fue un fracaso absoluto, los costes de mantenimiento eran superiores a los beneficios.

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