El tori és un element químic de la taula periòdica amb símbol Th i número atòmic 90. És un metall radioactiu feble, de color platejat, i pertany a la sèrie dels actínids (no a les terres rares, encara que sol trobar-s'hi associat a la natura).
Propietats i abundància
El tori és més abundant a l'escorça terrestre que l'urani, aproximadament entre 3 i 4 vegades més. Es troba principalment en minerals com la monacita, la torianita i altres minerals de terres rares, cosa que explica l'interès estratègic de països amb grans reserves.
El tori i l'energia nuclear
El tori és conegut pel seu potencial com a combustible nuclear, encara que convé fer una precisió clau: el tori-232 no és fissil, és a dir, no es pot fisionar directament com l'urani-235 o el plutoni-239.
Als reactors nuclears, el tori funciona com un material fèrtil. En absorbir un neutró, el tori-232 es transforma mitjançant decaïments beta en urani-233, que sí que és un material fissil i pot utilitzar-se per produir energia per fissió nuclear.
Per aquest motiu, el tori es considera una alternativa al cicle de l'urani, amb possibles avantatges en termes de:
- seguretat,
- generació de residus,
- disponibilitat de combustible a llarg termini.
Usos no nuclears del tori
A més del seu interès nuclear, el tori ha tingut aplicacions industrials, encara que moltes han disminuït per raons de seguretat radiològica:
- Camises incandescents per a làmpades de gas (ús avui molt restringit).
- Aliatges metàl·lics d'alta temperatura.
- Indústria del vidre i ceràmica, per millorar resistència tèrmica i òptica.
- Elèctrodes de soldadura TIG (cada vegada més substituïts).
Centrals nuclears que utilitzen tori
Actualment, no hi ha centrals nuclears comercials que funcionin exclusivament amb tori. No obstant, sí que hi ha reactors experimentals i programes avançats de recerca.
Reactors de sals foses (MSR)
Un dels dissenys més prometedors és el reactor de sals foses de tori ( Thorium Molten Salt Reactor, MSR ). En aquest concepte:
- El combustible està dissolt en sals foses de fluorur.
- El reactor opera a baixa pressió, cosa que redueix riscos d'accident.
- Podeu incorporar sistemes de seguretat passius, com el drenatge automàtic del combustible en cas de sobreescalfament.
Països amb programes actius
- Índia: posseeix grans reserves de tori i desenvolupa un programa nuclear en tres fases. El reactor KAMINI utilitza urani-233 derivat del tori, però és un reactor de recerca no comercial.
- Xina: té un dels programes més avançats a MSR i ja ha engegat reactors experimentals de sals foses.
- Estats Units, Canadà i Europa: investigació principalment a nivell de disseny i prototips.
La implantació comercial a gran escala del tori continua sent incerta i, segons la majoria d'experts, encara requereix diverses dècades de desenvolupament tecnològic i validació industrial.
Avantatges i inconvenients davant de l'urani
Avantatges del tori
Abundància
El tori és més abundant i està més ben distribuït geogràficament que l'urani, cosa que redueix dependències estratègiques.
Reducció de residus a llarg termini
Els cicles de tori poden generar:
- menor quantitat d'actínids transurànics,
- residus amb vida mitjana més curta i menor radiotoxicitat a llarg termini (tot i que continuen sent residus nuclears).
Menor risc de proliferació
L'urani-233 generat sol contaminar-se amb urani-232, que emet radiació gamma intensa, dificultant-ne l'ús militar.
Seguretat potencialment més gran
Alguns dissenys (especialment MSR):
- funcionen a pressió atmosfèrica,
- redueixen el risc de fusió del nucli,
- permeten sistemes d'apagat passiu.
Menor consum d'aigua (depenent del disseny)
Certs reactors de tori poden:
- utilitzar refrigeració alternativa,
- reduir el consum d'aigua respecte a reactors d'aigua lleugera tradicionals (tot i que això no és inherent al tori, sinó al tipus de reactor).
Inconvenients
Tecnologia no madura
La majoria dels reactors de tori estan en fase experimental. No hi ha encara una cadena industrial plenament desenvolupada.
Costos elevats
El desenvolupament inicial, llicències, nous materials i processos de reprocessat encareixen els projectes davant de tecnologies ja consolidades.
Necessitat d'un "combustible d'arrencada"
Els reactors de tori necessiten inicialment: urani-235 o plutoni-239 per iniciar la reacció i generar l'urani-233.
Complexitat química
Especialment en els MSR, el maneig de sals foses i el reprocessat en línia del combustible és tècnicament exigent.
Eficiència elèctrica
No està demostrat de manera concloent que els reactors de tori siguin més eficients en generació elèctrica que els reactors d'urani actuals.
Reserves mundials de tori
Les estimacions globals no són exactes, però es considera que les reserves de tori superen àmpliament les d'urani.
Estimacions aproximades:
- Índia: ~485.000 tones (principalment en monacita).
- Brasil: ~300.000 tones.
- Austràlia: reserves significatives associades a minerals de terres rares.
- Canadà: dipòsits rellevants, encara que menys quantificats.
- Altres països: Noruega, Estats Units, Malàisia i diversos països africans també tenen reserves potencials.
Propietats del tori
A continuació es mostra una taula amb les principals propietats del Torio
| Propietat | Valor |
|---|---|
|
Número atòmic |
90 |
|
Massa atòmica |
232.0377 u |
|
Símbol químic |
Th |
|
Grup |
Grup 3 |
|
Període |
Període 7 |
|
Configuració electrònica |
[Rn] 6d 2 7s 2 |
|
Estat físic |
Sòlid |
|
Color |
Gris platejat |
|
Punt de fusió |
1,750 °C (3,182 °F) |
|
Punt d'ebullició |
4,788 °C (8,670 °F) |
|
Densitat |
11.7 g/cm 3 |
|
Conductivitat elèctrica |
Bon conductor d'electricitat |
|
Radioactivitat |
Radioactiu |
|
Abundància |
Més abundant que l'urani a l'escorça terrestre |
|
Aplicacions |
Llums incandescents, aliatges metàl·lics, indústria del vidre, combustible nuclear (potencial) |