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zerrix

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Dienstag, 26. September 2017, 12:34

Mit 8 Gramm 100 Jahre fahren ?

Mit 8 Gramm Thorium ohne aufzutanken 100 Jahre fahren

Die amerikanische Firma Laser Power Systems (LPS) aus Connecticut entwickelt eine neue Antriebsmethode für Fahrzeuge unter Verwendung eines der dichtesten Materialien der Natur: Thorium. Dies geht aus einem Bericht von Industry Tap hervor. Die Firma experimentiert mit kleinen Thorium-Blocks. Die abgegebene Hitze des Materials wird für einen Laser genutzt, der Wasser erhitzt und mit dem Wasserdampf eine Mini-Turbine versorgt. Die Turbine erzeugt wiederum den elektrischen Strom, mit dem das Fahrzeug angetrieben wird. Der Antrieb erzeugt dabei keinerlei Schadstoff-Emissionen.

Thorium – die vergessene Alternative

Flüssigfluorid-Thorium-Reaktoren: Was zuerst arg chemisch und gefährlich klingt, ist in Wirklichkeit ein revolutionäres Reaktorkonzept. Thorium-Reaktoren verwenden als Brennstoff nicht Uran, sondern Thorium. Dieses Element ist in der Erdkruste rund drei Mal häufiger als Uran, so dass auch bei einem flächendeckenden, weltweiten Einsatz die Vorräte für Jahrhunderte gesichert wären. Zudem ist es in der natürlich vorkommenden Form praktisch nicht radioaktiv (im Gegensatz zum Uran, das in den natürlich vorkommenden Erzen wie Pechblende radioaktiv ist), die Halbwertszeit des einzigen, natürlich vorkommenden Isotops Thorium-232 beträgt über 14 Milliarden Jahre. Um dieses Isotop des Thoriums überhaupt erst spaltbar zu machen, muss es mit Neutronen beschossen werden – dann wandelt es sich in Thorium-233 um, das wiederum in wenigen Minuten zu Proactinium-233 zerfällt. Dieses muss nun von einem weiteren Neutroneneinfang geschützt werden, so dass es – in rund 27 Tagen – zu Uran-233 zerfallen kann.



Uran-233 wiederum ist ein hervorragender Kernreaktor-Brennstoff, mit dem sich eine Kettenreaktion aufrecht erhalten lässt: unter Neutronenaufnahme setzt Uran-233 weitere Neutronen frei, die weiteres Uran-233 zur Spaltung anregen – und nebenbei weiteres Thorium-232 zu Thorium-233 umwandeln, womit sich der Kreislauf schliesst. Die Spaltprodukte von Uran-233 sind wesentlich kurzlebiger: Der radioaktive Abfall würde bereits nach rund 300 Jahren nicht mehr gefährlich strahlen. Längerlebige radioaktive Nuklide werden nur in sehr geringen Mengen produziert. Zudem ist die totale Menge an radioaktiven Abfällen pro nutzbare Energie um etwa den Faktor 1000 kleiner. Dies liegt vor allem daran, weil rund 98% des Brennstoffs auch tatsächlich verbrannt wird, im Gegensatz zu Uran-Brennstoffen, wo die Brennstäbe nach rund 2-5% Verbrennung (je nach dem, ob aufbereitet wird oder nicht) als Abfälle entsorgt werden müssen.

Warum wurde nicht schon früher auf Thorium gesetzt?

Das Positive ist, dass diverse Länder wie Norwegen, China und Indien endlich damit anfangen Thorium-Reaktoren zu bauen. Die Technologie wurde in den USA bereits in den 60er Jahren erforscht. Da sie aber keinen Plutoniumabfall produziert, wurde sie sehr rasch wieder fallen gelassen. Der militärisch-industrielle Komplex, der mitunter auch den Energiemarkt kontrolliert, brauchte das Plutonium um seine A-Bomben zu bauen. Aus diesem Grund wurde das hocheffiziente und umweltfreundliche Thorium zu Gunsten des Urans fallengelassen. Traurig aber wahr ...
Thorium ist darüber hinaus ziemlich günstig. Um den ganzen Strom aus den Schweizer Kernkraftwerken durch Thorium-Reaktoren zu ersetzen, wären pro Jahr etwa drei Tonnen Thorium nötig. Bei einem Weltmarktpreis von 60 Dollar pro Kilogramm könnte damit mit rund 200'000 Franken die Schweiz für ein Jahr versorgt werden. Uran ist im Gegensatz dazu rund fünf mal teurer (zudem braucht die Erzeugung der gleichen Menge Strom mehr Uran, wegen der geringeren Umwandlungseffizienz), Tendenz steigend.

Thorium ist im Gegensatz zu Uran sauber, effizient und billig. Es ist zu gut um in unserem System marktfähig zu werden. Dennoch argumentieren immer noch viele Menschen damit, dass wir Fortschritt und Wohlstand unserem System verdanken würden. Dieses naive Argument wird am Beispiel des Thoriums widerlegt. Unser System ist weder an den Menschen noch an deren Komfort und Wohlstand interessiert. In einem anderen System, wie der ressource-based Economy, gäbe es kein Welthungerproblem und sehr wahrscheinlich auch keine Ressourcenkriege.


https://www.legitim.ch/single-post/2017/…00-Jahre-fahren
Es gibt Besserwisser, die niemals begreifen, daß man Recht haben und doch ein Idiot sein kann ;) :omg

Für den Inhalt, Bildrechte und Anhänge des Beitrages um (Dienstag, 26. September 2017, 12:34 Uhr) liegt die Verantwortung gemäß §7 Abs. 2 TMG , allein beim Verfasser zerrix.


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DerBelz

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Dienstag, 26. September 2017, 13:33

Klingt abgefahren. :D
Aber wenns funktioniert, warum nicht? Alles besser als diese bekloppten Akkus, die das Auto bei Zeiten wertlos machen. :gut
Ab dem Punkt wo das Kraftwerk im Auto sitzt, sage ich nix mehr gegen Elektro. Die Motoren sind Spitze.

Für den Inhalt, Bildrechte und Anhänge des Beitrages um (Dienstag, 26. September 2017, 13:33 Uhr) liegt die Verantwortung gemäß §7 Abs. 2 TMG , allein beim Verfasser DerBelz.


Brixton

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Dienstag, 26. September 2017, 13:40

:lool

Die Seite ist ja nicht unbedingt für ihren seriösen Qualitätsjournalismus bekannt. Beim goldenen Aluhut sind die auf jeden Fall ganz weit vorn mit dabei. :pp

Auf der Seite ist nichmal ein Impressum zu finden (zumindest habe ich keins gefunden und ich hab gerade echt gesucht).

Krude Verschwörungstheorien, sonst nichts. Eine Auswahl die ich gerade kurz über deren FB und Website gefunden habe?
  • 9-11 Maschine in Penselvania war leer
  • Angela Merkel hat Genmeist genehmigt um mit einem empfängisverhütenden Gen die Menschheit nach dem Plan irgendeiner Organisation auf unter 500 mio zu reduzieren
Und so weiter.
Die Thorium Theorie geistert schon seit Monaten durch irgendwelche Verschwörergruppen und Seiten. Thorium ist ein hoch interessanter Stoff, der allerdings keinesfalls viel besser oder toller ist als Uran oder Plutonium, sondern genauso Vor- und Nachteile hat.
Wer da mal was seriöses lesen will:
http://scienceblogs.de/wasgeht/2015/05/1…-und-was-nicht/

Zitat

Über Thorium wird viel gesprochen und tatsächlich hat es einige sehr
nützliche Eigenschaften. Schon die Tatsache, dass es vier mal so häufig
wie Uran ist (etwa so häufig wie Blei) und als Nebenprodukt der
Gewinnung von seltenen Erden anfällt, macht es verlockend.

Aber leider werden ihm auch wundersame Eigenschaften angedichtet, die
es gar nicht hat. Es soll darum gehen, welche Eigenschaften Thorium als
Ausgangsstoff für den Betrieb eines Kernreaktors im Vergleich zu Uran
hat. Alles weitere wird in späteren Blogbeiträgen und in den Kommentaren
diskutiert.

Also schauen wir uns die Sache mal an. Soviel sei vorweg gesagt: Es ist wirklich gut, aber keine Magie.

Welche Reaktoren sind für Thorium geeignet?

Der größte Mythos in Diskussionen über Thorium, den man bitte nicht
weiter verbreiten sollte und ihm auch aktiv widersprechen sollte, ist
der Mythos vom “Thorium Reaktor”. Jeder Kernreaktor lässt sich auch mit
Thorium betreiben, manche etwas besser, manche etwas schlechter. Es gibt
keine Reaktortechnik, die nur aufgrund der Benutzung von Thorium dem
Reaktor ganz spezielle Spezialeigenschaften verleihen würde, nur weil
sie mit Thorium statt Uran funktioniert. Das heißt aber auch, dass man
keine speziellen Spezialreaktoren braucht, um Thorium benutzen zu
können.

Alle Reaktorenkonzepte, die als Thoriumreaktoren bezeichnet werden,
funktionieren genauso auch mit Uran und Plutonium und umgekehrt. Auch
die Flüssigsalzreaktoren, die fast immer im Zusammenhang mit Thorium
genannt werden, wurden mit Uran und Plutonium betrieben. Über
Reaktorkonzepte werde ich demnächst schreiben.

Nichts davon sollte wirklich überraschen. Denn was ist das erste das
passieren muss, damit Thorium zum Reaktorbrennstoff wird? Man verwandelt
es in Uran, genau genommen Uran-233. Denn Thorium kommt in der Natur
nur als Thorium-232 vor und ist nicht spaltbar. (Sehr kleine Mengen von
Thorium-230 entstehen beim Zerfall von Uran-238. Aber die spielen hier
keine größere Rolle.)

Wie macht man Thorium spaltbar?

Das alles funktioniert nach genau dem gleichen Prinzip wie die
Verwandlung von Uran-238 in Plutonium-239. Das jeweilige Atom fängt ein
Neutron ein und wird zum nächsthöheren Isotop. Beim Thorium wird aus
Th-232 das Isotop Th-233. Das ist nicht stabil und zerfällt zu
Protactinium-233. Auch das Pa-233 ist nicht stabil und zerfällt
irgendwann zu dem gewünschten U-233. Der letzte Prozess hat eine
Halbwertszeit von fast einem Monat. Das ist etwa zehn mal so lang wie
bei der Entstehung von Pu-239.

(Das war nur ein Problem während des
Manhattenprojekts, weil es die Untersuchung der Eigenschaften von
Uran-233 sehr viel langsamer machte. Wäre es schneller gegangen, hätte
man schneller herausgefunden, dass Thorium als Ausgangsmaterial für
Atombomben schlecht geeignet ist. Zu dem Thema Thorium im
Manhattenprojekt hat jemand in den USA eine Masterarbeit
verfasst. Sie gibt einen guten Überblick, zitiert im Anhang hunderte
Seiten von Originalquellen aus der Zeit und ist eine echt lohnende und
lesenswerte Fleißarbeit.)

Das Prinzip beim Thorium ist das gleiche, aber die Details
unterscheiden sich. Th-232 hat einen fast drei mal so großen
Neutronenquerschnitt wie Uran-238. (7,3 barn und 2,7 barn) Wenn eine
bestimmte Zahl Neutronen eine Menge Th-232 durchdringt, werden drei mal
so viele Neutronen absorbiert wie im Fall von Uran-238. Es gehen dadurch
weniger Neutronen bei der Erzeugung von U-233 verloren, als bei der
Erzeugung von Plutonium-239.

Das eigentliche Problem bei Pu-239 ist aber, dass es mit langsamen
Neutronen nicht sonderlich gut spaltbar ist. Zwar entstehen bei der
Spaltung von Pu-239 im Schnitt etwa 3 Neutronen, aber Pu-239 wird nur in
2 von 3 Fällen auch durch ein Neutron gespalten. Sonst wird es zu nicht
spaltbarem Pu-240 und das Neutron ist verloren.

Insgesamt bleiben damit zu wenige Neutronen übrig, wenn man in so
einem Reaktor das gesamte Uran-238 in Pu-239 verwandeln nud spalten
will. Denn ein Neutron braucht man, um das nächste Atom in der Kette zu
spalten. Dann gehen unweigerliche einige Neutronen verloren: an die
Spaltprodukte, das Kühlmittel, die Strukturen im Reaktor, die
Steuerstäbe, einige entkommen dem Reaktor auch ganz und gar. Das macht
statistisch pro Spaltung vielleicht 0,2-0,4 Neutronen aus, aber das
reicht schon. Denn wir hatten von Anfang an nur 2 Neutronen und haben
schon 1,2-1,4 Neutronen verloren. Man bräuchte aber wenigstens noch 1,0
Neutronen um das durch Kernspaltung verlorene spaltbare Atom durch ein
neu erzeugtes zu ersetzen.

Druckwasser und Siedewasserreaktoren haben deswegen eine Brutquote
von nur etwa 0,6. Der EPR verliert weniger Neutronen und wird eine Quote
von 0,8 erreichen. Nur Reaktoren, die Neutronen nicht so stark
abbremsen, können so viel Pu-239 aus U-238 erzeugen, wie sie im Betrieb
verbrauchen. Mit Thorium ist das anders.

Uran-233 wird in 91,2% aller Fälle von langsamen Neutronen gespalten,
nicht nur in 66% der Fälle. Dadurch fällt es weniger ins Gewicht, dass
bei der Spaltung im Schnitt nur 2,5 Neutronen entstehen und nicht 3
Neutronen wie bei Pu-239. Denn es bleiben pro Spaltung noch 2,28
Neutronen übrig und nicht nur 2. Das reicht gerade noch, um mit einem
effizienten Reaktor so viel U-233 im Betrieb zu erzeugen wie er
verbraucht. Das wurde zwischen 1977 und 1982 zum ersten Mal mit dem Shippingport Reaktor getan – einem einfachen Druckwasserreaktor.

Uran-233 ist aber im Nachteil im Vergleich zu Plutonium-239, wenn man
nicht-moderierte Reaktoren benutzt. Mit schnelleren Neutronen steigt
die Chance Pu-239 zu spalten ebenso in die Nähe von 100%. Bei der
Spaltung mit schnellen Neutronen werden auch noch mehr Neutronen frei.
Für die Transmutation einiger Isotope im Atommüll ist das sehr
praktisch, weil man dadurch mit einem relativ kleinen Reaktor die
Isotope aus mehreren großen Reaktoren transmutieren kann. Ein
moderierter Reaktor mit Thorium und Uran-233 hätte dafür nicht genug
Neutronen übrig.

Die Frage ist aber: Braucht er das?

Was ist mit Atommüll?

Thorium-232 ist in einer Hinsicht ein anderer Stoff als Uran-238 – es
ist die Zahl 232. Diese Zahl ist weit weg von der Zahl 239, mit der die
größten Probleme bei der Endlagerung entstehen. Natürlich ist nicht die
Zahl selbst das Problem, sondern die Stoffe die dahinter stehen.
Plutonium-239 braucht hunderttausende Jahre, bis es vollständig zerfällt
und Pu-240 ist mit einer Halbwertszeit von 6500 Jahren statt 24.000
auch nicht viel schneller. Nicht zu sprechen von den Problemen mit den
Stoffen die darüber anfangen.

Wenn Uran-233 ein Neutron einfängt, wird es nur in 8,8% der Fälle
nicht gespalten. Dann bleibt ein Uran-234 Atom zurück, das nicht
spaltbar ist. Aber Uran-234 hat eine sehr gute Chance, ein weiteres
Neutron einzufangen und zu Uran-235 zu werden. Der Neutronenquerschnitt
liegt bei 100 barn, im Vergleich zu 2,7 Barn für Uran-238 oder 7,3 Barn
für Thorium-232. Es wird sich also nicht anreichern, sondern zu
spaltbarem Uran-235 werden. Uran-235 wird nur in 12% der Fälle nicht
gespalten, so dass am Ende nur etwa 1% der ursprünglichen Menge
Thorium-232 zu Uran-236 verwandelt wird.

Der Uran-Plutonium Kreislauf hat ohne die Verwendung von
nicht-moderierten Reaktoren ein grundsätzliches Problem: Irgendwann
reichern sich so viele nicht spaltbare Plutonium Isotope an, dass man
den Kreislauf mit moderierten Reaktoren nicht mehr schließen kann.
Danach braucht man einen schnellen Brüter oder zumindest einen Reaktor,
der die Neutronen weniger abbremst als es beispielsweise Druckwasser-
und Siedewasserreaktoren tun.

Bei der Verwendung von Thorium als Ausgangsmaterial sind diese Mengen
aber immer klein genug um langfristig kein größeres Problem für die
Kettenreaktion darzustellen. Sie können also immer “mitgeschleift”
werden, bis sie einmal in eine spaltbare Form gebracht sind und
gespalten werden. Oder es kommt zwischendurch zu einem Alpha-Zerfall und
das Spiel fängt 4 Plätze weiter unten wieder von vorne an. Pu-238 würde
beispielsweise wieder zu Uran-234.

Die Aufarbeitung und das Schließen des Kreislaufes ist mit Thorium
ein weitaus kleineres Problem. Weil von Anfang an viel weniger der
problematischen Actinide vorkommen, kann es auch nur zu einer kleineren
Verunreinigung der Spaltprodukte mit Actiniden kommen. Weil es immer
wieder für Verwirrung sorgt, bleibt aber noch ein Problem zu klären.

Henne oder Ei – Woher kommt U-233?

Weil Thorium an sich kein Reaktorbrennstoff ist, muss es zunächst mit
Hilfe von anderen Stoffen erbrütet werden. Tatsächlich ist das schon
geschehen. Es gibt gewisse Vorräte an U-233, sonst hätte man den
Shippingportreaktor nie so betreiben können, wie man es tat. Man könnte
auch jederzeit einzelne Brennstäbe in einem Reaktor durch Stäbe aus
reinem Thorium austauschen und warten, bis sich durch die Neutronen das
U-233 von allein gebildet hat.

Man kann aber auch von der reinen Lehre abweichen und Thorium mit
angereichertem Uran oder Plutonium mischen. Besonders die letzte Option
ist interessant. Denn meistens wird Plutonium für die Nutzung in
Brennstäben wieder mit Uran vermischt. Das hat den Nachteil, dass aus
dem Uran-238 noch mehr Plutonium-239 wird, von dem ein Drittel zu noch
mehr Pu-240 wird. Wenn man hingegen Thorium mit Plutonium vermischt,
entsteht während des Reaktorbetriebs Uran-233 statt Pu-239. Dadurch kann
der Verlust von spaltbarem Plutonium für den Betrieb des Reaktors zu
einem großen Teil wieder ausgeglichen werden, ohne dass mehr Plutonium
entsteht. Das wäre auch ein wichtiger Schritt um einen größeren Teil des
Plutoniums aus Wiederaufbereitungsanlagen in vorhandenen Reaktoren
benutzen zu können.

Solche Brennstäbe müssen aber zuerst lizensiert und noch haben sie
keine Lizenz. Zur Zeit befinden sich eine Reihe von Brennstäben dieser
Art in einem Testreaktor in Norwegen.
Allerdings dauert der Test mehrere Jahre und bevor er nicht erfolgreich
abgeschlossen ist und die Brennstäbe untersucht wurden, kann es keine
Lizenz dafür geben.
Größtes Problem, warum es bisher nicht genutzt wurde erklärt der Autor noch in einem Kommentar:

Zitat



Die Spaltprodukte von U-232 sind auch keine sonderlich anderen als
die anderer spaltbarer Stoffe. (Wobei U-232 nur in 50% der Fälle
gespalten wird und sonst U-233 daraus wird.) Mit der Reaktorsicherheit
hat das überhaupt nichts zu tun, zumal Uran nicht sehr mobil ist. Das
Problem wären die exakt gleichen Gamma-Strahler wie in jedem
Kernreaktor, allen voran Cs-134 und Cs-137.

Bei U-232 treten allerdings harte Gammastrahler in der Zerfallskette
auf, dadurch wird das aus Thorium gewonnene Uran sehr viel schwieriger
zu handhaben als hoch angereichertes Uran-235 oder waffenfähiges Pu-239
und durch die hohe Alpha-Aktivität entstehen durch Verunreinigungen mit
leichten Elementen viele Neutronen, was es für den Zweck noch schlechter
macht.


Es ist schlicht schwieriger zu handhaben und war bisher ineffizienter.

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Cool (26.09.2017)

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