ماهو البترول القادم ”  الثوريوم  “

الثوريوم عنصر كيميائي أساسي في الطبيعة، مثل الحديد واليورانيوم، ويتواجد في الجدول الدوري تحت الرمز Th وله العدد الذري 90، وهو فلز يتميز بنشاط إشعاعي طفيف، ولذلك يستخدم كبديل طبيعي لليورانيوم في تشغيل محطات توليد الطاقة الكهربائية .

عند تعرض الثوريوم للنيوترونات، يتحول إلى نظائر مختلفة من اليورانيوم، ويعرف النظير النهائي الناتج باليورانيوم U-233. يمكن لليورانيوم U-233 أن ينشط وينقسم بسهولة ويطلق طاقة، كما أنه يمتص النيوترونات. لذلك، يعتبر الثوريوم مصدرا غنيا بالطاقة، بينما يعتبر اليورانيوم U-233 مصدرا للطاقة الانشطارية.

اكتشاف الثوريوم

تم اكتشاف عنصر الثوريوم عن طريق عالم المعادن النرويجي مورتن ثورن إيسمارك في عام 1828، وقد أطلق عليه الكيميائي السويدي جو جاكوب بيرزيليوس اسم THOR. وفي عام 1997، قامت وزارة الطاقة الأمريكية بتمويل الأبحاث في مجال وقود الثوريوم، وهناك أبحاث أخرى بدأت في عام 1996 من قبل الوكالة الدولية للطاقة الذرية لدراسة استخدام مفاعلات الثوريوم .

نظرا لأن الثوريوم يتكون من عنصر طبيعي في الأرض ويمتلك نفس خصائص الطاقة التي يتمتع بها اليورانيوم، فقد أصبح محل اهتمام العلماء والدراسات المكثفة بينه وبين اليورانيوم من حيث الأمان وتوفير الطاقة في نفس الوقت.

حيث أثبتت بعض الدراسات الحديثة حول مصادر الطاقة ما يلي :

الثوريوم هو واحد من العناصر الطبيعية الصديقة للبيئة

كل المصادر الحالية للطاقة في العالم هي سبب للتلوث.

يمكن استخلاص نترات الثوريوم من حفرة عمقها 12 قدمًا فقط.

_ أفضل الاستثمارات حاليا هي كيفية تحويل نترات الثوريوم إلى طاقة.

تكفي أربعة غرامات فقط من الثوريوم لتلبية احتياجات الولايات المتحدة من الطاقة لمدة عام كامل.

لا حاجة لوجود مناجم لاستخراج الثوريوم.

يجب إيقاف استخدام اليورانيوم النووي بسبب آثاره الضارة الكبيرة.

يمكن للثوريوم أن ينتج كمية كبيرة وآمنة من الوقود النووي.

يمكن استخدام الثوريوم 200 مرة أفضل من استخدامنا لليورانيوم حاليًا.

– الفحم هو من المعادن الرخيصة جدا، ولكن استخدامه يؤدي إلى فقدان حوالي 13 ألف وظيفة في الولايات المتحدة الأمريكية كل عام .

تؤدي الفحم إلى وفاة أكثر من 100 ألف مواطن سنويًا في الصين.

تولي الصين اهتمامًا بحثيًا وماديًا كبيرًا في تطوير إنتاج الطاقة من الثوريوم.

يتعين بناء مفاعلات ثوريوم آمنة لمكافحة ظاهرة الاحتباس الحراري .

تسعى الصين إلى استخدام طاقة الثوريوم للتخلص من تلوث الهواء .

_ يرون العلماء الأمريكيون أن العمل مع الصين في هذا المشروع ضروري.

علماء أمريكيون مستعدون للتفاوض على مقايضة البترول بالثوريوم.

يتوقع العلماء استخراج 5 ألاف طن من الثوريوم سنويًا، وهذه الكمية تكفي لتوفير الطاقة لكل العالم لمدة عام كامل .

مميزات استخدام الثوريوم  كمصدر للطاقة

تعمل المفاعلات التي تستخدم الثوريوم على ما يعرف بدورة وقود الثوريوم-اليورانيوم (Th-U). وغالبية المفاعلات النووية الموجودة أو المقترحة تستخدم اليورانيوم المخصب (U-235) أو إعادة تصنيع البلوتونيوم (بو-239) كوقود في دورة اليورانيوم والبلوتونيوم، ويتم استخدام الثوريوم بكميات قليلة فقط. يمكن نظريا أن تتسع التصاميم الحالية والمستقبلية للثوريوم.

تسمح دورات الثوريوم حصريا بالمفاعلات الحرارية، حيث يتم إطلاق المزيد من النيوترونات لكل نيوترون ممتص في الوقود في نوع تقليدي (حراري) من المفاعل. وهذا يعني أنه في حالة إعادة معالجة الوقود، يمكن تزويد المفاعلات بالوقود دون تعدين أي U-235 إضافي لتعزيز التفاعلات، مما يعني أن موارد الوقود النووي على الأرض يمكن تمديدها بأمرين من الحجم دون بعض تعقيدات المفاعلات السريعة، وربما يكون التكاثر الحراري هو الأنسب لمفاعلات ملح المنصه .

دورة الوقود Th-U لا تؤدي إلى تشعيع اليورانيوم 238، وبالتالي لا تنتج ذرات من البلوتونيوم والأمريكوم والكوريوم وغيرها. هذه المواد هي مصدر قلق صحي رئيسي للنفايات النووية طويلة الأجل الناتجة عن اليورانيوم. وبالتالي، فإن نفايات Th-U ستكون أقل سمية على المدى الزمني الطويل الذي يتجاوز 10،000 عام.

يتوفر الثوريوم بكميات أكبر في قشرة الأرض مقارنة باليورانيوم، حيث يتركز بنسبة 0.0006٪ مقابل 0.00018٪ لليورانيوم (3.3 مرات). وعلى الرغم من أن هذا يشيع الاستشهاد به كفائدة رئيسية، إلا أنه عند التحقق من الاحتياطيات المعروفة من الثوريوم القابل للاستخراج اقتصاديا بالمقارنة مع اليورانيوم، يتبين أنهما تقريبا متساويان. كما تم اكتشاف كميات كبيرة من اليورانيوم المذاب في مياه البحر، بينما الثوريوم يوجد بنسبة 86000 مرة أقل.

إذا انتشرت دورات الوقود المغلقة على نطاق واسع، فإن هذه الفائدة لن تكون ذات صلة لأن دورات الوقود Th-U و U-Pu ستستمر لفترة طويلة تصل إلى عشرات الآلاف من السنين، وستظل صالحة للاستخدام حتى في العصر الحديث.

سلبيات عنصر الثوريوم

لا توجد حتى الآن خبرات كافية فيما يتعلق بالتعامل مع الثوريوم كمصدر بديل للطاقة .

يعد استخدام الثوريوم كوقود أمرا أكثر صعوبة بعض الشيء. يتم ذوبان ثاني أكسيد الثوريوم عند درجات حرارة أعلى بـ 550 درجة من ثاني أكسيد اليورانيوم التقليدي، وبالتالي، يتطلب إنتاج وقود صلب عالي الجودة درجات حرارة عالية جدا. بالإضافة إلى ذلك، يعد الثوريوم عنصرا خاما تماما، مما يجعل عملية المعالجة الكيميائية صعبة. ولا يتعلق ذلك بالمفاعلات التي تعمل بوقود سائل والتي تم مناقشتها في الأسفل.

الثوريوم المشع يشكل خطورة أكبر على المدى القصير، حيث ينتج دورة Th-U بشكل ثابت بعض U-232 الذي يتحلل إلى Tl-208، والذي يحتوي على انحلال أشعة غاما بطاقة 2.6 ميجا إلكترون فولت، ويسبب Bi-212 أيضا مشاكل، ومن الصعب جدا حماية الأشعة الغاما هذه، مما يتطلب معالجة أو إعادة معالجة الوقود المستهلك بتكلفة أعلى.

الثوريوم وU-Pu لا يعملان في مفاعل سريع، وعلى الرغم من أن U-233 يعد وقودًا ممتازًا في الطيف الحراري، فهو يتراوح بين U-235 وPu-239 في الطيف السريع، ولذلك فإن الثوريوم ليس مثاليًا للمفاعلات التي تتطلب اقتصادًا نيوترونيًا ممتازًا.