Tóriummal vetne véget az orosz urántól való függőségének az USA

Még 2022 márciusában – nem sokkal az ukrajnai orosz invázió után – Joe Biden, az Egyesült Államok 46. elnöke aláírta azt a rendeletet, amely megtiltotta az orosz olaj, a cseppfolyósított földgáz, valamint a szén behozatalát az USA-ba. Igaz, hogy ezt a tilalmat tették felelőssé a globális energiaárak emelkedéséért – az Európai Unió által bevezetett szankciókkal együttesen –, a valóságban az amerikai finomítók nem jártak rosszabbul, mivel Oroszország az amerikai nyersolajimportnak mindössze a 3 százalékát szállította. 

Az Egyesült Államok hosszú időn keresztül nagymértékben támaszkodott az orosz uránra, 2021-ben például annak mintegy 14 százalékát és a dúsítási szolgáltatásainak a 28 százalékát importálta Oroszországból. Úgy tűnik, hogy ez a tendencia egyelőre változatlan, annak ellenére, hogy Zelenszkij tavaly az ukrajnai zaporizzsjai erőmű közelében történt orosz lövöldözést követően az orosz uránimport betiltására szólította fel az Egyesült Államokat és a nemzetközi közösséget. Az amerikai vállalatok évente több mint 1 milliárd dollárt küldenek az orosz állami nukleáris ügynökségnek, a Roszatomnak, és csak 2023 első negyedévében további 411,5 millió dollár értékben importáltak dúsított uránt. 

A nyugati kormányok nyilvánvaló okokból elkerülték a Roszatom szankcionálását. Az orosz uránra való túlzott támaszkodásuk azonban óriási kockázattal jár, mivel a legtöbb közműszolgáltató csak körülbelül 18 hónapnyi üzemanyagkészletet tart, ami azt jelenti, hogy a nukleáris ágazatuk összeomlással nézne szembe, ha Putyin hirtelen úgy döntene, hogy beszünteti az urán exportját. 

Az amerikai urándúsító üzem – amely egyébként a Manhattan-terv keretében üzemanyagot szállított Amerika első atombombáihoz – bővítési tervei segíthetnek az országnak megoldani a nukleáris problémáit. Az új-mexikói Eunice-ban található 5 milliárd dolláros Urenco üzemben több száz hatalmas centrifuga működik, amely szuperszonikus sebességgel pörög, hogy leválassza az atomerőművek üzemanyagának előállításához szükséges uránizotópokat. Az Urenco, amely az Egyesült Államok dúsított urán iránti keresletének mintegy harmadát fedezi, jelenleg 15 százalékkal növeli a termelést, mivel a nyugati atomreaktor-flotta nukleárisenergia-termelésének a korszerűsítésére törekszik. 

Karen Fili, a cég amerikai leányvállalatának a vezérigazgatója szerint az új-mexikói létesítmények tervezett bővítése 2027-re fejeződik be, ami az anyavállalat európai felfutásával együtt elegendő lenne a Roszatom amerikai piaci részesedésének fedezésére. 

A Kreml, ahogy az várható volt, gúnyolódott az erőfeszítésen, és úgy utasította el azt, mint „Frankenstein szörnyetegének megteremtésére tett kísérletet”. Szerintük Európa történelmi kísérletei, amelyek arra irányultak, hogy a dúsított urán integrált ellátási láncát távoli régiókban lévő egyedi egységekkel építsék ki, soha nem voltak sikeresek. 

Mi lehet az urán alternatívája? 

Mindeközben a Biden-adminisztráció aktívan kutat az urán alternatívái után. 

Mivel az amerikai kormányzat azt a célt tűzte ki, hogy 2035-re 100 százalékban szén-dioxid-mentes energiát érjen el, az atomenergia valószínűleg továbbra is kulcskérdés marad. Az atomenergiának nagy lendületet adna, ha jelentős technológiai áttörést érnének el az urán tóriummal való helyettesítésében a reaktorokban. A közvéleményt valószínűleg sokkal könnyebb lenne megnyerni a veszélyes urán eltávolítása iránt. 

Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma (DOE), a Texas A&M Nukleáris Mérnöki és Tudományos Központja, valamint az Idahói Nemzeti Laboratórium (INL) a chicagói székhelyű Clean Core Thorium Energy (CCTE) vállalattal együttműködve új tóriumalapú nukleáris üzemanyagot fejlesztett ki, amelyet ANEEL-nek neveztek el. Az ANEEL (Advanced Nuclear Energy for Enriched Life – Fejlett nukleáris energia a dúsított életért) a tórium és a „nagy mennyiségű, alacsonyan dúsított urán” (High Assay Low Enriched Uranium – HALEU) szabadalmaztatott kombinációja, amely a magas költségeket és a mérgező hulladékok problémáját kívánja megoldani (a tóriumot legalább kis mennyiségű hasadóanyaggal kell párosítani, mivel önmagában nem képes természetes módon hasadóanyaggá válni).  

Az ANEEL és az amerikai reaktorokban jelenleg használt urán közötti fő különbség az urándúsítás szintje. A legfeljebb 5 százalékos urán-235 dúsítása helyett az új generációs reaktorok akár 20 százalékos dúsítású üzemanyagot igényelnek. A CCTE néhány évvel ezelőtt megkezdte a meglévő reaktortervek átalakítását, hogy azokban ANEEL-üzemanyagot használhassanak, amely a vállalat előrejelzése szerint már 2024-ben kereskedelmi forgalomba kerülhet. Eközben két évvel ezelőtt az Egyesült Államok Nukleáris Szabályozási Bizottsága (NRC) jóváhagyta a Centrus Energy kérelmét, hogy az Ohio állambeli Piketonban található dúsító létesítményében HALEU-t állítson elő. 

Az ANEEL másik fő előnye, hogy sokkal nagyobb, 55 ezer MWd/T (azaz megawattnap per tonna üzemanyag) nagyságrendű üzemanyagégési sebességet tud elérni, szemben a nyomottvizes reaktorokban használt természetes urán üzemanyag 7000 MWd/T értékével. Ez lehetővé teszi, hogy az üzemanyag sokkal tovább maradjon a reaktorokban, ami jóval hosszabb időközöket jelent az üzemanyag-utántöltés céljából történő leállítások között. Például az indiai Kaiga Unit-1 és a kanadai Darlington PHWR blokk tartja a megszakítás nélküli üzemelés világrekordját 962, illetve 963 nappal. 

A tóriumalapú tüzelőanyag más kulcsfontosságú előnyökkel is jár. Az egyik legnagyobb az, hogy a sokkal nagyobb üzemanyagégés több mint 80 százalékkal csökkenti a plutóniumhulladékot. A plutónium felezési ideje rövidebb, körülbelül 24 ezer év, szemben az urán-235-ösével, amelyé valamivel több mint 700 millió. A plutónium már kis dózisban is erősen mérgező, sugárbetegséghez, rákhoz és gyakran halálhoz vezet. Továbbá a tóriumnak alacsonyabb az üzemi hőmérséklete és magasabb az olvadáspontja, mint a természetes uránnak, így alapvetően biztonságosabb és ellenállóbb a magolvadással szemben. 

A földkéregben több mint kétszer annyi tórium található, mint urán, és Indiában is négyszer nagyobb mennyiségben fordul elő. A tórium az uránhoz hasonlóan a tengervízből is kinyerhető, így szinte kimeríthetetlen mennyiség áll rendelkezésre belőle. 

Viszont csakúgy, mint a kritikus ásványi anyagok esetében, itt is az lesz a kérdés – ha bebizonyosodik, hogy a tórium valóban kiválthatja az uránt –, hogy az Egyesült Államoknak lesz-e elegendő kapacitása. A tórium, igaz, hogy négyszer-ötször gyakoribb a földkéregben, mint az urán, de ezek a lelőhelyek nem csak amerikai területen vannak – igaz, az Egyesült Államokban is találhatók. A föld egész tóriumtartaléka nagyjából 1,5 és 2 millió tonna közé tehető, és a legjelentősebb lelőhelyek olyan országokban vannak, mint India, Törökország, Ausztrália, Dél-Afrika, Kanada, Norvégia és Brazília. 

Címlapfotó: shutterstock

Kapcsolódó cikkünk:

További cikkeinket, elemzéseinket megtalálja a makronom.hu oldalon.