Thorium được nhà nghiên cứu hoá học người Thuỵ Điển Jons Jakob Berzelius phát hiện ra năm 1828 và được đặt tên là Thor – thần sấm sét Bắc Âu. Trong năm 1989, Gerhard Carl Schmidt và Marie Curie cùng phát hiện ra thorium là kim loại phóng xạ.

Thorium xuất hiện trong đất và đá, là một chất thải trong khai thác đất hiếm từ cát monazite, có thể mang lại những hứa hẹn quan trọng là một nhiên liệu thay thế cho uranium trong lĩnh vực năng lượng hạt nhân.

Khi mà tiêu thụ năng lượng toàn cầu tăng lên, thorium đang được xem xét là một lựa chọn có thể thay thế urani để cung cấp điện hạt nhân dồi dào và an toàn với một chi phí hợp lý. Ví dụ, Ấn Độ đã quan tâm đến năng lượng hạt nhân nguồn thorium từ nhiều thập kỷ. Lò phản ứng nghiên cứu Kamini 30 kWth sử dụng U-233, thu hồi từ nhiên liệu ThO₂ được chiếu xạ trong một lò phản ứng khác, khởi động trong năm 1996 gần thành phố Kalpakkam. Lò phản ứng được xây dựng gần ngay lò phản ứng thử nghiệm tái sinh nhanh 40 MWt, ThO₂ được chiếu xạ trong lò phản ứng tái sinh này.

Thorium đang được nghiên cứu
Câu hỏi thorium hoạt động như thế nào để tạo ra năng lượng đã được trả lời trong năm 2013, khi một công ty tư nhân Na Uy, Thor Energy, bắt đầu sản xuất ra điện năng tại lò phản ứng thử nghiệm của Công ty ở Halden, Na Uy với thorium.

“Đây là bước đi cơ bản đầu tiên trong tiến triển thorium”, Oystein Asphjell, CEO của Thor Energy, nói với hãng tin Reuters.

Công ty hạt nhân khổng lồ Westinghouse, một đơn vị của Toshiba, là một thành viên của một tổ hợp quốc tế do Thor Energy lập ra để đầu tư và quản lý các cuộc thí nghiệm.

Là một công ty đang nghiên cứu sử dụng thorium làm nhiên liệu hạt nhân,Thor Energy đã lập ra một tổ hợp quốc tế với chức năng đầu tư tài chính và quản trị các cuộc thí nghiệm thorium. Một trong những thành viên của tổ hợp là không ai khác hơn là Westinghouse, một công ty được lập ra để sản xuất năng lượng hạt nhân.

Nhưng Thor Energy không chỉ là công ty tham gia nghiên cứu xem liệu thorium có thể là nguồn quan trọng thay thế uranium trong công nghiệp năng lượng hạt nhân. Các công ty từ Mỹ, Australia và Cộng hoà Czech cũng đang thiết kế lò phản ứng thorium và nghiên cứu những khía cạnh khác nhau của công nghệ năng lượng sử dụng thorium. Tuy nhiên, Thor Energy là công ty đầu tiên bắt đầu sản xuất năng lượng bằng thorium.

Năng lượng thorium hoạt động như thế nào?
Không giống như uranium, thorium không thể tách ra để tạo ra một phản ứng dây chuyền hạt nhân, nó không phân hạch. Tuy nhiên, nếu nó bị bắn phá bằng các neutron từ một nhiên liệu phân hạch, như uranium-235 hoặc plutonium-239; hạt nhân thorium hấp thụ các neutron dư thừa, các neutron được điều tiết có thể tạo ra U-233, một đồng vị phân hạch mà loại đồng vị này không tồn tại trong tự nhiên. U-233 này giải phóng đủ năng lượng để kích hoạt gia tốc phân tử, cộng thêm phần dư thừa có thể chạy một nhà máy điện.

Đây là một quá trình phức tạp, bao gồm những cơ chế muối nóng chảy trong lò phản ứng (MSR) so với lò phản ứng nước áp lực trong quá trình đốt cháy thorium, nhưng phản ứng như mô tả ở trên là điều hấp dẫn chủ yếu của thorium, và hứa hẹn về nguyên tắc sử dụng thorium.

Thorium so với uranium
Thorium là một lựa chọn hấp dẫn thay thế uranium đối với nhiều quốc gia. Nó vừa rẻ lại có nhiều hơn uranium, giá cả urani sẽ tăng khi phản ứng dữ dội từ thảm hoạ Fukushima nguội dần đi. Còn có những lợi ích khác từ thorium. Trong một phản ứng hạt nhân phát điện bằng thorium, hầu hết thorium tự bị tiêu tán hết, như vậy sẽ ít chất thải hơn, phần lớn chất thải còn lại không nguy hại trong 30 năm. Hiện nay, nguyên liệu chất thải hạt nhân nguy hại nhất phải được lưu giữ trong suốt 10.000 năm. Ngoài ra, một tấn thorium tương đương với 200 – 250 tấn urani xét về hiệu quả trong một lò phản ứng nước nhẹ hoặc nước nặng, tương đương 3,5 triệu tấn than.

Việc chiết tách thorium ít tốn kém hơn so với chiết tách urani tính theo đơn vị năng lượng, bởi vì thorium hiện diện với mật độ cao hơn so với các kim loại khác xét về trọng lượng. Thorium cũng có đặc tính khác thường: gần như không thể sử dụng được vào làm vũ khí hạt nhân vì nó không chứa đồng vị phân hạch. Như vậy thorium cũng giải quyết những vấn đề cấm phổ biến vũ khí hạt nhân vì những nhà máy điện hạt nhân từ nguồn nhiên liệu thorium chỉ sản sinh ra một lượng nhỏ plutonium không đủ để chế tạo vũ khí hạt nhân.

Sự nguy hại của uranium, càng được nhấn mạnh khi xẩy ra thảm hoạ Fukushima, thường khiến các nhà phân tích và những người khác coi thorium một cách nghiêm túc hơn. Vì bản thân thorium không phân hạch, phản ứng có thể được dùng trong trường hợp khẩn cấp. Các nghiên cứu và khuyến nghị sử dụng thorium cho thấy có thể cho phép các quốc gia như Iran và Bắc Triều Tiên có được điện hạt nhân mà không gây lo ngại là các nước này bí mật phát triển vũ khí hạt nhân.

Thorium cũng có thể được sử dụng cùng với phát điện hạt nhân bằng urani thông thường, nghĩa là một ngành công nghiệp thorium phồn thịnh có thể không cần thiết làm cho urani lỗi thời.

Tìm kiếm thorium ở đâu
Thorium hiện diện với lượng nhỏ trong đất và đá bất cứ nơi nào, và người ta ước tính thorium có nhiều gấp ba đến bốn lần uranium, thông thường đất chứa hàm lượng trung bình khoảng 6 phần triệu (ppm) của thorium (ngoài ra, thorium có tiềm năng năng lượng gấp 200 lần so với urani). Trữ lượng lớn thorium được tìm thấy ở Trung Quốc, Australia, Mỹ, Thổ Nhĩ Kỳ, Ấn Độ và Na Uy. Còn thì thorium xuất hiện dưới dạng dấu vết ở bất cứ nơi nào.

Cục Địa chất Mỹ đã lập một báo cáo các nguồn tài nguyên thorium ở Mỹ. Thorium được tìm thấy tại các tụ khoáng mạch biểu sinh, các tụ khoáng hàm lượng thấp và các tụ khoáng sa khoáng và cát đen. Thorium có thể được tìm thấy ở Montana, Idaho, Colorado, Carolinas, Florida và Georgia. Đây là một phạm vi rộng lớn có thể thăm dò, phát triển và khai thác thorium.

Tất nhiên, Mỹ không phải là quốc gia duy nhất có trữ lượng thorium lớn. Các nước khác nêu ở trên cũng có nguồn tài nguyên này lớn để các công ty năng lượng và khoáng sản quyết đinh phát triển tài nguyên thorium trong nước họ.

Ở Australia, Cục Địa chất (Geoscience Australia) ước tính tài nguyên monazite của nước này khoảng 5,2 triệu tấn. Với hàm lượng thorium trung bình 7%, thì có khoảng 340.000 tấn thorium trong tài nguyên monazite. Ngoài ra, Geoscience Australia cho biết nguồn tài nguyên tại Nolans Bore, cách Alice Springs 135km về phía tây bắc chứa 60.600 tấn ThiO2 (khoảng 53.300 tấn thorium); tụ khoáng khác, Toongi, cách Dubbo ở New South Wales 30 km về phía Nam chứa khoảng 35.000 tấn thorium. Với ba tụ khoáng này, Australia đã có tới 452.300 tấn thorium.

(Nguồn: tapchicongthuong.vn)