مع احتدام المنافسة في قطاع الطاقة النووية عالميًا، يعود معدن الثوريوم ليحتل مركز الاهتمام كخيار واعد يحمل إمكانيات كبيرة لمستقبل الطاقة، فعلى الرغم من وفرته النسبية، ظل الثوريوم لعقود طويلة مهمشًا في السباق النووي، خاضعًا لاعتبارات اقتصادية وسياسية هيمنت فيها خيارات الوقود الأخرى، وعلى رأسها اليورانيوم.
هذا ويعتبر الثوريوم بديل محتمل لليورانيوم في صناعة الطاقة النووية، مستفيدًا من خصائصه الفريدة وتوافره، منذ اكتشافه في عام 1828 على يد الكيميائي السويدي “يونس ياكوب بيرسيليوس”، أثار الثوريوم اهتمام العلماء بخصائصه المميزة، خاصة كونه أكثر وفرة من اليورانيوم بثلاثة أضعاف تقريبًا.
ما هو معدن الثوريوم؟
الثوريوم عنصر فلزي فضي اللون يتميز بنشاط إشعاعي ضعيف ويوجد بكميات ضئيلة في الصخور والتربة، ونظيره الوحيد المستقر طبيعيًا هو الثوريوم-232، يتميز هذا النظير بتحلله البطيء جدًا، حيث يبلغ عمره النصفي ثلاثة أضعاف عمر الأرض، وينتج عنه كميات قليلة من نظائر أخرى قبل أن يتحول في النهاية إلى الرصاص-208.
على الرغم من أن الثوريوم-232 ليس وقودًا نوويًا مباشرًا لأنه يحتاج إلى محفز للانشطار، إلا أنه يعتبر مادة خصبة للانشطار، فعند امتصاصه للنيوترونات، يتحول إلى اليورانيوم-233 القابل للانشطار والذي يمكن استخدامه كوقود نووي، ويعد معدن المونازيت، الذي قد يحتوي على نسبة كبيرة من فوسفات الثوريوم، المصدر الرئيسي لهذا العنصر، ويتركز بشكل خاص في الرسوبات الشاطئية، وتعتبر الهند صاحبة أكبر الاحتياطيات العالمية المعروفة منه.
موارد المونازيت العالمية
تقدر الموارد العالمية من معدن المونازيت بحوالي 16 مليون طن، ويتركز الجزء الأكبر منها، حوالي 12 مليون طن، في الرمال المعدنية الثقيلة على سواحل الهند الجنوبية والشرقية، ومع ذلك، فإن حجم الاستخراج الحالي للمونازيت في الدول المنتجة مثل الهند والبرازيل وفيتنام وماليزيا لا يتجاوز 10 آلاف طن سنويًا.
في ظل عدم وجود استخراج تجاري واسع النطاق للمعادن الأرضية النادرة، يظل إنتاج الثوريوم كمنتج أساسي غير اقتصادي، وبينما تفتقر البيانات المعلنة عن إنتاج الصين من المونازيت والثوريوم إلى الشفافية، يشير تقرير مشترك صادر عام 2014 إلى أن استخراج الثوريوم كمنتج ثانوي خلال معالجة المونازيت لاستخلاص العناصر الأرضية النادرة يعتبر حاليًا الخيار الأكثر واقعية لإنتاج هذا العنصر.
احتياطيات معدن الثوريوم العالمية
تشير أحدث تقديرات هيئة المسح الجيولوجي الأميركية إلى أن الموارد العالمية المعروفة والمحتملة من الثوريوم تبلغ حوالي 6.4 مليون طن، تتوزع على قارات مختلفة، وتأتي الهند في مقدمة الدول المالكة لهذه الاحتياطيات بكمية تقدر بـ 850 ألف طن، تليها البرازيل بنحو 630 ألف طن، بينما تمتلك كل من أستراليا والولايات المتحدة احتياطيات مماثلة تقريبًا تصل إلى 600 ألف طن لكل منهما.
وقد تناول تقرير آخر صادر عن الوكالة الدولية للطاقة الذرية ووكالة الطاقة النووية التابعة لمنظمة التعاون الاقتصادي والتنمية تقديرات لموارد الثوريوم في دول أخرى، من أبرزها:
* مصر: 380 ألف طن.
* تركيا: 374 ألف طن.
* فنزويلا: 300 ألف طن.
* كندا: 172 ألف طن.
* روسيا: 155 ألف طن.
* جنوب أفريقيا: 148 ألف طن.
* الصين: 100 ألف طن.
* النرويج: 87 ألف طن
* غرينلاند: 86 ألف طن.
* فنلندا: 60 ألف طن.
* السويد: 50 ألف طن.
* كازاخستان: 50 ألف طن.
* دول أخرى: 1.725 مليون طن.
الصين تعلن العثور على ثوريوم بكميات هائلة
وفي تطور لافت، كشفت الصين مؤخرًا عن اكتشاف احتياطيات ضخمة من معدن الثوريوم تقدر بمليون طن داخل منجم بايان أوبو في منطقة منغوليا الداخلية، وهو ما قد يكفيها لتوليد الطاقة الكهربائية لمدة تصل إلى 60 ألف عام وفقًا للتقديرات.
استخدام الثوريوم كوقود نووي
يمكن استخدام الثوريوم في دورة الوقود النووي في سبعة أنواع رئيسية من المفاعلات النووية، بما في ذلك:
* مفاعلات الماء الثقيل.
* المفاعلات عالية الحرارة والمبردة بالغاز.
* مفاعلات الماء المغلي.
* مفاعلات الماء المضغوط.
* المفاعلات سريعة النيوترونات.
* مفاعلات الملح المنصهر.
* المفاعلات المعتمدة على المسرعات.
شهدت العقود الماضية العديد من التجارب الهامة لاستخدام وقود الثوريوم في إنتاج الكهرباء عبر أنواع مختلفة من المفاعلات، اعتمدت هذه التجارب في الغالب على استخدام اليورانيوم عالي التخصيب (HEU) كمحفز للانشطار، وهو أمر لم يعد مقبولًا في الوقت الحالي لأسباب تتعلق بالانتشار النووي.
أبرز التجارب باستخدام الثوريوم
* مفاعل الثوريوم عالي الحرارة في ألمانيا (AVR) الذي عمل بين عامي 1983 و 1989 بقدرة 300 ميغاواط.
* مفاعل بيتش بوتوم التجريبي (Peach Bottom) الذي عمل في الولايات المتحدة بين عامي 1967 و 1974 بقدرة 40 ميغاواط، ومفاعل “فورت سانت فرين” التجاري (Fort St. Vrain) الذي عمل بين عامي 1976 و 1989 بقدرة 330 ميغاواط في الولايات المتحدة أيضًا.
* مفاعلات الماء الثقيل الهندية التي أجرت تجارب على استخدام وقود الثوريوم.