Torium – en studie ur ett kärntekniskt perspektiv

 

3 

 

Sammanfattning 

Institutionen för Kärnvapenfrågor vid Totalförsvarets Forskningsinstitut, FOI, har på 

uppdrag av Strålsäkerhetsmyndigheten, SSM, genomfört en studie om grundämnet 

torium med tonvikt på dess användning i kärnenergisammanhang. Torium är inte 

direkt användbart som kärnbränsle men ämnet kan under rätt omständigheter om-

vandlas till fissilt uran. Torium är ca fyra gånger så vanligt som uran i jordskorpan 

och i princip allt torium kan omvandlas till fissilt uran som i sin tur kan generera 

energi i reaktorer. Även jämfört med en kärnbränslecykel som omvandlar 

238

U till 

239

Pu i plutoniumdrivna reaktorer så skulle användandet av torium potentiellt kunna 

leda till en större energireserv. 

 

Rapporten ger en beskrivning av toriums egenskaper och förekomst samt dess an-

vändning utanför den kärntekniska industrin. Rapporten försöker även sammanfatta 

de för- och nackdelar som användandet av torium ger jämfört med traditionellt uran-

baserat kärnbränsle och de villkor som ställs på reaktorer och annan infrastruktur. I 

samband med detta presenteras en sammanställning av de toriumrelaterade reaktor-

försök som har genomförts i olika delar i världen. Omfattande härdberäkningar har 

genomförts för att utreda om det uran som framställs från torium kan användas i 

kärnvapensammanhang. 

 

Indiens planerade toriumprogram har studerats med fokus på genomförbarhet och 

teknisk relevans. Programmet är mycket ambitiöst men framför allt det andra steget 

– plutoniumdrivna s.k. fast breeder reactors som är tänkta att generera 

233

U i en 

heterogen konfiguration – av de tre stegen som beskrivs i rapporten är tekniskt tvek-

samt då det tillför relativt lite energi trots mycket dyra investeringar, samtidigt som 

det inte är nödvändigt ur en ren teknisk synvinkel. Det andra steget kan dock använ-

das för att förbränna plutonium av reaktorkvalitet och samtidigt producera pluto-

nium av vapenkvalitet. 

SSM 2013:03

---

 

4 

 

Summary 

The Department of Nuclear Weapons Related Issues at The Swedish Defence Re-

search Agency, FOI, as commissioned by the Swedish Radiation Safety Authority, 

SSM, conducted a study concerning the element thorium with emphasis on its nu-

clear applications. Thorium is not immediately useful as nuclear fuel but the element 

can be converted to fissile uranium under the right circumstances. The occurrence of 

thorium in the earth’s crust is four times as abundant as uranium, and theoretically 

all thorium could be converted to fissile uranium, which in turn could be used to 

generate energy in nuclear reactors. Compared to a nuclear fuel cycle converting 

238

U into 

239

Pu to be used in plutonium fuelled reactors, thorium could potentially 

lead to an even larger energy reserve. 

 

The report gives a description of thorium’s attributes and occurrence, and its appli-

cations outside the nuclear industry. The report also includes the pros and cons of 

using thorium compared to the traditional use of uranium to fuel nuclear reactors, 

and the requirements of infrastructure and nuclear reactor design. Also, a compila-

tion of the thorium reactor-related experiments that have been performed throughout 

the world is presented. Extensive reactor core simulations have been performed to 

investigate the usefulness of uranium bred in thorium reactors for nuclear weapon 

applications. 

 

India’s planned thorium reactor programme has been studied focusing on operability 

and technical relevance. The programme is very ambitious. However, especially 

concerning the second of the three stages – plutonium fuelled fast breeder reactors, 

designed to generate 

233

U in a heterogeneous configuration – is technically doubtful 

since it provides relatively small amounts of energy despite large investments, while 

not being necessary from a technical point of view. Nevertheless, the second stage 

could be used to consume reactor-grade plutonium while producing weapon-grade 

plutonium. 

 

 

SSM 2013:03

---

 

5 

 

1. Inledning 

Grundämnet torium upptäcktes 1829 av den svenske kemisten Jöns Jakob Berzelius 

och tillhör aktinidgruppen tillsammans med bland annat uran och plutonium. Torium 

är relativt vanligt förekommande i jordskorpan med en genomsnittlig halt

1

 på 39 

gram per ton (ppm) vilket är ca fyra gånger högre än halten uran. Torium har atom-

nummer 90 och är efter uran det tyngsta grundämne som förekommer naturligt i 

större mängder än spårmängder. Alla kända toriumisotoper är instabila och av de 27 

kända toriumisotoperna så utgör den vanligaste isotopen, 

232

Th med en halveringstid 

på 1,4∙10

10

 år

2

, i det närmaste 100 % av allt naturligt förekommande torium. Den 

näst vanligaste isotopen, 

230

Th, förekommer endast i spårmängder, har en halve-

ringstid på 75 400 år och bildas vid sönderfallet av tyngre aktinider. 

1.1. Förekomst 

De primära toriumförekomsterna sammanfaller ofta med uranförekomster där olika 

metalloxider bildar mineralet pechblände. De relativa halterna av uran och torium 

kan variera avsevärt från nästan rena uranoxider till nästan rena toriumoxider. I det 

senare fallet kallas mineralet torianit och har sammansättningen ThO

2

; den är dock 

mycket ovanlig. Nästan allt torium som framställs i dag kommer från sekundära 

förekomster, framför allt som biprodukt från brytning av den fosforbaserade minera-

len monazit vid framställning av titan, tenn och sällsynta jordartsmetaller

3

. De 

största toriumproducenterna är Australien, Brasilien och Sri Lanka. 

 

 

Figur 1:

 Monazitsand 

 

Eftersom det inte finns samma ekonomiska intresse för toriumbrytning som för 

uranbrytning har det inte genomförts lika omfattande studier av den globala före-

komsten av torium. De två större studier som har genomförts ger dessutom för vissa 

länder väldigt olika resultat. US Geological Survey, USGS, uppdaterar årligen sin 

                                                           

1

 Mineral Information Institute, http://www.mii.org/. 

2

 

232

Th sönderfaller genom den så kallade toriumkedjan som via ett antal relativt snabba sönderfall, där vissa 

isotoper är gammastrålande, avslutas i den stabila isotopen 

208

Pb. 

3

 Mineral Commodity Summaries, U.S. Geological Survey Publications, 2002. 

SSM 2013:03

---