Jabarkan Dalam reaktor nuklir dari Protaktinium

Dua isotop protaktinium utama, 231Pa dan 233Pa, dihasilkan dari torium dalam reaktor nuklir; keduanya tidak diinginkan dan biasanya dihilangkan, sehingga menambah kerumitan desain dan operasi reaktor. Secara khusus, 232Th melalui reaksi (n,2n) menghasilkan 231Th yang dengan cepat (waktu paruh 25,5 jam) meluruh menjadi 231Pa. Isotop terakhir, meski bukan limbah transuranik, memiliki waktu paruh yang panjang selama 32.760 tahun dan merupakan kontributor utama radiotoksisitas jangka panjang dari bahan bakar nuklir bekas.

Protaktinium-233 terbentuk setelah penangkapan neutron oleh 232Th. Ia selanjutnya meluruh menjadi uranium-233 atau menangkap neutron lain dan mengubahnya menjadi uranium-234 nonfisil. 233Pa memiliki waktu paruh yang relatif panjang yaitu 27 hari dan penampang lintang yang tinggi untuk penangkapan neutron (disebut "racun neutron"). Jadi, alih-alih meluruh dengan cepat menjadi 233U yang berguna, sebagian kecil 233Pa yang signifikan diubah menjadi isotop nonfisil dan mengonsumsi neutron, menurunkan efisiensi reaktor. Untuk menghindari hal ini, 233Pa diekstraksi dari zona aktif reaktor garam cair torium selama pengoperasiannya, sehingga hanya meluruh menjadi 233U. Hal ini dicapai dengan menggunakan kolom bismut cair setinggi beberapa meter dengan litium terlarut di dalamnya. Dalam skenario yang disederhanakan, litium secara selektif mereduksi garam protaktinium menjadi logam protaktinium yang kemudian diekstraksi dari siklus garam cair, dan bismut hanyalah pembawa. Ia dipilih karena titik leburnya yang rendah (271 °C), tekanan uapnya yang rendah, kelarutannya yang baik untuk litium dan aktinida, dan ia tidak bercampur dengan halida cair.