Čína úspěšně testuje thoriový reaktor s roztavenou solí. Získá rozhodující náskok?

Thorium (Th, protonové číslo 90) je radioaktivní, stříbřitě bílý kovový prvek z řady aktinoidů, který je hojnější než uran a má velmi dlouhý poločas rozpadu. Díky své schopnosti přeměnit se na štěpný uran-233 v reaktorech je považován za potenciální palivo pro jadernou energetiku. Teoreticky může generovat výrazně více energie než uran, což by mohlo v budoucnu umožnit kompaktnější reaktory s delšími provozními cykly.

Vývoj reaktoru TMSR-LF1

Výstavba reaktoru TMSR-LF1 o výkonu 2 MWt začala v září 2018 a její dokončení bylo plánováno na rok 2024. Podle dostupných informací byla dokončena již v srpnu 2021. V srpnu 2022 získal Šanghajský institut aplikované fyziky (SINAP) od Ministerstva ekologie a životního prostředí souhlas s uvedením reaktoru do provozu. Provozní povolení bylo reaktoru uděleno v červnu 2023 a první kritičnosti – trvalé reakce – dosáhl 11. října 2023.

 

TMSR-LF1 používá palivo obohacené na méně než 20 % uranu-235, má zásobu thoria přibližně 50 kg a konverzní poměr přibližně 0,1. Používá se úrodná vrstva fluoridu lithného-berylia (FLiBe) s 99,95 % Li-7 a palivo je tetrafluorid uranu (UF₄).

Milník v thoriové technologii

„V říjnu 2024 byla dokončena thoriová přístavba reaktoru s roztavenou solí, čímž se stala první na světě, kde byl zřízen unikátní reaktor s roztavenou solí a platforma pro výzkum palivového cyklu thoria a uranu," uvedl Šanghajský institut aplikované fyziky.

 

Dne 1. listopadu institut oznámil, že reaktor TMSR-LF1 dosáhl první konverze thoriového a uranového jaderného paliva.

 

„Toto je poprvé, co byla získána mezinárodní experimentální data poté, co bylo thorium zavedeno do reaktoru s roztavenou solí, což z něj činí jediný funkční reaktor s roztavenou solí na světě, který úspěšně začlenil thoriové palivo," uvedl institut. „Tento milník poskytuje základní technologickou podporu a proveditelná řešení pro rozsáhlý vývoj a využití zdrojů thoria v Číně a vývoj pokročilé jaderné energetické systémy čtvrté generace."

Výhody reaktorů s roztavenou solí

Zástupkyně ředitele Šanghajského institutu aplikované fyziky Li Qingnuan vysvětlila klíčový rozdíl oproti konvenčním reaktorům: „Od dosažení kritického stavu 11. října 2023 reaktor s roztavenou solí na bázi thoria neustále generuje teplo prostřednictvím jaderného štěpení."

 

Zatímco konvenční tlakovodní reaktory vyžadují pravidelné odstávky a otevření horního krytu tlakové nádoby pro výměnu jaderného paliva, reaktor s roztavenou solí na bázi thoria používá kapalné palivo. Jaderné palivo je rovnoměrně rozpuštěno v chladicím médiu z roztavené soli a cirkuluje s ním, což umožňuje doplnění paliva bez odstavení reaktoru.

 

„Tato konstrukce nejen zlepšuje využití paliva, ale také výrazně snižuje produkci radioaktivního jaderného odpadu, což je jedna z výhod reaktorů s roztavenými solemi na bázi thoria," dodala Li Qingnuan.

Plány do budoucna

„Dalším krokem institutu je urychlení technologických iterací a inženýrské transformace s cílem dokončit demonstrační projekt reaktoru s roztavenou solí na bázi thoria o výkonu 100 MWt a dosáhnout demonstračních aplikací do roku 2035," uvedl ředitel Šanghajského institutu aplikované fyziky Dai Zhimin.

Historický kontext a globální výzkum

Prototyp reaktoru s roztavenou solí byl již postaven v roce 1954 v rámci amerického výzkumného projektu, který měl za cíl vyvinout bombardér s dlouhým doletem poháněný jaderným pohonem.

 

V současné době neexistují důkazy, které by naznačovaly, že by thorium bylo předmětem záměrné „informační blokády". I když se někdy, jak už to u přelomových novinek bývá, tvrdí opak.

 

Proč se thorium v minulosti dostalo na druhou kolej, pravděpodobně vysvětluje fakt, že uranový cyklus – zejména produkce plutonia-239 ve standardních reaktorech – umožňoval vývoj jaderných zbraní. Thorium sice produkuje štěpný uran-233, ale ten se obtížněji zneužívá pro zbrojní výrobu.

 

Výzkum thoriových reaktorů aktivně probíhá v mnoha zemích – vedle Číny zejména v Indii, kde rovněž mají velké zásoby thoria. České a australské firmy společně vyvíjejí jaderný reaktor, v němž by se jako štěpný materiál používal prvek thorium, uvedl v roce 2011 list Australian Mining.

Srovnání s Copenhagen Atomics

Dánská společnost Copenhagen Atomics pracuje na vlastním konceptu thoriového reaktoru s roztavenou solí, její projekt je však stále ve fázi výzkumu a vývoje. Čínský úspěch s funkčním experimentálním reaktorem představuje v současnosti vedoucí pozici v této technologii.

 

Thorium je poměrně hojný prvek. Podle zprávy zveřejněné v čínském časopise Geological Review by pouhých pět let těžby z jediného dolu ve Vnitřním Mongolsku poskytovalo dost thoria k pokrytí energetických potřeb amerických domácností na více než jeden tisíc let. Při plném využití by mohl důlní komplex Bayan Obo vyprodukovat jeden milion tun thoria – dost na zásobování Číny palivem na 60 000 let, odhadují zatím optimisticky někteří výzkumníci.

 

Martin Kváča, sinolog a pedagog

 

Úvodní foto: Midjourney