Čínský thoriový reaktor

Čína provozuje experimentální thoriový reaktor, který nepotřebuje k chlazení vodu. Jaderný reaktor chlazený roztavenou solí spotřebovává jako palivo thorium namísto uranu. Čína zdůrazňuje zejména jeho bezpečnost, protože roztavená sůl se při styku se vzduchem rychle ochlazuje a tuhne, čímž se zamezí i při nepravděpodobné nehodě jakýkoli potenciální únik radiace do okolního prostředí. Prototyp reaktoru funguje již od září 2024. Připraví cestu pro výstavbu prvního komerčního reaktoru, jehož spuštění se plánuje na rok 2030.

Tajné zařízení, v němž byl thoriový reaktor spuštěn v červnu 2024, je ukryto v poušti Gobi na severu země poblíž mongolských hranic. Dokáže udržitelně vyrábět 2 MW tepelné energie (tedy zhruba 600 kW elektrické energie) – dost na napájení až 2 000 domácností. Letos na jaře vědci v thoriovém experimentálním jaderném reaktoru poprvé vyměnili palivo za provozu.

Princip

Thoriové reaktory jsou typem reaktoru s roztavenou solí (MSR), které – jak název napovídá – rozpouštějí zdroj paliva do roztavené soli, která může fungovat zároveň jako chladivo i jako palivová směs. Namísto použití palivových tyčí fungují reaktory s roztavenou solí tak, že se thorium při teplotách nad 600 °C rozpustí v kapalné fluoridové soli. Když jsou v reaktoru atomy thoria bombardovány neutrony s vysokou energií, transformují se na uran-233, štěpitelný izotop uranu, který se následně štěpí a uvolňuje energii a další neutrony. Tím se spustí řetězová reakce, při níž se teplo uvolňuje do směsi thoria a soli. Ta poté předá svou tepelnou energii v dalším okruhu plynu, který pohání plynovou turbínu, a klasickým způsobem se vyrobí elektřina.

Vzhledem k tomu, že tento typ reaktoru nevyžaduje vodu, bude schopen provozu v pouštních oblastech. První komerční reaktor bude umístěn v pouštním městě Wuwei a čínská vláda plánuje postavit další reaktory v řídce osídlených pouštích a pláních západní Číny a také až 30 v zemích zapojených do čínské iniciativy „Pás a stezka“ – globálního investičního programu, v jehož rámci Čína investuje do infrastruktury 70 zemí. Čínská vláda považuje export jaderné energie za klíčovou součást programu Pás a stezka. Využití jaderné energie se již stalo státní strategií a export jaderné energie pomůže optimalizovat exportní obchod a uvolnit domácí kapacitu pro špičkovou výrobu.

Thorium

Stříbřitý radioaktivní kov pojmenovaný po severském bohu hromu je mnohem levnější a hojnější než uran a nelze jej snadno použít k výrobě jaderných zbraní. Ložiska thoriových rud jsou v Austrálii, Indii, Skandinávii, USA, Číně, Brazílii, Indonésii a Kanadě. Thorium je pro Čínu obzvláště atraktivní, protože nedávno na svém území objevila obrovské množství tohoto prvku. Národní geografický průzkum zjistil, že země má podle některých odhadů dostatek tohoto materiálu k uspokojení svých energetických potřeb na 60 000 let, informoval deník South China Morning Post.

Výhody thoria

Thoriové reaktory jaderné vědce již dlouhou dobu velmi lákají. Téměř veškeré vytěžené thorium (v periodické tabulce chemických prvků jen dvě místa vlevo od uranu), je thorium-232, izotop, který se dá využít v jaderných reakcích. Naproti tomu u uranu tvoří štěpitelný izotop uran-235, používaný dnes v tradičních jaderných reaktorech, pouze 0,72 % celkového vytěženého uranu. Výhody thoria tím ale nekončí. Produkty štěpné reakce uranu-235 zůstávají vysoce radioaktivní až 10 000 let a zahrnují plutonium-239, klíčovou složku jaderných zbraní. Naproti tomu hlavním produktem štěpení thoria je izotop uran-233, který lze použít dále jako palivo v reaktorech, a řada dalších vedlejších produktů s průměrným poločasem rozpadu pouhých 500 let.

Koncept není nový

Koncept reaktoru s roztavenou solí byl poprvé navržen v roce 1946 jako součást plánu předchůdce amerického letectva na vytvoření nadzvukového proudového letadla s jaderným pohonem. Experiment a mnoho dalších, které následovaly – včetně experimentálního reaktoru v Národní laboratoři Oak Ridge v Tennessee, který fungoval mnoho let – však narazily na problémy. Praskliny v trubkách způsobené horkou solí generovaly korozi. Štěpnou reakci bylo obtížné udržet bez přidání uranu. Výzkum thoria byl zastaven. Po rozhodnutí USA vsadit v jaderné energetice plně na uran, byl tento raný výzkum později odtajněn a čínští vědci jej využili pro současný projekt.

„Čína nyní vede v jaderných inovacích“, uvedl vedoucí vědec projektu Xu Hongjie na setkání 8. Dubna 2025 v Čínské akademii věd.  „USA nechaly svůj výzkum veřejně dostupný a čekaly na správného nástupce. Tím nástupcem jsme byli my,“ řekl Xu na schůzce, jak informoval South China Morning Post s odvoláním na Guangming Daily. V návaznosti na klasickou Ezopovu bajku dodal: „Králíci někdy dělají chyby nebo zleniví. Tehdy se želva chopí své šance.“

Zatím není jasné (Čína je skoupá na detailní informace), jak se čínským vědcům po šedesáti letech podařilo technické problémy vyřešit. Čínské úsilí je nejrozvinutějším z mnoha dalších nových pokusů o vytvoření thoriových reaktorů. V USA existuje projekt s názvem Natrium, v rámci kterého se plánuje výstavba pilotního závodu ve Wyomingu a který se těší finanční podpoře Billa Gatese a Warrena Buffetta.

Možnosti thoria zkoumá i Evropa

V Nizozemí probíhá průkopnický projekt SALIENT, který testuje materiály a technologie pro thoriové reaktory. Experiment je součástí vývoje reaktorů příští generace založených na roztavených solích (MSR – Molten Salt Reactors), poháněných právě thoriem. Projekt probíhá ve výzkumném institutu v Pettenu, kde vědci využívají místní reaktor s vysokým neutronovým tokem k roztavení vzorků thoria a jejich bombardování neutrony. Thorium se přemění na uran-233, který může udržet řetězovou štěpnou reakci a vyrábět energii. Dalším krokem je studium odolných slitin a materiálů, které musí přežít extrémní podmínky vysokých teplot a koroze. Cílem experimentu je nejen ověřit možnosti využití thoria jako paliva, ale také najít efektivní způsoby nakládání s odpadem z těchto reaktorů.

Budoucnost je v malých reaktorech

„Malé reaktory mají významné výhody, pokud jde o účinnost, flexibilitu a hospodárnost,“ napsal Yan Rui, profesor fyziky na Šanghajském institutu aplikované fyziky, a jeho kolegové v článku o projektu publikovaném 15. července v časopise Nuclear Techniques. „Mohou hrát klíčovou roli v budoucím přechodu na čistou energii. Očekává se, že malé reaktory budou v příštích několika letech široce nasazeny.“ Komerční reaktor, který má po tomto experimentálním následovat, bude vysoký cca 3 metry a široký cca 2,5 metru a bude schopen generovat 100 MW elektřiny, což stačí k zásobování 100 000 obyvatel.

Čína se musí velmi snažit

Nový reaktor je součástí snahy čínského prezidenta Si Ťin-pchinga dosáhnout uhlíkové neutrality Číny do roku 2060, uvádí tým Šanghajského institutu aplikované fyziky, který prototyp vyvinul. Čína v současnosti přispívá 27 % k celkovým globálním emisím uhlíku, což je největší množství ze všech jednotlivých zemí a více než celý rozvinutý svět dohromady, uvádí zpráva americké společnosti Rhodium Group z roku 2019.

Zdroje: China to activate world's first 'clean' nuclear reactor in September

Chinese scientists makes nuclear power breakthrough using abandoned US research | Live Science