Využití thoria v jaderné energetice

V roce 2006 Kirk Sorensen – hlavní jaderný technolog společnosti Teledyne Brown Engineering se sídlem v Hunstville v Alabamě – na svém blogu Energie z thoria napsal, že není obtížné si představit, že by celá planeta byla „poháněna“ thoriem. Jak se v souvislosti s tenčícími se zásobami jiných energetických surovin ukazuje, tento energetický zdroj se může skutečně dostat ke slovu.

Sorensen navrhuje stavět reaktory, které by místo uranu nebo plutonia používaly v přírodě se vyskytující thorium. I když thoriová technologie není dosud plně vyvinuta a od konvenčních reaktorů se odlišuje; příznivci tvrdí, že by thoriové reaktory byly vůči problémům, které zničily fukušimské reaktory, imunní. Navíc by produkovaly méně radioaktivních odpadů než reaktory konvenční.

Výhody thoriového paliva a thoriových reaktorů

· Thorium se v přírodě vyskytuje ve větším množství než uran (cca 3krát více).

· Srdcem thoriového reaktoru s kapalným fluoridovým palivem LFTR (Liquid Fluoride Thorium Reactor) je aktivní zóna zaplněná thoriem obsaženým v roztavené soli fluoridu lithia při teplotě několika set stupňů Celsia. Podobně jako je tomu u uranu 235, je thorium radioaktivní a štěpitelné, takže uvolňuje jak teplo, tak neutrony. K odstartování jaderných reakcí je však nutno přidat malé množství uranu 233.

· Neutrony narážejí na atomy thoria a přeměňují je na další ²³³U, který se dále štěpí a produkuje více neutronů. Jedná se o kontinuální proces přeměny thoria na uran 233, jeho spalování a produkování nového ²³³U.

· Thorium představuje jednu z mnoha cest ke zvýšení bezpečnosti jaderných reaktorů.

· Protože se k chlazení nepoužívá voda, existuje mnohem menší riziko explozí vodíku.

· Kapalné palivo snižuje objem radioaktivních odpadů. V konvenčních uranových reaktorech musí být pevné palivové tyče odstraněny z aktivní zóny dlouho předtím, než se uranové palivo zcela využije a než se produkty radioaktivního štěpení zcela rozpadnou. Naproti tomu kapalné palivo může být využíváno do doby, než se veškeré radioaktivní komponenty zcela spotřebují nebo rozpadnou na neradioaktivní nebo krátce žijící odpadní produkty.

· Fluoridové soli nejsou hořlavé.

· Jaderná energie na bázi thoria představuje nejlepší způsob boje proti změně klimatu. Podle Roberta Barlowa z University of Manchester neposkytnou obnovitelné zdroje energie tolik energie, kolik jí lidstvo bude potřebovat.

Problémy thoriového paliva

· U fluoridových solí je problém v tom, že jsou vysoce korozivní, takže je třeba používat speciální materiály. V experimentálním reaktoru s roztavenými solemi v Oak Ridge National Laboratory (ORNL) se v letech 1965 až 1969 používala antikorozní nikl‑molybdenová slitina označovaná jako Hastelloy N, která však na konci období stejně zkorodovala.

· Ačkoliv reaktory LFTR spálí většinu vyprodukovaného odpadu, přesto neodstraní všechen. Proto bude třeba pro některé dlouhožijící radioaktivní odpady vybudovat bezpečné úložiště.

· Jaderný inženýr Pavel Cvetkov z Texas A and M University in Colege Station zdůraznil, že mnohé nastíněné bezpečnostní výhody reaktorů LFTR budou muset být ještě podrobněji vyhodnoceny.

Foratom připravuje studii využitelnosti

V prosinci 2010 schválila Evropská jaderná agentura Foratom 1 milion EUR na vypracování studievyužití thoriového reaktoru. Aby bylo možné manipulaci s kapalným fluoridovým palivem prakticky prokázat, uskuteční se v počáteční fázi experimenty a výpočty týkající se fluoridových solí. Cílem studie, která bude ukončena v roce 2013, bude položit projektu LFTR teoretické základy dříve, než budou zahájeny vlastní práce v Laboratory of Subatomic Physics and Cosmology v Grenoblu. Účastníci projektu doufají, že seženou dostatek finančních prostředků na výstavbu prototypového reaktoru.

Na výzkumu využití thoriového paliva pracují i jiné země. V lednu 2011 oznámila čínská akademie věd, že v rámci širšího plánu rozvoje vědy a techniky uvolnila finance na vývoj thoriového reaktoru s roztaveným palivem. S thoriovým palivem v jeho pevné formě pro využití v konvenčních reaktorech již dlouho experimentuje také Indie. Disponuje totiž velkými zásobami thoriových rud, zatímco její zásoby uranu jsou poměrně malé.

Zkrácený překlad podle: David Shiga: Rescuing nuclear power. New Scientist, 2011, č. 2805, s. 8‑11.