Historický moment: Jadrový reaktor prvýkrát doplnený palivom za chodu

Čínskym vedcom sa vôbec po prvýkrát podarilo doplniť palivo v jadrovom reaktore na tórium bez toho, aby ho museli odstaviť. Tento prelomový krok predstavuje významný posun smerom k efektívnejšej a bezpečnejšej nízkouhlíkovej energetike. Experimentálny reaktor s roztavenou soľou na báze tória dokázali vedci z Číny priebežne dopĺňať tekutým palivom, čo podľa hlavného výskumníka Sü Chung-ťieho posúva Čínu na čelo svetových inovácií v jadrovej energetike.

Tóriové reaktory nie sú úplnou novinkou – prvé prototypy vznikli už v 50. rokoch v USA, ktoré sa však následne sústredili na uránové reaktory. Američania neskôr odtajnili výsledky svojho skorého výskumu tória a práve naň nadviazali čínski odborníci. „USA nechali svoj výskum voľne prístupný, akoby čakal na následovníka. My sme sa ním stali,“ vyhlásil Sü na aprílovom stretnutí Čínskej akadémie vied. V duchu Ezopovej bájky prirovnal situáciu k závodu zajaca a korytnačky – kým „zajac“ poľavil, trpezlivá „korytnačka“ využila príležitosť.

Samotný experimentálny reaktor je umiestnený v prísne tajnom komplexe uprostred púšte Gobi na severe Číny a do siete bol pripojený už v júni 2024. Dokáže stabilne generovať 2 MW elektrického výkonu – to postačuje približne pre 2 000 domácností a je to zhruba dvojnásobok minima, aké sa považuje za hranicu pre plnohodnotné malé energetické zdroje. Dôležitejší než samotný výkon je však prelom v technológii: reaktor pracuje na princípe roztavenej soli, v ktorej je rozpustené tórium slúžiace ako palivo. Vedci tak mohli palivo dopĺňať priamo počas chodu, bez nutnosti odstavovať reaktor – to doteraz nebolo možné v žiadnom jadrovom reaktore.

^{Zdroj Foto: Oak Ridge National Laboratory/US Department of Energy}

Ako funguje tóriový „soľný“ reaktor? V tzv. tóriovom MSR reaktore (Molten Salt Reactor) sa namiesto pevných palivových článkov používa tekuté palivo: tórium rozpustené v roztavenej zmesi soli, ktorá zároveň slúži aj ako chladiaci médium. Palivová zmes sa v reaktore zohrieva na teplotu okolo 600 °C. Po ostreľovaní neutrónmi v jadre reaktora sa tórium postupne premieňa na urán-233, ktorý sa štiepi a uvoľňuje teplo využiteľné na výrobu elektriny.

Výhodou tejto technológie je okrem iného výrazne vyššia bezpečnosť – keďže palivo je už v kvapalnom stave, nehrozí klasická havária v podobe roztavenia aktívnej zóny. V prípade úniku sa roztavená soľ jednoducho ochladí a stuhne, čím sa zabráni rozsiahlej kontaminácii. Katastrofy ako Černobyľ či Fukušima by pri tóriových reaktoroch nemali nastať. Tóriové reaktory taktiež vyprodukujú podstatne menej rádioaktívneho odpadu než bežné reaktory na urán.

Zaujímavosťou je, že odpad z tradičných jadrových elektrární môže dokonca poslúžiť ako surovina – v reaktoroch s roztavenou soľou je možné spotrebovať niektoré vysokoaktívne zvyšky uránového paliva. Tórium má aj praktickú výhodu v podobe dostupnosti: v zemskej kôre je ho približne tri razy viac než uránu a jeho ťažba je jednoduchšia. Aj z tohto dôvodu sa o tóriových cykloch uvažuje ako o perspektívnej ceste k udržateľnej jadrovej energetike.

Čína už dlhšie plánuje uviesť do praxe plnohodnotnú tóriovú elektráreň a tento prototyp predstavuje dôležitý krok. Krajina produkuje takmer 27 % svetových emisií oxidu uhličitého a prezident Si Ťin-pching deklaroval cieľ dosiahnuť uhlíkovú neutralitu do roku 2060. Tórium je lákavým pomocníkom na dosiahnutie tohto cieľa aj preto, že Čína nedávno objavila rozsiahle domáce ložiská tohto prvku. Podľa štátneho geologického prieskumu by čínske zásoby tória mohli pokryť energetické potreby krajiny na desaťtisíce rokov dopredu.

Myšlienka reaktorov s roztavenou soľou pritom siaha až do roku 1946, keď americké letectvo hľadalo spôsob, ako postaviť jadrom poháňané lietadlo. Prvé experimenty však sprevádzalo množstvo technických ťažkostí – roztavená soľ silno korodovala materiály reaktora – a projekt bol okolo roku 1954 ukončený.

Odvtedy sa viaceré výskumné tímy k tóriu vracali, no slabá prirodzená rádioaktivita tohto prvku komplikovala dosiahnutie udržateľnej reťazovej reakcie. Ako sa Číne podarilo tieto problémy prekonať, zatiaľ nie je jasné; podľa Sü Chung-ťieho za tým stojí najmä vytrvalosť. „V jadrovom odvetví neexistujú rýchle víťazstvá. Treba mať strategickú výdrž – venovať sa jedinej veci 20 či 30 rokov,“ povedal vedec.

Zdroj: Live Science

^{Zdroj Foto: depositphotos.com.}