I když by si to mnozí jádrofobové jistě přáli, jaderná energetika ještě rozhodně nepatří do starého železa. Postupně se objevují různá vylepšení jaderných reaktorů a jedním z nich je i palivo v podobě thoria. Thorium je dnes považováno za velmi slibný zdroj štěpného materiálu.
Jádra atomů thoria-238 jsou pouhými alfa-zářiči, takže nemohou vyvolat štěpnou reakci. Když ale zachytí vysokoenergetický neutron, tak se mohou přeměnit na uran-233 a to už je štěpná jízda. Veliká výhoda thoria je v tom, že i když se to možná nezdá, tak se v přírodě vyskytuje několikrát častěji než uran. Za zmínku stojí i to, že uran-233 ve štěpném reaktoru vytváří oproti dnes běžně používanému uranu-235 méně dlouhodobě radioaktivního odpadu.
Nevýhoda thoria, alespoň z jistého úhlu pohledu, spočívá v tom, že jaderná energetika byla vždy těsně spjatá s vývojem jaderných zbraní. Tam se totiž prosazuje využití uranu a plutonia. Thorium zůstalo stát stranou. V současnosti se staví jen jeden experimentální reaktor na thorium, a to v indickém Kalpakkamu, od roku 2004. Jinak je výzkum thoria u ledu.
Nicméně, teď věří thoriu i v Nizozemí. Tamější výzkumný institut spustil první jaderný experiment za téměř půlstoletí, který je součástí vývoje reaktorů příští generace založených na roztavených solích (MSR, anglicky molten salt reactors), poháněných právě thoriem. Institut je součástí společnosti NRG (Nuclear Research & Consultancy Group) a sídlí v Pettenu v severním Nizozemí. Ve spolupráci s Evropskou komisí tam zahájili experiment SALIENT (Salt Irradiation Experiment).
Řada odborníků věří, že reaktory založené na roztavených solích jsou vhodné pro použití thoriového paliva. Tým NRG využije místní reaktor k roztavení vzorku thoria a ten pak bude bombardován neutrony. Thorium se změní v uran-233, a ten už může udržet řetězovou štěpnou reakci a vyrábět energii.
Další krokem pak bude studium velice odolných slitin a dalších materiálů, které mohou přežít šílené podmínky vysokých teplot a koroze v takovém reaktoru. Nakonec bude badatele NRG zajímat i to, jak je možné naložit s odpadem z reaktoru založeného na roztavených solích. Ten je sice relativně méně problematický, než u standardních reaktorů, stejně ale vyžaduje speciální zacházení. Není to jako recyklovat plastové pet lahve.
Pokud experiment SALIENT uspěje a Nizozemcům se povede otestovat potřebné materiály a technologie, tak se thoriové reaktory mohou stát reálnou energetikou. Nedávno se například ozval americký startup z Utahu, který prý také vyvíjí thoriový reaktor.
Znamená to, že jsme svědky počátku velkolepého návratu thoria na scénu? To se prý uvidí na konci roku, kdy by mělo být jasné, jestli experimentální reaktor v Kalpakkamu vyrobí nějakou energii. Jestli chceme klimaticky vstřícnou a spolehlivou technologii, tak thoriové reaktory by mohly být zajímavou volbou.
Video: Over NRG
Literatura
New Scientist 25. 8. 2017.
Rychlé jaderné reaktory a využití thoria v Indii
Autor: Vladimír Wagner (26.04.2009)
Jaderné reaktory IV. generace využívající roztavené soli
Autor: Vladimír Wagner (10.06.2010)
Budeme pohánět jaderné reaktory thoriem?
Autor: Stanislav Mihulka (07.11.2013)
Diskuze:
možné směry
Jan M.,2017-09-29 11:02:50
Těch možných směrů budoucí jaderné energetiky je více. Pokud pomineme fúzi, která je od uvedení do praxe ještě daleko, jsou to obecně rychlé reaktory. Nejdál s jejich vývojem jsou pravděpodobně Rusové, kteří již zvládli uvést do komerčního provozu rychlé sodíkem chlazení reaktory řady BN. Všechny ostatní projekty jsou zatím bohužel jen ve fází rozvoje, takže bůh ví kdy a jestli vůbec se tyto projekty podaří proměnit v komerční elektrárny.
Dalsi info
Jakub Chalupnik,2017-09-12 16:12:51
Na youtube se da najit spousta videi o tomhle typu reaktoru. Casto jim tam taky rikaji "LFTR", coz bude asi neco jako Liquid Fluoride Thorium Reactor?
S timhle typem reaktoru se experimentovalo uz davno, a existoval i funkcni prototyp. Pri experimentech se overilo, ze tenhle typ reaktoru je samoregulujici (walk-away safe) - pokud nekde vznikne lokalni prehrati, tak se hustota paliva (soli thoria) snizi, cimz se snizi i mnozstvi stepneho materialu v tom miste. V pripade nejakeho velkeho prusvihu, kdy dojde k masivnimu prehrati reaktoru, se dole roztavi zatka a palivo vytece do jimky, kde vychladne a ztuhne... atd atd. Dokonce se uvazuje o tom, ze by v tomhle typu reaktoru bylo mozne likvidovat transurany, kterych se jinak nedokazeme dost dobre zbavit.
Thoriové reaktory.
Vlastislav Výprachtický,2017-09-10 14:42:02
Se převážně na principu využití fluoridových solí dle některých informací převážně potýkají s kontinuálním odstraňováním protaktinia a dalších izotopů. Ponejvíce byly prováděny zkoušky s dozacemi thoria do JR, aby se zvýšíla výtěžnost-vyhoření paliva. Vývoj dle všech motivací k zjednodušení procesu výroby energie a ukládání jad. odpadu bude s thoriem pokračovat na vysokoteplotních reaktorech s netradiční formou palivových substrátů , případně oddělenou aplikací vzniku U 233.
Ještě poznámka
Vladimír Wagner,2017-09-10 10:21:51
Ve výzkumném reaktoru v Holandsku se nebudou testovat vzorky roztaveného thoria, ale vzorky tekutých solí s obsahem thoria. Světově známým odborníkem v této oblasti je kolega Honza Uhlíř, který napsal velmi pěkný článek o solných reaktor pro časopis Vesmír. Vyšel v posledním čísle. Vřele jej doporučuji k přečtení.
Pár upřesnění
Vladimír Wagner,2017-09-10 10:03:41
Tvrzení: "Jádra atomů thoria-238 jsou pouhými alfa-zářiči, takže nemohou vyvolat štěpnou reakci. Když ale zachytí vysokoenergetický neutron, tak se mohou přeměnit na uran-233 a to už je štěpná jízda." není správné.
V klasickém reaktoru vyvolávají štěpení neutrony s velmi nízkou energii. Jejich záchytem se uvolní vazebná energie neutronu a ta jádro rozštěpí. To ovšem jde jen u těch izotopů velmi těžkých prvků (thoria, uranu, neptunia, plutonia, ...), které mají lichý počet neutronů. Neutrony v jádře (i protony) se párují a při záchytu sudého neutronu se uvolní větší energie a ta stačí k rozštěpení jádra. Pokud má jádro sudý počet neutronů (to je třeba u uranu 238 nebo thoria 232), tak energie uvolněná neutronem s velmi nízkou energií k rozštěpení jádra nestačí. Rozštěpit takové jádro může neutron až s dostatečně vysokou energií.
Jádro thoria 232 může zachytit i neutron s libovolnou energií a pokud není dostatečně vysoká, aby došlo k štěpení, tak vznikne thorium 233, které se může dvěma rozpady beta přeměnit na zmíněný uran 233. Ještě bych poznamenal, že i když je energie neutronu dostatečně vysoká, nemusí ke štěpení dojít, když se jádro zbaví energie vyzářením záření gama. I tehdy vzniká thorium 233.
Výhodou solných reaktorů v případě thoria je ten, že je palivo v tekutém stavu a průběžně z něj lze separovat vzniklé proaktinium 233, které má relativně dlouhý poločas rozpadu 27 dní. Pokud zůstává v aktivní zóně reaktoru, může zachytit neutron a vznikne jádro, které není v linii vhodné pro získání jader pro štěpení termálními neutrony. Po separaci pak lze počkat dostatečně dlouho, až se proaktinium 233 přemění na uran 233, který se pak použije jako palivo.
Rychlý sodíkový reaktor v Kalpakkamu není reaktor na thorium. Je to reaktor využívající uran plutoniový palivový cyklus. Bude však testovat i využívání thoria a připravovat cestu pro postupný přechod Indie na využívání thoria (podrobněji v jednom z těch starších článků odkazovaných pod tímto článkem).
Díky tomu, že má thorium jen 232 nukleony, aktinoidy vznikající při záchytu neutronů na palivu jsou krátkodobější a méně radiochemicky nebezpečné. Vzniká tak méně odpadu a méně nebezpečného, který by se musel ukládat pod zem.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
