Thorium jako zdroj energie?

Základním požadavkem lidstva jsou zdroje energie a jedním z nejdiskutovanějších energetických témat je dnes výroba pomocí jádra. Tento článek shrne budoucnost jaderné energetiky založené na použití thoria jako paliva. 

Většina energie pochází z tepelných elektráren, kde je spalováno uhlí a jiná fosilní paliva nebo biomasa. Na druhé straně lze elektrickou energii vyrábět i jinými způsoby, například využitím obnovitelných zdrojů, jako jsou solární elektrárny, větrné elektrárny či vodní elektrárny. Dalším způsobem jsou jaderné elektrárny. Již dnes využívá mnoho zemí technologii štěpení uranového, či plutoniového paliva pomalými neutrony. Mezi klasickými elektrárnami využívajícími tepelné neutrony (neutrony s energií 0,0256 eV) je řada modelů reaktorů využívajících rychlé (nezpomalené) neutrony. Mezi nejnovější technologie, které je třeba ještě vyzkoumat a dořešit jejich pozdější výstavbu, se řadí elektrárny s reaktory, které by využívaly thorium 232 jako palivo.

Základní informace

Thorium se na zemi vyskytuje v koncentraci 9,6 miligramů na kilogram, jde o thorium 232. Thorium je slabý alfa-zářič s poločasem rozpadu 14 miliard let. Myšlenka thoria jako paliva pro jaderné reaktory se zrodila již v době studené války. Jedna tuna thoria má potenciál vyprodukovat tolik energie jako téměř 200 tun uranu.

Vývoj

Mezi země, které se podílí na výzkumu jaderného reaktoru využívajícího thoriový cyklus, patří Čína a Indie. Pro Čínu jde o velmi významný projekt. Čína produkuje většinu elektrické energie z fosilních zdrojů, podle této skutečnosti vypadá i životní prostředí. Čína sdělila, že kdyby se zvýšila spotřeba elektrické energie na dvojnásobek, vlivem emisí by se čínský lid udusil. Kvůli tomuto faktu čínská vláda zkrátila plánování výstavby thoriového reaktoru více než o polovinu. Její snahou je dokončit projekt během příštích 10 let, což je výrazně dříve oproti původnímu plánu, kdy se dostavba plánovala až za 25 let. Čínské plány týkající se využívání thoria jsou postaveny na výstavbě reaktoru využívajícího kapalné fluoridy thoria. Deník Telegraph uvádí, že projekt reaktoru s thoriem byl poprvé představen v roce 2013, kdy ho uvedl do pohybu čínský vůdce Ťiang Mien-cheng (pinyin: Jiang Mianheng), který odhaduje, že Čína má dostatek thoria pro vlastní spotřebu na asi 20 000 let.

Reaktory

Jaderné reaktory, které budou moci nějakým způsobem využívat thorium, budou dvojího druhu. Prvním druhem jsou rychlé reaktory, využívající rychlých neutronů a které vlivem vysokého neutronového toku přemění štěpné thorium 232 na štěpitelný uran 233, který je možné využít v reaktorech využívajících zpomalené neutrony. Tento efekt probíhá v množivé zóně, jde o radiální zónu kolem reaktoru, kde vlivem rychlých neutronů bude vznikat uran 233. Rychlé reaktory budou mnohem bezpečnější než stávající tlakovodní reaktory. Významným činitelem bezpečnosti rychlých reaktorů je fakt, že jsou chlazeny převážně sodíkem, který má vysokou teplotu bodu varu a proto není potřeba, aby v primárním potrubí byl vysoký tlak, tak jako je tomu v tlakovodních reaktorech. V primárním potrubí rychlých reaktorů je tlak jen nepatrně vyšší, než je tlak atmosférický a proto je vyloučena havárie LOCA, čili prasknutí primárního potrubí. Výzkumem těchto reaktorů se zabývá zejména Indie, která doufá, že v budoucnu budou její reaktory poháněné palivem, které bylo přepracováno z thoria 232.

Druhý model využívání thoria bude spočívat v primárním urychlovači částic, který bude bombardovat nějaký kov (možná i samotné thorium), kov bude produkovat neutrony a ozařovat tak thorium, ze kterého bude vznikat uran 233. Významným činitelem bezpečnosti je i fakt, že při použití kapalného fluoridu thoria se objem média snižuje při zvýšení teploty. Hlavní problém těchto reaktorů však je v materiálové a technologické náročnosti, proto bude ještě probíhat velmi nákladný výzkum. Očekává se však, že přínos thoriových reaktorů bude natolik příznivý, že se investice vyplatí. Thoriové reaktory by měly být daleko bezpečnější a měly by odstraňovat převážnou část svých odpadních produktů.  

Závěr

Pro budoucí využití jaderné energetiky je thorium bezpochyby lákavou možností. Vzhledem ke svým vlastnostem jistě jednou nahradí uranová a plutoniová paliva. Hlavní výhodou oproti stávajícím typům paliva je jeho dlouhý poločas rozpadu a koncentrace, ve které se objevuje na Zemi. Ke stabilnímu a bezpečnému provozu thoriových reaktorů je třeba ještě mnohé vyzkoumat, ale Čína sdělila, že do deseti let by měla postavit reaktor pracující s thoriem. Jako bonus ke všem kladným vlastnostem thoriových reaktorů je fakt, že thorium nelze zneužít k výrobě jaderných zbraní. 
 

Zdroje: atominfo.cz
           http://world-nuclear.org
           hp.ujf.cas.cz