Kako je Kina “oživjela” torijske nuklearne elektrane

Kineski su znanstvenici u pustinji Gobi pokrenuli novu vrstu nuklearne elektrane, pogonjenu torijem umjesto uranom.

U pitanju je revolucionarna tehnologija koja bi mogla imati značajan utjecaj na budući smjer razvoja nuklearne energije – iako zapravo uopće nije nova. U Kini su samo “oživjeli” koncept star više od pola stoljeća.

U čemu je razlika?

Sve nuklearne elektrane koje su trenutačno u komercijalnoj uporabi su više-manje iste. Kao pogonsko gorivo koristi se radioaktivni uran, čija fisija oslobađa temperaturu kojom se zagrijava voda, da bi nastala vodena para koja pokreće turbinu i tako proizvodi električnu energiju.

Kineski torijski reaktor ima nešto drugačiji princip rada. U reaktor umjesto urana-235, najčešće korištenog nuklearnog goriva, ulazi torij-232 koji se ozračuje u tekućoj soli da bi se transformirao u uran-233. Jezgra torija, naime, nije pogodna za fisiju (tj. dijeljenje jezgre pri čemu se oslobađa energija), zbog čega ga je nužno najprije transformirati u uran-233. Tada je moguće postići fisiju i osloboditi toplinu koja je potrebna za proizvodnju struje.

Iako na prvi pogled možda tako ne izgleda, između ova dva pristupa postoje značajne razlike. Najprije, za hlađenje reaktora nije potrebna hladna tekuća voda, već se koristi tekuća sol. Konvencionalne nuklearne elektrane moraju se nalaziti u blizini rijeka; torijski reaktor može se staviti bilo gdje.

Zatim je tu i činjenica da je uran-235 u prirodi rijedak, dok torija ima u izobilju. Također, iako se njime može pogoniti reaktor nuklearne elektrane, torij nije naročito pogodan za korištenje u nuklearnom oružju.

Upravo ta činjenica vjerojatno je doprinijela napuštanju ove tehnologije za vrijeme Hladnog rata. Naime, prvi torijski reaktor ove vrste razvijen je u Sjedinjenim Američkim Državama, u Nacionalnom laboratoriju Oak Ridge. Istraživanje i razvoj počeli su tijekom 1950-ih, reaktor je pušten u rad 1965. i radio je do 1969. godine.

Kina u obilju torija

Američka nuklearna industrija nakon toga je uglavnom izgubila interes za torijskim reaktorima. Međutim, kineske je znanstvenike zainteresirao ovaj eksperiment. Kina, naime, ima gomilu torija; ovaj laki metal česti je ostatak u procesu rudarenja tzv. rijetkih zemnih metala.

Kina je svjetski lider u ekstrakciji ovih sirovina (zadovoljava oko 90 posto globalne potražnje), čije rudarenje je notorno komplicirano. Oni se, naime, ne nazivaju rijetkima zato što ih u prirodi ima malo, već zbog načina na koji su pohranjeni u Zemljinoj kori. Nalazimo ih u tankim slojevima, često samo u tragovima, pomiješane sa zemljom i drugim elementima.

Drugim riječima, za prikupljanje vrlo male količine rijetkih minerala, potrebna je vrlo velika rupa u zemlji. Iz takvih rupa izlaze znatne količine torija. Kina je nedavno objavila da su u jednom od svojih rudnika rijetkih minerala pronašli zalihe torija koje bi mogle pokrivati čitave kineske energetske potrebe narednih 60 tisuća godina.

Urana, pak, imaju puno manje: dvije trećine globalne potrošnje dolazi iz rudnika u Kazahstanu, Kanadi i Namibiji, a veliki su proizvođači još i Australija, Uzbekistan i Rusija. Procjenjuje se da Kina godišnje rudari oko 1700 tona urana, 13 puta manje od Kazahstana.

Sasvim je stoga jasno zbog čega je kinesku državu, već desetljećima izrazito zainteresiranu za razvoj novih energetskih tehnologija, privukao stari koncept nuklearnih elektrana s torijskim reaktorom.

Razvoj torijskih reaktora

Najprije su proveli eksperimentalni projekt, konstruiravši u pustinji Gobi mali reaktor snage 2 MW (usporedbe radi, nuklearna elektrana Krško ima reaktor snage 700 MW).

Nakon što je taj eksperiment uspješno završio 2021. godine, krenuli su gradnju reaktora snage 10 MW. Projekt gradnje vodi Šangajski institut za primijenjenu fiziku, koji je dio Kineske akademije znanosti. Očekuje se da će biti pušten u rad do 2030. godine.

U međuvremenu, ovog su proljeća kineski znanstvenici objavili kako su u manjem reaktoru postigli veliki tehnološki napredak. Znanstvenik koji vodi projekt, Xu Hongjie, članovima je Kineske akademije znanosti na zatvorenom sastanku priopćio kako su uspjeli ponovo napuniti reaktor gorivom bez da ga ugase, što su zatim objavili i kineski mediji.

Ako je ova informacija točna, u pitanju je iskorak koji može predstavljati još jednu veliku razvojnu prednost za torijske reaktore. Naime, nuklearne elektrane koje kao gorivo koriste uran se otprilike jednom u 18 mjeseci moraju ugasiti zbog održavanja i zamjene goriva. Ako kineske torijske reaktore neće trebati gasiti, to znači da će i s manjom snagom moći konkurirati konvencionalnim nuklearkama u proizvodnji struje.

Iz dostupnih podataka čini se da bi tehnologija torijskih reaktora u budućnosti doista mogla biti komercijalno isplativa. Međutim, tome će morati prethoditi još godine istraživanja i razvoja. Zasad još uvijek važi činjenica da je nuklearna energija izrazito neisplativa; prema podacima Međunarodne energetske agencije, najjeftinija i najdostupnija električna energija proizvodi se uz pomoć solarnih panela i vjetroelektrana, dakle obnovljivih izvora energije.