KINA je objavila da su njezini geolozi u rudarskom kompleksu Bayan Obo, jednom od najvažnijih nalazišta rijetkih minerala na svijetu, identificirali golema nalazišta radioaktivnog elementa torija. Prema procjenama kineskih stručnjaka, te bi zalihe mogle zadovoljiti njihove energetske potrebe u idućih 60.000 godina.

Ovo otkriće dolazi u trenutku kada Kina ubrzano traži alternativne izvore energije kako bi smanjila ovisnost o ugljenu, stabilizirala opskrbu i smanjila emisije stakleničkih plinova.

Budući da su područja bogata torijem mapirana na ukupno 234 lokacije diljem Kine, Peking je odlučio uložiti posebne napore u razvoj tehnologija koje bi ga mogle učiniti temeljem za buduće nuklearne elektrane.

Torij je radioaktivni element koji se u prirodi nalazi u većim količinama od urana (dva do tri puta ako se uporedi Th-232 i U-238). Znanstvenici ga već desetljećima vide kao moguću zamjenu za uran u nuklearnim reaktorima, no tek u posljednjih nekoliko godina ozbiljno se ulaže u razvoj tehnologija koje bi ga mogle koristiti.

Torij ima prednosti, ali i nedostatke

Torij-232 zapravo nije sam po sebi fisibilan – on je oplodni materijal poput urana-238 (U-238). Iz njega se ozračivanjem neutronima može proizvesti fisibilan U-233 na sličan način kao što se iz U-238 može proizvesti plutonij-239 koji se može koristiti u nuklearkama.

Dobra strana torijskih reaktora je to što proizvode radioaktivni otpad koji ima kraće vrijeme poluraspada pa znatno smanjuje problem dugotrajnog skladištenja nuklearnog otpada.

Za razliku od urana, torij se nešto teže može upotrijebiti za izradu nuklearnog oružja. Konačno, Kinezi tvrde da je jeftiniji za vađenje, a nalazišta su ravnomjernije raspoređena po svijetu.

Prof. dr. sc. Davor Grgić s FER-a ističe da neki krivo navode da se torij ne može iskoristiti za izradu nuklearnog oružja.

„U SAD-u i Indiji detonirane su bombe koje se temelje na U-233 koji se može dobiti iz torija. Vlada SAD-a smatra da se za izradu nuklearnog oružja mogu koristiti oni materijali koji imaju obogaćenje više od 20% U-235 ili više od 12% U-233. Problem s U-233 je to što ga u proizvodnji prati izotop U-232 koji ima vrlo prodorne gama zrake što povećava rizik za one koji rade na održavanju takvog oružja. Osim toga, zbog te prodornosti lakše ga je otkriti. Međunarodna agencija za atomsku energiju smatra problematičnim količine HEU-235 iznad 32 kg, a U-233 već iznad 8 kg“, tumači naš stručnjak.

S uranom imamo puno više iskustva

Grgić ističe da također treba imati na umu da imamo ekstremno više iskustava s ponašanjem U-235 nego s U-233.

„O cijeloj stvari priča se više od 40 godina. Uran je uglavnom bio izabran jer su mu nalazišta bila poznata, a eksploatacija jeftinija“, kaže Grgić.

Torija ima i u Europi

Torija ima i u Europi, iako su nalazišta manja od onih u Aziji ili u Australiji. U Europi ga najviše ima u Norveškoj, a značajne količine otkrivene su i u Finskoj, Švedskoj, Francuskoj i Portugalu.

Iako Europa zasad nema velike projekte razvoja torijskih reaktora poput Kine, interes za torij raste jer on pruža veću mogućnost korištenja domaćih resursa, bez ovisnosti o uvozu urana ili fosilnih goriva.

Kako funkcioniraju torijski reaktori?

Kineski planovi za korištenje torija temelje se na tehnologiji rastaljenih soli (molten-salt reactors – MSR). U takvim reaktorima torij se miješa s litijevim fluoridom i zagrijava na oko 1400 °C. Ta otopina zatim se izlaže neutronima, što pokreće nuklearne reakcije koje stvaraju uran-233 – fisijski materijal koji je sposoban održavati stabilnu lančanu reakciju.

Ova tehnologija ima neke prednosti u odnosu na klasične reaktore. Prvo, radi pri atmosferskom, odnosno niskom tlaku, što smanjuje rizik od puknuća. Drugo, reaktori rastaljenih soli mogu više puta reciklirati gorivo, čime maksimalno iskorištavaju torij i smanjuju količinu otpada. Treće, dizajn ovih reaktora omogućuje da se sami zaustave u slučaju problema, što povećava njihovu sigurnost.

Grgić kaže da se MSR reaktori u SAD-u razmatraju već više od 50 godina.

„Mogu se realizirati s uranom, a ne samo s torijem. Ako se realiziraju s torijem morate imati neko inicijalno gorivo koje je U-235 ili Pu-239. Tako dobijete kritičan reaktor čije onda neutrone možete koristiti za konverziju Th-233 u U-233. Imate dvije vrste MSR reaktora. Prvi koristi rastaljenu sol kao rashladno sredstvo, a gorivo je čvrsto. Drugi tip ima otopinu urana ili torija pomiješanu s rastaljenom soli. Prava prednost U-233 je to što je proizvodnja oplodnog materijala s njime moguća i u termičkim reaktorima, sa sporim neutronima, dok se s Pu-239 to događa samo u brzim reaktorima, s brzim neutronima. Zgodno je imati rashladno sredstvo na niskom tlaku i visokoj temperaturi, no to je rashladno sredstvo gotovo kruto na sobnoj temepraturi, a treba ga početi cirkulirati“, ističe Grgić.

Kako izgleda proces fisije torija?

Raspad torija u nuklearnom reaktoru složen je proces koji uključuje niz nuklearnih reakcija. Torij-232 (Th-232), koji je najzastupljeniji izotop torija u prirodi, nije fisijski materijal, ali se u njega može pretvoriti kroz niz reakcija. Evo kako pojednostavljeno teče taj proces:

1. Torij-232 apsorbira neutron i pretvara se u torij-233 (Th-233).

2. Torij-233 je nestabilan i podvrgava se beta raspadu te se pretvara u protaktinij-233 (Pa-233).

3. Protaktinij-233 također je nestabilan i podvrgava se drugom beta raspadu u kojem se pretvara se u uran-233 (U-233).

4. Uran-233 je fisijski materijal i može ući u nuklearnu fisiju kada apsorbira neutron. Tijekom fisije, oslobađa se velika količina energije i dodatni neutroni, koji potom mogu podržati lančanu reakciju.

Koliko torija je Kina pronašla?

Prema podacima kineskih vlasti, na nalazištu Bayan Obo otkriveno je oko milijun tona torija. To je jedno od najvećih otkrića te vrste dosad, a s obzirom na to da ga ima na još 233 dodatne lokacije, jasno je da Peking planira ovaj resurs učiniti temeljem budućeg energetskog sustava.

Prvi reaktor mogao bi krenuti već 2029?

Kina već gradi svoj prvi eksperimentalni torijski reaktor na rastaljene soli u pustinji Gobi. Planirano je da taj reaktor, snage 10 megavata, počne s radom do 2029. godine. Ako sve prođe prema planu, ovo postrojenje bit će prvo takve vrste u svijetu.

Ako pokusni reaktor uspije, to bi moglo ubrzati izgradnju većih elektrana koje bi mogle stabilno napajati gradove i industrije.

Kineski stratezi jasno su dali do znanja da torij smatraju ključnim elementom svoje energetske budućnosti, zajedno s vjetroelektranama, solarnim elektranama i klasičnim nuklearkama.

Koje prepreke još postoje?

Iako torij nosi ogroman potencijal, njegovo korištenje još je u fazi razvoja. Potrebna su velika ulaganja u istraživanja, usavršavanje tehnologije i sigurnosne protokole. Tu su i određeni izazovi u vađenju i obradi torija, koji zahtijevaju vrhunsku tehnologiju i značajne troškove.

Osim toga, trebat će uskladiti zakonske regulative i uvjeriti javnost u sigurnost novih reaktora, što u svijetu često ide sporo zbog povijesnog nepovjerenja prema nuklearnoj energiji.