Po raz pierwszy w historii chińscy naukowcy twierdzą, że udało im się przekształcić tor w uran w eksperymentalnym reaktorze solnym. To przełom, który przybliża ich do uzyskania czystego, bezpiecznego i praktycznie niewyczerpanego źródła energii.
Jeśli to, co twierdzą, jest prawdą, Chiny zrobiły decydujący krok w kierunku uzyskania praktycznie nieskończonej, bezpiecznej i czystej energii: chińscy naukowcy i inżynierowie twierdzą, że przekształcili tor w uran w swoim reaktorze solnym. Osiągnięcie to wydaje się science fiction lub opowieścią o kamieniu filozoficznym, ale jest to czysta fizyka, mimo że do tej pory nie udało się tego osiągnąć.
Instytut Fizyki Stosowanej w Szanghaju (SINAP) zakończył wstępne testy swojego eksperymentalnego reaktora solnego i torowego (TMSR-LF1), zlokalizowanego w Wuwei, na pustyni Gobi. Wniosek jest jednoznaczny: działa. Nie jest to nowa technologia, ale wskrzeszenie koncepcji, którą Stany Zjednoczone porzuciły pół wieku temu. Według profesora Yana Rui z SINAP „oczekuje się, że reaktory na małą skalę odegrają kluczową rolę w przyszłym przejściu na czystą energię”. Dla Pekinu nie jest to tylko eksperyment, ale pierwszy krok w kierunku nowej ery dla jego sektora energetycznego.
Historia chińskiego sukcesu zaczyna się od strategicznej decyzji Zachodu. W latach 60. XX wieku Narodowe Laboratorium Oak Ridge w Stanach Zjednoczonych przez pięć lat z powodzeniem eksploatowało reaktor na stopionej soli, udowadniając, że koncepcja ta działa. Jednak projekt został anulowany przez administrację Nixona. Polityka zimnej wojny faworyzowała reaktory produkujące pluton, materiał do produkcji broni jądrowej. Cykl torowy nie generuje plutonu do celów militarnych, dlatego został odrzucony. Chiny, które pilnie potrzebują energii, powróciły do technologii, którą odrzuciły Stany Zjednoczone.
Nuklearna kamień filozoficzny
Aby zrozumieć, co osiągnęły Chiny, należy wyobrazić sobie transmutację na poziomie atomowym. Tor, srebrzysty metal występujący w dużych ilościach w skorupie ziemskiej, jest pierwiastkiem „płodnym”, ale nie rozszczepialnym. Nie może sam zainicjować reakcji łańcuchowej, podobnie jak wilgotne drewno nie pali się po zapaleniu jednej zapałki. Chińscy naukowcy „ugotowali” ten tor, bombardując go neutronami. Po absorpcji neutronów tor-232 przekształca się w uran-233, który jest rozszczepialny i może podtrzymywać reakcję jądrową w celu wytworzenia ciepła. Zasadniczo przekształcili oni materiał występujący w dużych ilościach w paliwo jądrowe. Tylko jedno z chińskich złóż toru zawiera wystarczającą ilość materiału, aby zapewnić 1000 lat produkcji energii.
Konstrukcja reaktora różni się od konstrukcji konwencjonalnych elektrowni jądrowych. Zamiast stosować pręty paliwa stałego z uranu, chiński reaktor rozpuszcza tor w płynnej soli fluorkowej. Ta mieszanka soli i paliwa przepływa przez rdzeń, gdzie zachodzi rozszczepienie. Wytworzone ciepło jest przekazywane do innego obiegu soli (bez paliwa), który z kolei podgrzewa wodę i wytwarza parę do napędzania turbiny i wytwarzania energii elektrycznej. Ta płynna konstrukcja pozwala na pełniejsze spalanie paliwa, wykorzystując ponad 99% jego potencjału energetycznego, w porównaniu z mniej niż 5% w tradycyjnych reaktorach.
Bezpieczeństwo pasywne i wewnętrzne
Kluczową zaletą tej technologii jest jej wewnętrzne bezpieczeństwo. Reaktory wodne ciśnieniowe działają pod ciśnieniem 150 razy większym od atmosferycznego. Awaria tego zabezpieczenia może spowodować wybuch, jak miało to miejsce w Czarnobylu. Natomiast reaktor solny działa pod ciśnieniem atmosferycznym. Nie ma ryzyka wybuchu spowodowanego nadmiernym ciśnieniem.
Jego system bezpieczeństwa jest pasywny i opiera się na fizyce, a nie na systemach aktywnych. W podstawie reaktora znajduje się „korek zamrażający” (freeze plug): zawór wykonany z tej samej soli, utrzymywany w stanie stałym przez wentylator. Jeśli reaktor się przegrzeje lub nastąpi awaria zasilania, wentylator wyłącza się, korek topi się, a płynne paliwo spływa grawitacyjnie do podziemnych zbiorników zabezpieczających.
Tam geometria zbiorników uniemożliwia osiągnięcie masy krytycznej, a reakcja zatrzymuje się sama, bez interwencji człowieka i systemów elektronicznych. Paliwo schładza się i zestala, uwiężając produkty radioaktywne.
Problem odpadów jądrowych również ulega zmniejszeniu. Reaktory torowe wytwarzają nawet 1000 razy mniej odpadów długotrwałych niż reaktory uranowe. Większość produktów ubocznych ma okres połowicznego rozpadu wynoszący około 300 lat, zamiast dziesiątek tysięcy lat w przypadku odpadów konwencjonalnych. Dzięki temu problem niemal wiecznego zarządzania geologicznego zamienia się w problem możliwy do rozwiązania w skali ludzkiej. Chiński reaktor otwiera drzwi dla przyszłych reaktorów tego typu, które będą mogły „spalać” istniejące odpady ze starych elektrowni jądrowych.
To technologiczne odrodzenie nie byłoby możliwe bez długoterminowej wizji Pekinu, który mocno postawił na te reaktory. Podczas gdy Stany Zjednoczone skupiały się na reaktorach służących ich interesom wojskowym, Chiny, borykające się z poważnym zanieczyszczeniem atmosfery i uzależnieniem od paliw kopalnych, od 2011 r. zainwestowały miliardy w rozwój technologii, którą Stany Zjednoczone odrzuciły. Sukces TMSR-LF1 jest wynikiem strategicznej decyzji podjętej ponad dziesięć lat temu.
Ten eksperymentalny reaktor o mocy 2 megawatów to dopiero początek. Chiny planują już budowę reaktora demonstracyjnego o mocy 373 megawatów do 2030 r., aby rozpocząć komercyjne wdrażanie tej technologii. Dla kraju, który zużywa więcej węgla niż reszta świata, obietnica krajowego, czystego i niemal niewyczerpanego źródła energii stanowi punkt zwrotny. Oznaczałoby to niezależność od międzynarodowych rynków ropy, gazu i uranu oraz narzędzie do osiągnięcia celów neutralności węglowej. Jeśli Chiny zdecydują się eksportować tę technologię, mogą zaoferować światurozwiązanie problemu zmian klimatycznych i źródło energii zdolne do napędzania globalnego rozwoju.
