Kína történelmet írt a nukleáris energia területén, miután a napokban sikerült működés közben, azaz leállítás nélkül újratöltenie egy 2 megawattos tóriumos olvadéksós reaktor (Molten Salt Reactor, MSR) üzemanyagát. Ez a mérföldkő nem csupán technikai bravúr, hanem gyakorlatilag egy új korszak kezdete lehet az atomenergia történetében, különösen annak fényében, hogy a tóriumalapú létesítmények tervei hosszú ideje, szinte az „asztalfiókban” vártak arra, hogy megvalósuljanak – de erre még visszatérünk. Azaz Kína, amely mára a világ egyik legnagyobb atomenergia- felhasználójává vált, most vezető szerepet vállalhat a tóriumos technológia terjedésében. 

Nukleárisban a harmadikak, de rövidesen elsők lesznek 

Először is nézzük a hagyományos atomenergiát. E téren az ország az üzemelő nukleáris kapacitás tekintetében tavaly már a harmadik helyen állt az Egyesült Államok és Franciaország mögött, de a teljes, működő, építés alatt álló és jóváhagyott kapacitást tekintve világelső. Az elmúlt tíz évben közel megháromszorozta a nukleáris kapacitását, jelenleg 55-57 üzemelő reaktorral és több mint 58 GW beépített kapacitással büszkélkedhet, továbbá igen jelentős mennyiségű reaktor áll építés vagy engedélyezés alatt.  

Tavaly év végén Kínában egyidejűleg mintegy 30 atomreaktor épült, ezek összesített teljesítménye 30 GW körüli.  

A teljes fejlesztési portfólióban (építés alatt, engedélyezett, előkészítés alatt) jelenleg több mint 170 GW-nyi kapacitás szerepel, bár ezek többsége még nem jutott el az építési fázisig. 

Nem a fúzió, hanem a tórium lehet a közeljövő 

A hírre visszatérve: a Góbi-sivatagban található kísérleti tóriumalapú reaktor nemcsak abban különbözik a hagyományos, uránalapú rendszerektől, hogy a fűtőanyagot nem szilárd rudakban, hanem olvadéksóban oldva használja, hanem abban is, hogy az üzemeltetés során folyamatosan működik. A tóriumot hasznosító MSR-ek nagy előnye, hogy a reaktor nem igényel olyan magas nyomást, mint a hagyományos létesítmények, így lényegesen kisebb a balesetek kockázata. Szivárgás esetén az olvadéksó egyszerűen megszilárdul, megszüntetve a veszélyt, amely a hagyományos reaktorok esetében egy potenciális katasztrófa forrása lehet. 

A tóriumos olvadéksós reaktoroknak számos más előnyük is van a jelenlegi uránalapú rendszerekhez képest. A már említett biztonságon túl ez a nyersanyag sokkal bőségesebben elérhető, mint az urán, így a tóriumalapú energiatermelés sokkal fenntarthatóbb lehet. Az elem bár radioaktív, nem bocsát ki olyan veszélyes melléktermékeket, mint az urán, és nincs fegyvergyártási potenciálja sem, azaz dúsítva sem készíthető belőle atomfegyver, ahogy a melléktermékéből sem. Az ilyen reaktorok fejlesztése tehát nemcsak környezetvédelmi és biztonsági szempontból előnyös, hanem geopolitikai szempontból is kiemelt jelentőségű.  

Kisebb reaktor, kevesebb hulladék, rövidebb felezési idő 

Emellett az MSR kisebb, ezáltal az üzemeltetése egyszerűbb és költséghatékonyabb. A hagyományos reaktorok által termelt hulladék hosszú évtizedekig vagy akár évszázadokig veszélyes maradhat, míg a tóriumalapúak hulladéka sokkal rövidebb ideig és kisebb mennyiségben marad radioaktív. A keletkező hulladékoknak alacsonyabb a sugárzási szintje és a felezési ideje is lényegesen rövidebb, ami csökkenti a hosszú távú tárolás szükségességét. 

A tóriumciklusból származó hulladék fő radioaktív izotópjainak a felezési ideje jóval rövidebb, mint az uránhulladéké. 

Például a protaktínium–231-é 32 700 év, míg az uránhulladékban uralkodó U–238 izotóp felezési ideje 4,5 milliárd.  A tórium használata azonban nemcsak a nemzetközi atomenergiában vagy a hulladéktárolásban hoz változásokat, de a globális energiaellátás biztonságát és fenntarthatóságát is jelentős mértékben javíthatja. Mivel pedig érdemi kísérleti szakaszába lépett a tóriumalapú reaktortechnológia, így 

ez várhatóan kiváló köztes, a mai atomenergiánál zöldebb, biztonságosabb, széles körben alkalmazható nukleáris áramtermelési megoldássá válik a következő 10-15 évben. Addig, amíg a fúziós energiát majd nagyobb léptékben hadra foghatjuk, valamikor az évszázad közepe felé. 

Hszü és csapata jelezték, hogy egy 10 megawattos reaktort terveznek létrehozni 2030-ig.

Egy kis visszatekintés és jövőbe nézés 

Mint a cikkünk elején utaltunk rá, tóriumos energia hasznosításának a lehetőségei évtizedek óta ismertek, de a technológia eddig nem tudott magának utat törni a gyakorlatba. Az 1950-es években az Egyesült Államok már kísérletezett az olvadéksós reaktorokkal, de a fejlesztések 1961 után leálltak, mivel az urán hasznosítása lehetőséget kínált nemcsak energia előállítására, hanem atomfegyverek készítésére is, így az vált az iparági standarddá. Azóta is az uránalapú rendszerek uralják a nukleáris energetikát, annak ellenére, hogy a tórium valójában sokkal biztonságosabb és fenntarthatóbb alternatívát kínálna. 

A kínai projekt a korábbi amerikai olvadéksó-alapú kutatások nyilvánosan elérhető dokumentumaira épít, amelynek kapcsán Hszü Hung-csie vezető tudós megjegyezte: „a teknős akkor lép elő, amikor a nyúl hibázik vagy megpihen”.

Míg az Egyesült Államok alacsonyan dúsított uránnal (HALEU) ellátott tórium–ANEEL üzemanyagon dolgozik a hagyományos és nehézvizes rendszerekben, a mostani kínai megoldás versenyelőnyt jelenthet azoknak az országoknak, amelyek PHWR- vagy CANDU-reaktorokra építenek.
 
A megújuló energiaforrásokkal együtt most végre a tóriumalapú rendszerek fontosabb szereplővé válhatnak, mivel képesek jelentős mennyiségű energiát termelni, miközben sokkal kisebb ökológiai lábnyomot hagynak maguk után. Nagyon úgy tűnik, hogy Kína a tóriumos MSR-ek fejlesztésében is világelsővé válhat, és 

könnyen lehet, hogy Európa, vagy az egyik vezető atomerőmű-hatalom, Franciaország Kínától veszi majd át a tóriumos „zöld-atomenergia” technológiáját.  

Vagy éppen Kanadától és Indiától, amelyek éppen közösen fejlesztenek olyan, a hagyományos atomreaktorok egy részében is használható (!) nagyobb energiájú és gyorsabban is lebomló atomhulladékot termelő tóriumos fűtőelemeket (lásd kapcsolódó cikkünket), amelyek pár éven belül piacra kerülhetnek. 

Nyitókép (illusztráció) – Freepik

Források: 

China Just Powered Up the World’s First Thorium Reactor — and Reloaded It Mid-Run

Nuclear fuel cycle: Uranium and Depleted Uranium

China Unveils World’s 1st ‘Meltdown Proof’ Thorium Reactor

KAPCSOLÓDÓ: