Thorium. Energie budoucnosti. Proč půl století ignorujeme svatý grál jaderné energie?

Uprostřed vyprahlé pouště Gobi stojí nenápadná budova, ve které probíhá tichá energetická revoluce. Zatímco svět zápasí s obří spotřebou energie datacenter pro umělou inteligenci a hledá cestu od fosilních paliv, Čína úspěšně v listopadu 2025 naplno rozjela svůj experimentální reaktor TMSR-LF1 (Thorium-based Molten Salt Reactor Liquid Fuel). Ten generuje teplo, aniž by spotřeboval kapku vody. A jako palivo využívá chemický prvek, který jsme desítky let ignorovali: THORIUM.

Je to přirozeně se vyskytující radioaktivní kovový prvek, kterého je v zemské kůře dostatek. Při jeho jaderném štěpení nemůže dojít k výbuchu, funguje s dvousetnásobnou účinností oproti uranu a dokonce umožní spalovat starý jaderný odpad. Je to přelomový okamžik?

Ne tak docela, reaktor tohoto typu není nový vynález. Příběh thoria začíná už v roce 1943 na super tajném americkém projektu Manhattan. Vědci zjistili, že ostřelováním thoria neutrony vzniká štěpný izotop uranu U-233, vhodný pro výrobu atomové bomby. Objevil se však zásadní zádrhel: během procesu vzniká i izotop U-232 vyzařující extrémně silné gama záření, které ničilo elektroniku a ohrožovalo vojáky na životě. Thorium bylo pro vojenské účely nepoužitelné, zelenou dostalo plutonium a výzkum thoria skončil v šuplíku.

V 60. letech technologii oživil Alvin Weinberg, ředitel laboratoří v Oak Ridge a vynálezce klasického uranového reaktoru. Uvědomoval si rizika svého vlastního vynálezu a postavil funkční thoriový reaktor, který běžel nepřetržitě 5 let. Když ale v roce 1973 veřejně prohlásil, že uranové reaktory nejsou bezpečné a máme lepší alternativu, narazil. Ohrozil tím miliardové investice do uranového byznysu a Pentagon navíc potřeboval plutonium do jaderných hlavic. Weinberg byl vyhozen a projekt upadl na desítky let v zapomnění.

Abychom pochopili rozdíl, musíme se podívat na principy obou přístupů.

Klasický uranový reaktor funguje na principu palivových tyčí ponořených do vody. Tyče tvoří kovové pouzdro, nejčastěji ze slitiny zirkonia, uvnitř kterého jsou naskládány uranové keramické tablety. Když do jádra izotopu uranu U-235 narazí neutron, jádro ho pohltí, stane se nestabilní a rozštěpí se. Při rozštěpení se uvolní obrovské množství vazebné energie ve formě tepla a zároveň vyletí 2 až 3 nové neutrony, které zpomalí okolní voda. Jakmile zpomalí, narazí do dalších okolních atomů uranu a vzniká řetězová jaderná reakce.

Aby systém fungoval efektivně, voda se musí ohřát na více než 300 °C. V reaktoru působí extrémní tlak 155 atmosfér, který způsobuje, že se voda hned nepromění v páru. Reaktor je v podstatě obří „papiňák“. Pokud chlazení selže (jako ve Fukušimě), tlak a extrémní teplo vedou k roztavení paliva, oxidací zirkonia se uvolní vodík, který exploduje. A to vede k výbuchu celého reaktoru.

Uranové elektrárny navíc využijí pouze 1 % energie. Kvůli chemickému znečištění se palivové tyče musí vyměnit, i když ještě 99 % energie nebylo nevyužito. Proto tyto elektrárny zanechávají velké množství vysoce radioaktivní odpadu, který produkuje nebezpečné ionizující záření až 300 000 let.

Thoriový reaktor naproti tomu pracuje tak, že využívá neštěpitelné thorium rozpuštěné v tekuté fluoridové nebo chloridové soli. Ta zároveň slouží jako palivo i chladicí médium cirkulující v reaktorovém okruhu. Samotné thorium sice řetězovou reakci neudrží, ale záchytem neutronů z pomocného štěpného zdroje (obohacený uran) se postupně přeměňuje na vysoce štěpný uran U-233. Ten se následně štěpí a uvolňuje obrovské množství tepla. Jelikož sůl zůstává tekutá i při extrémních teplotách kolem 700 °C a celý proces probíhá za běžného atmosférického tlaku, odpadá riziko mechanického roztržení reaktoru známé u klasických tlakovodních elektráren.

Hlavní výhody thoriového reaktoru:

Technologie má však své stinné stránky, především v extrémní materiálové náročnosti. Žhavé fluoridové či chloridové soli jsou vysoce korozivní, což vyžaduje vývoj speciálních slitin schopných odolávat desítky let. Samotný provoz navíc komplikuje fakt, že thorium potřebuje k nastartování reakce počáteční „podpal“ v podobě uranu nebo plutonia. Tato nutnost, spolu s kontinuálním chemickým čištěním paliva za chodu reaktoru, zvyšuje náklady provozu a komplikuje komerční využití.

Když USA v rámci politiky otevřené vědy v minulosti kompletně odtajnily své staré výzkumy z 60. letech, západ je ignoroval. Čína však tyto plány vzala, vylepšila a posunula na novou úroveň. A postavila plně funkční prototyp thoriového reaktoru.

Geopolitický zlom spočívá v tom, že Čína jako první nastartovala tuto výhodnou a bezpečnou technologii, která využívá coby palivo levný odpad z těžby cenných kovů a zároveň nepotřebuje k chlazení kvanta vody jako uranové elektrárny. Čína si tak zajišťuje energetickou soběstačnost na stovky let dopředu. Navíc vysoká teploty reaktoru jej činí vhodným pro průmyslovou výrobu vodíku a objevují se dokonce už koncepty pro pohon velkých námořních lodí.

Stojíme na prahu klíčového technologického souboje 21. století. Západní země, jako USA, Francie, ale i Česko, jsou momentálně uvězněny v obřích historických investicích do staré uranové infrastruktury. Na druhé straně Čína úspěšně experimentuje s technologií tekutých solí. A není sama.

Indie zvolila propracovaný třístupňový jaderný plán, kterým chce kvůli nedostatku vlastního uranu využít své obrovské zásoby thoria. Její strategie, která se zezačátku obejde bez technologicky náročné tekuté soli, začíná provozem klasických těžkovodních reaktorů produkujících plutonium. Na ně navazuje druhá fáze s rychlými množivými reaktory, kde se toto plutonium spaluje a v obalu jádra se z thoria „pěstuje“ klíčový uran U-233. Teprve v závěrečné třetí etapě Indie nasadí pokročilé reaktory určené přímo pro spalování thoria a takto získaného uranu, což zemi zajistí dlouhodobou energetickou nezávislost.

Západ se ale už začíná probouzet a snaží se náskok dohnat. Například společnost Copenhagen Atomics (Dánsko) vyvíjí kontejnerový thoriový reaktor o výkonu 100 MW. V příštím roce plánuje jeho první test. Nebo společnost Thorizon (Nizozemsko) staví stejně výkonný reaktor Thorizon One. Jejich koncept využívá výměnné kazety a jako palivo kombinuje thórium s radioaktivním odpadem.

Funkční thoriový reaktor už každopádně není sci-fi. Je to jedna z reálných cest, byť stále technologicky náročná, jak si zajistit pro lidstvo dostupnou, čistou a hlavně bezpečnou energii.

Zdroje