Gudowski: Czysty atom z toru niczym destylacja alkoholu

24 grudnia 2019, 07:30 Atom
atom energetyka jądrowa

Prof. Wacław Gudowski z Wydziału Fizyki Reaktorów i Fizyki Neutronowej w Królewskim Instytucie Technologii (KTH) w Sztokholmie opowiada BiznesAlert.pl o przyszłości energetyki torowej w odniesieniu do popularnego serialu „Okupowani” z Norwegii. – Energetyka torowa to najzwyklejsza energetyka jądrowa. Oparta jest jednak nie na paliwie uranowym, ale torowym. W obu przypadkach energia pochodzi z rozszczepienia jąder uranu – tłumaczy.

BiznesAlert.pl: W 2015 roku w Norwegii został wyemitowany serial „Okupowani”. Jego fabuła zakłada rezygnację Norwegii z wydobycia paliw kopalnych i przejście na energię z elektrowni torowych. Jak daleko jesteśmy od realizacji takiej wizji w rzeczywistości?

Prof. Wacław Gudowski: Oglądałem ten serial, miał dobry początek. W kolejnych odcinkach stracił jednak na atrakcyjności. Powodem zainteresowania „energią z toru” jest fakt, że Norwegia jest dość bogata w ten pierwiastek, więc energia wytwarzana z jego pomocą od kilkunastu lat ta była rozważana jako rozwiązanie na przyszłość po odejściu od gazu i ropy. Jak Pan zapewne wie, Norwegia posiada sporo pieniędzy na specjalnym funduszu „rozwojowym” na epokę „po-gazową”. W przeciwieństwie do Szwecji, nigdy nie rozwinęła energetyki jądrowej, choć do dzisiaj ma mały reaktor badawczy w Kjeller. Po 60 latach eksploatacji będzie niebawem zamykany. Od czasu awarii Three Miles Island i Czarnobyla, energetyka jądrowa budzi wątpliwości społeczne i polityczne Norwegów. Została natomiast zastosowana mała sztuczka komunikacyjna i energetyka jądrowa wykorzystująca tor jest nazywana Torium Energy. Należy podkreślić, że energetyka torowa to najzwyklejsza energetyka jądrowa. Oparta jest jednak nie na paliwie uranowym, ale torowym. W obu przypadkach energia pochodzi z rozszczepienia jąder uranu. Oznacza to, że reaktor torowy to reaktor jądrowy, z innym paliwem niż dzisiejsze reaktory wodne. Różnica w uproszczeniu jest taka, jak pomiędzy samochodem benzynowym i dieslem.

We wspomnianym serialu Rosjanie dysponujący kilkudziesięcioma reaktorami jądrowymi mieli rozważać przestawienie na tor reaktorów zasilanych tradycyjnym paliwem jądrowym. Czy jest możliwa taka zamiana i jakich zmian w konstrukcji reaktora by wymagała?

Zastosowanie toru do produkcji energii jest rozważane już od wczesnych lat 50. ubiegłego wieku. Nie jest to nowy pomysł. Rożnica między torem a uranem jest taka, że naturalny uran zawiera w sobie drobny ułamek procenta izotopu uranu-235, który jest właściwym paliwem. To ten uran się rozszczepia i produkuje energię. Tor się nie rozszczepia, trzeba go zamienić na nieco inny uran (-233), żeby móc wytwarzać energię. Jak zamienić tor na uran? Trzeba bombardować tor neutronami. Po bombardowaniu neutronami uran (np. 235 lub 233)  się rozszczepia i generuje energię, jeśli bombardujemy tor – zamienia się on w uran (233) i ten z kolei wytwarza energię. Przy produkcji energii z uranu, powstają też neutrony, które można użyć do samopodtrzymania i produkcji energii oraz zamiany toru w uran. Taki proces nazywamy samopodtrzymującą się reakcją łańcuchową. To podstawa działania reaktorów jądrowych.

To bardzo skomplikowane. Czy możemy użyć plastycznej metafory?

Można to prosto porównać do energii uzyskiwanej z bio-etanolu. Uran 235 to alkohol, który możemy uzyskać z fermentujących w przyrodzie owoców. „Wlewamy” go do baku i samochód jedzie. Tor – to ziemniaki lub zboże, które musimy przefermentować, żeby zamieniły się w alkohol. Neutrony to drożdże, które powodują fermentację i produkcję alkoholu. I te drożdże mogą się samoodtwarzać w procesie fermentacji. No i fermentacja zachodzi szybko w baku samochodu. Żeby proces zaczął działać musimy do baku najpierw nalać „naturalnego alkoholu” (uranu 235) i tam już wymieszać go z ziemniakami czy zbożem. Jeśli nasypiemy tylko ziemniaków lub zboża, samochód nie pojedzie.

Czy różnica między elektrownią torową a klasyczną elektrownią jądrową polega tylko na paliwie?

Reaktor na tor wymaga innej konstrukcji niż reaktor na uran w zależności od typu reaktora. Podobnie jak nie możemy nalać benzyny do diesla, chociaż silniki i samochody są dosyć podobne. Wyobrażam sobie nową konstrukcję naszego symbolicznego samochodu, który będzie działał na paliwo uranowe i torowe analogicznie do samochodów gazowo-benzynowych. Można ją łatwo zaprojektować.

Ile obecnie działa reaktorów torowych?

Kilka reaktorów badawczych już działało: w Oak Ridge, reaktor na stopionych solach działał na paliwie torowym w latach 60. Potem Niemcy używali paliwa torowego w reaktorze grafitowym chłodzonym gazem (helem). Problemy pozareaktorowe uziemiły ten projekt. Dzisiaj chcemy budować podobny reaktor badawczy w Świerku. Tak jak mówiłem, można stosunkowo łatwo przestawić reaktor z paliwa uranowego na torowe. Z tego punktu widzenia to bardzo „uniwersalny” projekt.

Indie mają pracujący reaktor torowy, ale głownie do celów wojskowych. Mają ogromne zasoby toru i chcą pilnie rozwijać energetykę jądrową opartą na tym pierwiastku. W ostatnich kilkudziesięciu latach Alvin Radkowsky promował i rozwijał koncepcję reaktorów tego typu, utworzył firmę Thorium Power i gdyby nie jego śmierć w 2002 roku, pewnie by taki reaktor wybudował. W fazie koncepcyjnej jest także reaktor finansowany przez Billa Gatesa „Travelling Wave Reactor” (TWR).

Czy na świecie znajdują się wystarczające zapasy toru, aby zaspokoił potrzeby energetyczne na skalę globalną?

Zdecydowanie tak i to na tysiące lat. Toru na ziemi jest ponad trzy razy więcej niż uranu, jest tańszy i łatwiejszy do wydobycia. Energetyka jądrowa, także torowa, to idealna repepta na bezemisyjną przyszłość świata. Edukacja, rzetelna informacja oraz sprawdzona technologia pomogą usuwać kontrowersje na ten temat.

 Czy jest możliwe, by tor zastąpił paliwa kopalne w wielkoskalowej produkcji energii?

Tak, chociaż nie ma żadnych realnych powodów, aby odchodzić od uranu. Kombinacja uranu i toru jest dobrym rozwiązaniem na rzecz zeroemisyjnej energetyki.

Rozmawiał Bartłomiej Sawicki