V experimentálním reaktoru v poušti Gobi došlo k zahájení využití thoria k výrobě energie. Jde o oživení technologie, kterou například Spojené státy opustily před více než půl stoletím.
Čína se spuštěním experimentálního reaktoru TMSR-LF1 (thorium-based molten salt reactor liquid fuel) dostává do čela jaderných inovací v oblasti typu MSR (reaktor s roztavenými solemi) a odemyká nejen potenciál thoria, ale především jiný přístup k bezpečnosti a palivovému cyklu. Jde však o skutečnou revoluci, nebo jen o nákladnou laboratoř na řešení problémů, které zůstaly půl století nevyřešené?
Co se vlastně stalo
Nejde o elektrárnu v pravém slova smyslu, ale o prototypový reaktor s tepelným výkonem 2 MWt, umístěný ve městě Wu-wej v provincii Kan-su.
Jeho příběh začal v roce 2011, kdy Čínská akademie věd obnovila program vývoje reaktorů s tekutými solemi. Samotná stavba v poušti Gobi započala v roce 2018 a podařilo se ji dokončit v roce 2021. V říjnu 2023 v něm byla poprvé spuštěna štěpná řetězová reakce.
V červnu 2024 dosáhl reaktor plného provozního výkonu a v říjnu téhož roku obdržel povolení pro zavezení první dávky thoria — k doplnění paliva došlo přitom za provozu. Podle dostupných zpráv byla v listopadu 2025 dokončena transmutace této první dávky thoria na štěpný uran 233.
Čína se přitom hrdě hlásí k odkazu amerického experimentu MSRE prováděného v laboratořích Oak Ridge. Ten probíhal v letech 1965—1969, ale byl politicky ukončen ve prospěch dnes dominantních tlakovodních reaktorů.
Horká sůl místo pevných tyčí
Pro pochopení čínského úspěchu je nutné opustit představu klasické jaderné elektrárny, jakou známe třeba z Temelína. Běžné reaktory využívají pevné palivové tyče, které chladí voda pod obrovským tlakem. Princip reaktoru s roztavenými solemi (MSR) je zásadně odlišný.
Jaderné palivo, ať už uran, nebo thorium, je zde přímo rozpuštěno v nosné soli, v tomto případě ve směsi fluoridů lithia a beryllia (FLiBe). Tato extrémně horká tekutina, s pracovní teplotou 650—700 °C, plní dvě role zároveň: je palivem i chladivem.
Využití thoria má pak ještě další důvod: prvek je klíčem k odlišnému palivovému cyklu. Thorium 232, které se nachází v přírodě, není přímo štěpné. Nelze jej použít jako palivo. Jde o takzvaný „plodivý“ materiál. Aby v reaktoru vznikala energie, musí palivo v zařízení nejprve vzniknout.
Tento proces probíhá v několika krocích. Jádro thoria 232 nejprve v reaktoru zachytí neutron. Tím se přemění na protaktinium 233, které se následně s poločasem rozpadu 27 dní přemění na uran 233. Až tento izotop uranu 233 je štěpným materiálem a slouží jako palivo pro jaderný reaktor.
K zahájení řetězové reakce je zapotřebí „startér“. Reaktor TMSR-LF1 k tomuto účelu využívá palivo označované jako HALEU (high-assay low-enriched uranium). Jde o uran obohacený těsně pod hranicí 20 % štěpného izotopu U-235.
Hlavní výhody thoria jsou strategické. V zemské kůře se nachází 3× až 4× více thoria než uranu. Palivový cyklus založený na thoriu navíc produkuje výrazně méně transuranů, jako je plutonium nebo americium, které tvoří nejnebezpečnější a nejdéle „žijící“ část jaderného odpadu.
Pro Čínu má tento přístup ještě jeden specifický přínos. Thorium je odpadním produktem při rozsáhlé těžbě vzácných zemin, tedy surovin, jejichž produkci země celosvětově dominuje (viz článek na protější straně). Reaktor s roztavenými solemi by tak mohl přeměnit tento odpad na prakticky nevyčerpatelný zdroj energie.
Jiný provoz
Oživení půl století staré technologie naráží v podstatě na stejné překážky, na kterých ztroskotal původní americký program. Technické výzvy zůstávají značné, jak přiznávají i samotní čínští vědci.
Tou hlavní je materiálová věda. Roztavené fluoridové soli při teplotách přesahujících 700 °C působí silně korozivně. Vyžadují speciální slitiny schopné desítky let odolávat extrémnímu chemickému prostředí i radiaci.
Američané pro tento účel vyvinuli slitinu Hastelloy-N, kterou využívá i čínský reaktor. Velkou neznámou však zůstává její dlouhodobá životnost a chování po desetiletích provozu. Současný 2MWt reaktor TMSR-LF1 slouží primárně jako materiálová zkušebna, která má ověřit odolnost kovů i speciálně upraveného grafitu sloužícího k moderaci neutronů.
Největší provozní komplikací je samotná podstata kapalného paliva. Zatímco u klasického reaktoru se palivové tyče vymění jednou za čas, zde musí systém fungovat kontinuálně. Výhoda doplňování paliva za provozu je tak vykoupena nutností toto palivo za provozu také čistit.
Aby reakce běžela stabilně, musí se z tekuté soli neustále odstraňovat nežádoucí štěpné produkty, které by jinak pohlcovaly neutrony. To vyžaduje komplexní systém neustálého chemického zpracování. K reaktoru tak musí být připojena v podstatě malá radiochemická továrna, která bez ustání manipuluje s vysoce radioaktivní kapalinou, což představuje mimořádnou inženýrskou a bezpečnostní výzvu.
Přestože thoriový cyklus generuje méně dlouhodobého jaderného odpadu než dnešní uranový cyklus, stále při něm vzniká komplexní směs štěpných produktů, které je nutné bezpečně uložit. Čína pro tyto účely plánuje využít geologicky stabilní podloží v poušti Gobi.
Bezpečnostní charakteristiky
Reaktor je sice postaven z nezvyklého a také do jisté míry neznámého materiálu, ale má i své bezpečnostní výhody. Například pracuje při běžném atmosférickém tlaku. Odpadá tak riziko parní exploze nebo ztráty chladiva pod tlakem.
Je také vybaven velmi jednoduchým pasivním systémem bezpečnosti: v případě přehřátí nebo výpadku proudu se ve dně reaktoru automaticky roztaví „zátka“ ze ztuhlé soli. Gravitace pak samovolně odvede veškeré kapalné palivo do bezpečně podchlazených nádrží, aniž je nutný jakýkoli vnější zásah.
S thoriovým cyklem je spojena i citlivá otázka šíření jaderných zbraní. Někteří odborníci, jako Edwin Lyman z organizace Union of Concerned Scientists, upozorňují na rizika. Vypěstovaný uran 233 je podle nich vysoce kvalitní materiál přímo použitelný v jaderných zbraních, srovnatelný s plutoniem. Obávají se také, že pokud palivo neustále cirkuluje mimo reaktorové jádro kvůli chemickému čištění, vytváří to teoretické cesty pro jeho odcizení.
Je ovšem otázkou, zda jsou tyto obavy skutečně na místě. Při výrobě žádaného uranu 233 totiž nevyhnutelně vzniká i malá příměs izotopu uranu 232. Ten má relativně krátký poločas rozpadu a jeho dceřiné produkty jsou extrémně silnými zářiči gama. Tato tvrdá radiace činí jakoukoli manipulaci s materiálem nesmírně obtížnou a nebezpečnou, což jej pro jednoduché vojenské použití prakticky znehodnocuje. Navíc reaktory tohoto typu produkují jen velmi malé množství plutonia, které je pro dnešní zbraňové systémy hlavním materiálem.
Obecně tedy převládá spíše názor, že riziko šíření u tohoto typu reaktoru v energetické konfiguraci tedy není nulové, je však považováno za nižší než u klasického uran-plutoniového palivového cyklu. Rozhodujícím faktorem však, jako vždy, zůstává úmysl provozovatele a nastavení mezinárodních záruk nad celým palivovým cyklem.
Nejsou v tom sami
Čína sice získala náskok v technologii reaktorů s roztavenými solemi, ale v záměru využít thorium rozhodně není sama. Nejkomplexnější přístup k této otázce má v současné době Indie. Ta se pro thorium rozhodla z existenčních důvodů: země má jen velmi omezené zásoby uranu, ale naopak jedny z největších zásob thoria na světě.
Indický jaderný program je proto postaven jako propracovaný třístupňový plán. První etapa, která již běží, je založena na těžkovodních reaktorech (PHWR), jež využívají přírodní uran. Ty produkují elektřinu a jako vedlejší produkt plutonium 239.
Ve druhé etapě vstoupí do hry rychlé množivé reaktory (FBR) spalující plutonium získané v první fázi a v takzvaném blanketu (obalu jádra) budou „množit“ nové palivo — tedy další plutonium z uranu 238 a především žádaný uran 233 z thoria. Klíčový prototyp tohoto rychlého reaktoru Indie již staví v Kalpakkamu.
Teprve ve třetí fázi nasadí Indie pokročilé reaktory, které budou navrženy přímo na spalování thoria a v nich vypěstovaného uranu 233. Indická cesta je tedy pomalejší, ale systémovější a není závislá na exotické technologii tekutých solí.
O thorium se však zajímá i soukromý sektor. Dánská společnost Copenhagen Atomics plánuje spuštění 1MW pilotního reaktoru s roztavenými solemi v roce 2026. Své řešení problému šíření materiálu popsali velmi přímočaře: celý reaktor jednoduše zavaří, aby se k palivu nikdo nedostal.
Jiné firmy v USA, jako Clean Core Thorium Energy, nevyvíjejí nový reaktor, ale nové palivo. Jejich cílem je vyrobit palivové kazety ze směsi thoria a HALEU, které by bylo možné použít v již existujících těžkovodních reaktorech typu CANDU.
Připomeňme, že ne každý reaktor s roztavenými solemi musí nutně spalovat thorium. Příkladem je americká společnost Kairos Power, která rovněž vyvíjí reaktor chlazený solí, ale jako palivo bude využívat osvědčené pevné uranové částice TRISO. Právě s touto firmou nedávno uzavřel partnerství Google pro napájení svých datových center.
Co to znamená pro nás
A jaká je relevance čínského pokroku pro Českou republiku? V krátkodobém a střednědobém horizontu prakticky nulová. Naše energetika je a po několik dalších dekád zůstane založena na klasických tlakovodních reaktorech. Technologie IV. generace, kam reaktory s tekutými solemi patří, jsou otázkou případného komerčního nasazení nejdříve v letech 2040—2050.
Nepřímý, strategický dopad je však podstatný. Čína získává v této oblasti zjevný náskok. Zatímco Evropa a Spojené státy jsou převážně ve fázi návrhů a počítačových simulací, Čína sbírá reálná provozní data. Zkouší, jak se materiály chovají, jak zvládat složitou chemii a jaká je skutečná fyzika provozu. Pokud bude současný 2MWt prototyp úspěšný, Čína již plánuje stavbu většího, 10MWe (60MWt) demonstračního reaktoru, který má být dokončen do roku 2030.
Jak ale poznamenali sami čínští vědci, na obzoru nejsou „žádná rychlá vítězství“. Thoriový reaktor není okamžitou spásou energetiky. Problémy s korozí, materiály a chemickým zpracováním jsou skutečné a jejich vyřešení bude vyžadovat ještě mnoho let práce.
Pokud se to však Číně podaří, získá technologii s unikátními vlastnostmi. Reaktor nepotřebuje pro chlazení vodu, což je ideální pro suché oblasti, jako je poušť Gobi. Vysoká provozní teplota jej činí vhodným pro průmyslovou výrobu vodíku, a objevují se dokonce koncepty pro pohon velkých kontejnerových lodí.