Statele Unite vor urmări mai mult decât simpla reducere sau eliminare a tehnologiilor atomice destinate scopurilor militare. Nu este suficient să luăm această armă din mâinile soldaților. Statele Unite își asumă în fața lumii hotărârea de a contribui la rezolvarea teribilei dileme atomice, de a-și dedica întreaga energie intelectuală și morală pentru a găsi o cale prin care inventivitatea miraculoasă a omului să nu fie consacrată morții sale, ci vieții sale.
Acestea sunt cuvintele rostite de președintele american Dwight D. Eisenhower la Adunarea Generală a Organizației Națiunilor Unite din 8 decembrie 1953, într-o perioadă în care marile puteri ale lumii încercau să găsească o soluție prin care tehnologia nucleară folosită în Japonia în al doilea Război Mondial sub formă de bombe atomice să poată fi utilizată și în scopuri pașnice.
Transferate în domeniul civil, cercetările militare au condus treptat la ceea ce cunoaștem astăzi drept energie electrică produsă în centrale nucleare, așa cum este și centrala nucleară de la Cernavodă, care asigură aproximativ 20% din producția de energie electrică a României prin intermediul celor două reactoare ale sale.
O astfel de centrală utilizează drept principală materie primă uraniul, care provine din minereuri de uraniu, în timp ce răcirea este asigurată de apă cu înaltă presiune. În plus, în ecuație intră și numeroase alte materiale secundare esențiale, inclusiv zirconiu sau bor.
Cu PPC Blue, fiecare încărcare devine parte dintr-o călătorie mai smart. Noi aducem mobilitatea electrică mai aproape de tine, fie că ești acasă, la birou sau în deplasare. Tu trebuie doar să te bucuri de libertatea de a merge mai departe, fără griji. Fiecare încărcare înseamnă un pas spre un viitor care contează.
Găsește stația de încărcare potrivită pentru tine pe ppcblue.ro
Experimentul de la Shippingport Atomic Power Station
Chiar dacă păstrarea ingredientelor chimice a reprezentat principala opțiune pentru dezvoltarea unor programe civile bazate pe tehnologia nucleară militară, cercetătorii au profitat de oportunitate pentru a experimenta și alte soluții.
La patru ani de la discursul lui Eisenhower, Statele Unite au inaugurat în Pennsylvania, în 1957, prima centrală nucleară dedicată exclusiv domeniului civil: Shippingport Atomic Power Station. Aceasta avea trei reactoare, dintre care primele două puse în funcțiune utilizau ca materie primă de bază minereul de uraniu.
Al treilea reactor avea un design similar cu primele două, însă a folosit ca materie primă toriul, un metal greu din grupul actinidelor, cu conductivitate termică și electrică, dar cu radioactivitate slabă. Chiar dacă nu poate realiza fisiunea nucleară de sine-stătător, toriul se transformă în reactor în Uraniu-233 (U-233), un izotop al uraniului capabil să susțină o reacție nucleară.
Cercetătorii au ales toriul pentru al treilea reactor datorită unor avantaje practice. În primul rând, abundența acestuia în scoarța terestră este de 10 – 12 părți per milion (ppm), comparativ cu abundența de 3-5 părți per milion (ppm) pentru uraniu. Cu alte cuvinte, toriul este de până la 5 ori mai abundent în scoața terestră comparativ cu uraniul.
În plus, zăcămintele de toriu sunt răspândite mai uniform pe glob comparativ cu zăcămintele de uraniu, care sunt concentrate în mai puține regiuni. De asemenea, datorită caracterului mai puțin radioactiv, utilizarea toriului este mai sigură pentru reactoarele nucleare, iar cantitatea de deșeuri radioactive rezultate în urma proceselor de utilizare este mai mică.
Cu alte cuvinte, toriul avea practic aproape toate avantajele pentru a înlocui treptat uraniul în reactoarele nucleare civile.
„Sabotajul” militar
Cu toate acestea, reactoarele pe toriu nu au fost utilizate pe scară largă nici în Statele Unite, nici în alte țări ale lumii, fiind considerate mai degrabă excepții de la regula utilizării directe a uraniului. Treptat, tehnologia a fost abandonată de Statele Unite spre sfârșitul anilor ‘80, când inclusiv centrala nucleară Shippingport Atomic Power Station a fost închisă după 25 de ani de activitate.
Pentru a înțelege motivul pentru care toriul a fost abandonat este important de precizat că unul dintre produsele secundare care apar în urma procesului de fisiune nucleară este plutoniul. La fel ca toriul, plutoniul este un metal greu din grupul actinidelor, însă este radioactiv și nu se găsește aproape deloc în stare naturală.
Plutoniul are o importanță majoră pentru domeniul nuclear militar, întrucât permite construirea unor arme nucleare mai compacte și mai ușor de produs comparativ cu cele bazate pe uraniu îmbogățit. De altfel, bomba atomică aruncată deasupra orașului Nagasaki în 1945 a fost construită pe baza izotopului Plutoniu-239, în timp ce bomba atomică de la Hiroshima a avut la bază izotopul Uraniu-235.
Reactoarele nucleare pe bază de uraniu produc o cantitate mai mare de plutoniu decât reactoarele pe bază de toriu, iar acest argument a fost suficient pentru ca marile puteri ale lumii să-și concentreze atenția pe reactoarele cu uraniu, în detrimentul reactoarelor pe bază de toriu. Cu alte cuvinte, statele au considerat că reactoarele pe bază de uraniu le permit să împuște doi iepuri dintr-un foc: să producă energie electrică pentru populație și industrie și să producă mai mult plutoniu pentru programele nucleare militare.
În plus, alte argumente secundare au fost că infrastructura de reactoare nucleare bazate pe toriu era deja dezvoltată, iar toriul era mai complicat de procesat din punct de vedere chimic, în ciuda avantajelor pe care le prezenta.
Cum revine toriul în actualitate în China
În prezent, cu 94 de reactoare nucleare operaționale și cu o putere totală de aproape 97 GW, Statele Unite reprezintă cea mai dezvoltată țară din lume la acest capitol. O lungă perioadă de timp, Franța a ocupat locul 2 în acest top cu 57 de reactoare, însă în ultimii ani a fost ajunsă din urmă de China.
Statul asiatic are o politică agresivă de dezvoltare pentru creșterea producției de energie electrică din diverse surse, iar energia nucleară joacă inevitabil un rol important în această ecuație.
La finalul anului 2024, în China existau 57 de reactoare nucleare, la fel de multe ca în Franța, iar alte 29 erau în construcție. De altfel, nicio altă țară din lume nu construiește în prezent reactoare nucleare într-un ritm atât de alert precum China. Cele 57 de reactoare nucleare operaționale în prezent oferă o putere totală de 55 GW, mai mică decât a Franței, însă acestea au generat în 2024 mai multă energie electrică decât cele din Hexagon: 418 TWh vs. 364 TWh.
În 2011, China a început o serie de cercetări pentru a dezvolta reactoare nucleare bazate pe toriu. Decizia a fost mai degrabă una de strategie politică, întrucât țara este una dintre cele mai bogate în rezerve de toriu, în timp ce aproximativ 80% din uraniul necesar reactoarelor sale nucleare convenționale provine din import, ceea ce o face vulnerabilă la eventuale sancțiuni economice.
Totuși, chinezii au adoptat o strategie diferită: în loc să înlocuiască uraniul cu toriu în reactoarele deja existente, așa cum au procedat americanii după al doilea Război Mondial, au decis să proiecteze un reactor nou, conceput să utilizeze doar toriu, cu particularitățile sale chimice, ceea ce teoretic ar asigura o eficiență mai mare.
Primul experiment în domeniu s-a numit TMSR-SF0 (Thorium-based Molten Salt experimental Reactor – Solid Fuel) și a propus un prototip de reactor la scară mică prin care să fie validate o serie de tehnologii. De altfel, acest mini-reactor experimental a utilizat combustibil solid și s-a bazat preponderent pe uraniu și mai puțin pe toriu.
Pe baza cunoștințelor acumulate în cadrul proiectului inițial, China a dezvoltat începând din 2018 un reactor experimental mai ambițios, cu o putere simbolică de 2 MW. Pe numele său complet TMSR-LF1 (Thorium-based Molten Salt experimental Reactor – Liquid Fuel), acesta utilizează carburant lichid dizolvat în sare topită și înlocuiește complet uraniul cu toriu. Reactorul este operat de Institutul de Fizică Aplicată din Shanghai din cadrul Academiei Chineze de Științe.
În 2023, reactorul a primit o licență de operare valabilă timp de 10 ani, iar în primii 5 ani trebuie utilizat doar ca banc de probe, fără utilizare continuă. În același an, reactorul a atins pentru prima oară așa-numita stare critică, în care o reacție nucleară în lanț se „întreține” singură, dar nu reușește să producă mai multă energie electrică decât consumă.
Ulterior, în iunie 2024, reactorul a atins pentru prima oară puterea maximă de 2 MW pentru care a fost conceput, iar câteva luni mai târziu a funcționat la această putere maximă timp de 10 zile consecutiv.
În luna mai 2025, cercetătorii chinezi au atins o nouă performanță: TMSR-LF1 a devenit primul reactor bazat pe toriu, fie el și experimental, care a putut fi realimentat în timpul funcționării. În mod obișnuit, realimentarea unui reactor nuclear cu carburant are loc doar în momentele în care reactorul este oprit.
Toate aceste performanțe sugerează că statul chinez se apropie tot mai mult de momentul în care va avea abilitatea tehnică de a construi primul reactor nuclear de mare putere bazat pe toriu. Pentru moment, reactorul experimental este de 3 ori mai puțin puternic decât reactorul nuclear convențional de cercetare deținut de Massachusetts Institute of Technology (MIT) în Statele Unite, cu o putere de 6 MW.
Alte tehnologii derivate
Reactorul cu toriu este doar una dintre alternativele pe care cercetătorii le iau în calcul pentru a descoperi soluții mai eficiente pentru producția de energie electrică de origine nucleară. De exemplu, tot China caută soluții pentru dezvoltarea unor reactoare nucleare care să folosească diverse gaze drept agenți de răcire.
Totuși, o alternativă mai populară este reprezentată de reactoarele modulare de mici dimensiuni, care poartă numele oficial de Small Modular Reactors (SMR). Astfel de reactoare au o putere mai mică decât cele convenționale, de până în 300 MW, și sunt potrivite pentru a asigura necesarul de energie electrică în regiuni mai puțin populate sau ca o completare pentru sursele de energie deja existente.
Tehnologia SMR a fost de asemenea inventată și apoi abandonată după al doilea Război Mondial, însă unele companii, în special din Statele Unite, încearcă să o revitalizeze în prezent prin diverse proiecte globale. De altfel, compania americană NuScale Power a inițiat un proiect pentru construirea unor astfel de mici reactoare în România, la Doicești. Deși nu a fost încă început propriu-zis, acest proiect are deja susținerea mai multor companii din domeniul energiei din România, printre care se numără furnizorul de energie și gaze naturale Nova Power&Gas sau Nuclearelectrica, operatorul centralei nucleare de la Cernavodă.
În paralel, China a inițiat proiecte pentru creșterea producției de energie electrică și în alte domenii decât cel nuclear. Printre ele se numără și instalarea de parcuri fotovoltaice în Deșertul Gobi cu o putere totală de 450 GW, inclusiv cu scopul de a îmbunătăți calitatea solului pentru agricultură.
Însă, probabil că cel mai ambițios proiect al Chinei este reactorul Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST), cunoscut și sub numele de „soarele artificial” datorită faptului că obiectivul principal este să „copieze” procesul de fuziune nucleară din Soare și să genereze astfel energie electrică ieftină în cantități nelimitate.
Pentru moment, progresele realizate în ultimele două decenii de reactorul EAST sunt mai degrabă minore, însă nu este exclus ca în timp, tehnologia fuziunii nucleare să avanseze și să aducă astfel beneficii la scară largă.
Foto deschidere: Centrala nucleară Shippingport Atomic Power Station din Statele Unite în 1956 în timpul construcției. Library of Congress, Washington, D.C. (file no. HAER PA,4-SHIP,1–87)
