Polska ma wielkie złoża cennego pierwiastka, które wystarczą na lata

W polskiej debacie o przyszłości energetyki co pewien czas powraca temat toru – pierwiastka, który rozbudza wyobraźnię i daje nadzieję na rewolucyjne zmiany. Tor jest przedstawiany jako paliwo przyszłości: czyste, bezpieczne i praktycznie niewyczerpane, stając się symbolem ambicji energetycznej niezależności. Ale co naprawdę wiemy o jego potencjale i szansach na wykorzystanie w Polsce?

W mediach często pojawiają się hasła o „nieskończonej energii” i rzekomo ogromnych pokładach toru, które mogą dać Polsce samowystarczalność. Warto jednak sprawdzić, czy takie deklaracje znajdują potwierdzenie w twardych danych geologicznych i realiach gospodarczych, czy też są raczej atrakcyjną, lecz odległą wizją.

Tor i energetyka jądrowa

Aby zrozumieć, dlaczego tor – pierwiastek o symbolu Th i liczbie atomowej 90 – bywa wymieniany jako potencjalne paliwo jądrowe, trzeba przyjrzeć się podstawom fizyki reaktorowej. Dziś niemal wszystkie elektrownie jądrowe wykorzystują uran, ale nie jest on jedyną opcją.

Prawdziwa szansa toru pojawia się w nowoczesnych reaktorach przyszłości, które mają szansę poprawić bezpieczeństwo, efektywność i ograniczyć ilość odpadów radioaktywnych. Kluczowe jest nie tyle bezpośrednie użycie toru, ile jego zdolność do przekształcania się w wysokoenergetyczne paliwo w specjalnych typach reaktorów.

Różnice: cykl uranowy i cykl torowy

Obecnie na świecie funkcjonują wyłącznie reaktory pracujące w cyklu uranowym. Nie istnieje żadna komercyjna elektrownia jądrowa z reaktorem pracującym wyłącznie na torze. Reaktory torowe pozostają póki co na etapie badań i testów. Najbardziej zaawansowani są Chińczycy, którzy odnotowali w tej dziedzinie kilka przełomowych osiągnięć.

W 2023 roku na pustyni Gobi osiągnięto „stan krytyczny” w eksperymentalnym reaktorze torowo-solnym TMSR-LF1 (o mocy cieplnej 2 MW), a w połowie 2024 roku uruchomiono go z pełną mocą operacyjną. Październik 2024 przyniósł jeszcze jeden przełom – pierwszy raz uzupełniono paliwo torowe w pracującym reaktorze cyklu torowego.

To ważny krok ku komercjalizacji tej technologii, ale nawet tutaj nie przewiduje się rozpoczęcia seryjnej produkcji reaktorów torowych przed 2030 rokiem.

Naturalny tor (izotop 232Th) nie podtrzymuje samodzielnie reakcji łańcuchowej, ale w reaktorze może być przekształcony w rozszczepialny uran–233, który staje się głównym źródłem energii.

Przewagi toru nad uranem

Można zapytać: skoro reaktory uranowe i torowe i tak wykorzystują rozszczepienie uranu, w czym tkwi przewaga toru? Przede wszystkim tor występuje znacznie częściej w skorupie ziemskiej niż uran, a jego wykorzystanie nie wymaga wzbogacania, jak to jest konieczne w przypadku uranu–235.

Co istotne, reaktory torowe praktycznie nie wytwarzają plutonu (kluczowego składnika broni atomowej) i są uznawane za praktycznie niemożliwe do wykorzystania do celów militarnych. Uran–233, który powstaje w takim cyklu, jest co prawda rozszczepialny, ale jego zastosowanie w broni jądrowej jest wyjątkowo trudne technicznie.

Główną przeszkodą pozostają jednak kwestie inżynieryjne – technologia reaktorów torowych jest znacznie bardziej skomplikowana.

Jakie reaktory mogą wykorzystać tor?

Teoretycznie cykl torowy można wdrożyć w różnych typach reaktorów, ale największe nadzieje wiąże się dziś z reaktorami na stopionych solach (MSR), a zwłaszcza wariantem LFTR (Liquid Fluoride Thorium Reactor).

W tej koncepcji paliwo jądrowe (tor i uran w postaci soli fluorkowych) rozpuszczone jest bezpośrednio w płynnym chłodziwie, co pozwala na wysoką efektywność i bezpieczeństwo – reaktory pracują przy ciśnieniu zbliżonym do atmosferycznego, co praktycznie eliminuje ryzyko katastrof związanych z eksplozją.

Co więcej, reaktory LFTR wykazują tzw. ujemny temperaturowy współczynnik reaktywności: wzrost temperatury automatycznie ogranicza reakcję łańcuchową, co zapewnia bezpieczeństwo nawet bez interwencji operatora. Specjalny „korek zamrożeniowy” w dolnej części reaktora umożliwia szybkie i bezpieczne wyłączenie w przypadku awarii.

Wyższa efektywność, mniej odpadów

Reaktory torowe mogą wykorzystywać niemal cały potencjał energetyczny toru – ponad 99%, w porównaniu z około 4–5% w klasycznych reaktorach uranowych. Tonę toru w LFTR można porównać do 35 ton wzbogaconego uranu w reaktorach PWR.

Kolejna zaleta to wyższa sprawność – reaktory torowe pracują przy około 700°C, co pozwala na osiągnięcie sprawności cieplnej nawet 45–50%. Co więcej, produkują mniej długożyciowych odpadów radioaktywnych; po kilkuset latach ich aktywność jest niższa niż naturalnej rudy uranu, podczas gdy odpady z cyklu uranowego pozostają groźne przez tysiące lat.

Dlaczego więc nie budujemy takich reaktorów?

Na przeszkodzie stoi kilka poważnych problemów technologicznych. Po pierwsze, tor nie może samodzielnie zainicjować reakcji – początkowo wymagane jest dostarczenie neutronów z zewnętrznego źródła, najczęściej wzbogaconego uranu lub plutonu.

Kolejny problem to materiały konstrukcyjne. Roztwór gorących, radioaktywnych soli działa bardzo korozyjnie i wymaga drogich, specjalistycznych stopów, takich jak Hastelloy-N. Poza tym neutrony uszkadzają grafitowy moderator, co generuje dodatkowe koszty eksploatacji.

Oczyszczanie płynnego paliwa to także ogromne wyzwanie – technologia ta wymaga stworzenia miniaturowej fabryki chemicznej bezpośrednio zintegrowanej z reaktorem.

Liderzy wyścigu: Chiny i Indie

Obecnie najwięcej inwestują w tę technologię Chiny – w 2024 roku jako pierwsze na świecie uzupełniły paliwo torowe w pracującym reaktorze eksperymentalnym. Pekin zamierza uruchomić komercyjne reaktory torowe do 2030 roku, co ma umożliwić wykorzystanie krajowych zasobów toru jako strategicznego surowca.

Indie także mają duże ambicje. Tamtejszy program torowy opiera się na wieloetapowej strategii, w której docelowo cykl torowy ma stać się podstawą narodowej energetyki, zwłaszcza w kontekście ograniczonych własnych zasobów uranu.

A Polska?

Nasz kraj nie prowadzi zaawansowanych badań nad reaktorami torowymi. Tego typu technologie rozwijają państwa, które inwestują w nie długofalowo i strategicznie. Dla Polski perspektywa wdrożenia energetyki torowej jest bardzo odległa – zanim pojawią się komercyjne reaktory, które można by kupić „z półki”, minie jeszcze wiele lat.

Co więcej, nie wystarczy mieć tor – potrzebna jest sprawdzona technologia, która na razie nie jest dostępna na rynku. Obecnie ani Chiny, ani Indie nie oferują gotowych rozwiązań dla innych krajów.

Polskie zasoby toru – ile w tym prawdy?

Media często piszą o rzekomych ogromnych zasobach toru w Polsce. Fakty geologiczne są jednak mniej optymistyczne. Według Państwowego Instytutu Geologicznego, tor rzeczywiście występuje w naszym kraju w kilku miejscach, lecz zwykle w bardzo małych ilościach.

• Sudety – w rejonie Szklarskiej Poręby tor znajduje się w granitach i złożach okruchowych, ale w niskim stężeniu i na terenach cennych przyrodniczo.

• Piaski Bałtyku – osady na dnie morza i plażach zawierają minerały ciężkie (m.in. monacyt, który jest nośnikiem toru), jednak koncentracje są zmienne i rozproszone.

• Węgle – tor i uran występują w śladowych ilościach w polskich złożach węgla, co nie ma znaczenia gospodarczego.

• Podłoże krystaliczne północno-wschodniej Polski – anomalia torowa została wykryta na dużych głębokościach, co czyni wydobycie nierealnym ekonomicznie.

Podsumowując: tor w Polsce jest obecny, ale w sensie geologicznym, a nie jako surowiec nadający się do eksploatacji. Z praktycznego punktu widzenia tor byłby co najwyżej kłopotliwym odpadem.

Monacyt – pierwiastek kluczowy

W Polsce tor występuje wyłącznie jako domieszka w monacycie, minerale bogatym w pierwiastki ziem rzadkich (REE). To właśnie te pierwiastki – kluczowe dla nowoczesnych technologii – są dziś celem eksploatacji. Tor jest tu produktem ubocznym.

W przypadku ewentualnego wydobycia metali ziem rzadkich, tor powstawałby jako dodatkowy, choć niewielki, strumień surowca – raczej odpad radioaktywny niż paliwo dla energetyki.

Tor a oficjalne bilanse Polski

W dokumentach takich jak „Bilans zasobów złóż kopalin w Polsce”, tor nie jest nawet wymieniany jako kopalina bilansowa – żadne z jego znanych wystąpień nie spełnia kryteriów złoża przemysłowego.

To oznacza, że Polska nie ma ekonomicznie uzasadnionych, opłacalnych złóż toru i nie traktuje tego pierwiastka jako surowca strategicznego.

Polityka energetyczna Polski – realia

Strategiczne dokumenty rządowe, jak Program Polskiej Energetyki Jądrowej czy Polityka Energetyczna Polski 2040, jasno określają kierunek rozwoju: budowa dużych, sprawdzonych reaktorów wodnych ciśnieniowych (PWR), a nie eksperymenty z cyklem torowym. Pierwsza elektrownia atomowa, w technologii AP1000, ma powstać w Lubiatowie–Kopalinie, a żaden z dokumentów rządowych nawet nie wspomina o torze.

Polska stawia na technologie dojrzałe, z przewidywalnymi kosztami i harmonogramem – bo bezpieczeństwo energetyczne wymaga sprawdzonych rozwiązań. Torowa rewolucja, choć fascynująca na papierze, pozostaje kwestią bardzo odległej przyszłości.

Podsumowanie

Ignorowanie energetyki torowej przez Polskę to nie przeoczenie, lecz świadomy wybór – technologia ta jest na razie zbyt niedojrzała, a nasze zasoby nie pozwalają na jej szybkie wdrożenie. Choć tor ma potencjał, jeszcze większy ma fuzja jądrowa – a ta również pozostaje pieśnią przyszłości. Energetyka jądrowa w Polsce stawia na realia, nie marzenia.

Źródła: Polski Atom (gov.pl), CIRE, nukleo.pl, Energy Policy Journal, Przegląd Geologiczny, PIG-PIB, World Nuclear Association, Tradingeconomics.com, strategicmetalsinvest.com, National Center for Policy Analysis, AIP Publishing, Baker McKenzie