Nowe, bezpieczne reaktory jądrowe mogą zatrzymać zmiany klimatu, ale boją się budować

W 2018 roku naukowcy ogłosili surowe wiadomość: mimo niepokój na temat globalnego ocieplenia, kosztem węgla opracowano 38% światowej energii elektrycznej w 2017 roku — czyli dokładnie tyle samo, ile i po pojawieniu się pierwszych niepokojących ostrzeżeń o klimacie 20 lat temu. Co gorsza, emisja gazów cieplarnianych wzrosła o 2,7% w zeszłym roku — jest to największy wzrost w ciągu siedmiu lat. Taka stagnacja doprowadził do tego, że nawet politycy i ekolodzy zaczęli myśleć o tym, że potrzebujemy więcej energii jądrowej.

Nawet naukowcy z ONZ, nie проявлявшие entuzjazmu w przeszłości, dziś mówią, że każdy plan utrzymania wzrostu temperatury planety poniżej 1,5 stopni będzie polegać na znaczny skok w użyciu energii jądrowej. Ale zmierzamy w innym kierunku. Niemcy planuje zamknąć wszystkie reaktory jądrowe do 2022 roku; Włochy głosował za blokowanie wszelkich przyszłych projektów jeszcze w 2011 roku. I nawet jeśli energia jądrowa znalazła wsparcie dla szerokiej publiczności (a to się nie zdarzyło), wydobywać jej drogie: kilka elektrowni jądrowych w USA ostatnio zamknięte, ponieważ nie mogły konkurować z tanizną gazu łupkowego.

Jądrowe reaktory nowego typu

"Jeśli prawdziwa sytuacja pozostanie bez zmian, więcej elektrowni jądrowych, prawdopodobnie zamkną i będą zastąpione głównie gazem ziemnym, co doprowadzi do wzrostu emisji", powiedział w Europejskiej zaniepokojonych naukowców — które zawsze były uważane za sceptyków w części energetyki jądrowej — w 2018 roku. Zdaniem naukowców, jeśli wszystkie stacje zamkną, emisja dwutlenku węgla wzrosła o 6%.

W tym momencie pytanie o to, aby utrzymać istniejące systemy, nie warto, mówi Edwin Leimen, pełniący obowiązki dyrektora projektu bezpieczeństwa jądrowego UCS. "Ważniejsze pytanie polega na tym, czy będzie realistyczny wdrażanie nowych elektrowni atomowych w ciągu najbliższych kilku dekad w odpowiednim tempie".

Na początku 2018 roku tylko w Ameryce Północnej było 75 poszczególnych projektów rozszczepienia jądrowego, które próbowali odpowiedzieć na to pytanie. Te projekty wykorzystać ten sam rodzaj reakcji, że i zwykłe reaktory jądrowe, które były używane przez dziesięciolecia — podział, lub rozszczepienie atomów.

Jednym z wiodących technologii jest mały modułowy reaktor (SMR): zmniejszona wersja tradycyjnych systemów rozszczepienia jądrowego, która zapowiada się tańsze i bezpieczniejsze. NuScale Power z siedzibą w Portland, w stanie Oregon, ma 60-мегаваттную konstrukcję, którą właśnie powinny wdrożyć. (Zwykły kosztowna instalacja może produkować około 1000 Mw energii elektrycznej).

NuScale musi ustawić 12 małych reaktorów dla podtrzymania energetycznych potrzeb 46 obiektów na całym zachodzie stanów ZJEDNOCZONYCH, jednak projekt zostanie zrealizowany tylko wtedy, jeśli członkowie grupy przyznają się go finansować do końca roku. Historia pokazuje, że to nie będzie łatwe. W 2011 roku Generation mPower, inny deweloper SMR, otrzymał kontrakt na tworzenie do sześciu reaktorów, podobnych do NuScale. Go wspierali firmowe właściciele Babcock &Wilcox, najwięksi na świecie producenci energii, ale umowa została wypowiedziana mniej niż przez trzy lata, ponieważ nie pojawiło się nowych klientów. Nie ma klientów, więc cena nie będzie spadać, a to oznacza, że projekt nie będzie się rozwijać.

Podczas gdy podejście NuScale wykorzystuje tradycyjne jądrowe reaktory chłodzone wodą, zmniejszając ich, tak zwane systemy IV generacji wykorzystują alternatywne chłodnice. Chiny buduje zarówno reaktor z sód chłodzony w prowincji Fujian, który wejdzie w pracy w 2023 roku, a TerraPower z Waszyngtonu opracowała system z sód chłodzony, który może pracować na zużytym paliwie, обедненном uran lub uran prosto z ziemi. TerraPower — w którą zainwestował — zawarła porozumienie z Pekinem na budowę stacji demonstracyjnej w 2022 roku.

Inny wariant IV generacji, reaktor z stopionej soli, bezpieczniej, niż wcześniejsze konstrukcje, ponieważ może самоохлаждаться, nawet jeśli system jest w pełni traci moc. Kanadyjska firma Terrestrial Energy planuje budowę elektrowni na 190 Mw w Ontario, i jej pierwsze reaktory będą produkować energię do 2030 roku, w cenie, którą można powiązać z gazem ziemnym.

Jeden z reaktorów IV generacji może wkrótce wejść w życie. Reaktory na гелиевом chłodzenie, bardzo wysokotemperaturowe, mogą pracować w temperaturze do 1000 stopni. Należąca do skarbu państwa Chińska narodowa jądrowa firma oferuje prototyp o mocy 210 Mw w wschodniej prowincji Shandong — będzie on podłączony do sieci w tym roku.

Termojądrowej syntezy

Wiele, jednak żywi nadzieję na termojądrowej syntezy. Reaktory termojądrowy naśladują rdzeniowy proces wewnątrz Słońca, strącając lżejsze atomy razem i przekształcając je w bardziej ciężkie, i podkreśla ogromne ilości energii na drodze. Na Słońce proces ten jest napędzany siłą grawitacji. Na Ziemi inżynierowie starają się odtworzyć warunki termojądrowy za pomocą bardzo wysokiej temperaturze — około 150 milionów stopni — ale im trudno utrzymać plazmę, niezbędne do syntezy atomów.

Jeden z budowanych rozwiązań przedstawione przez ITER, wcześniej znany jako Międzynarodowy termojądrowy eksperymentalny reaktor, który zbudowany jest z 2010 roku w Карадаше, Francja. Jego system magnetycznego ograniczającego ma wsparcie globalne, ale koszty wzrosły do 22 miliardów dolarów z powodu opóźnień i politycznych sporów. Pierwsze eksperymenty, pierwotnie zaplanowane na 2018 rok, zostały przeniesione na2025 rok.

Ванкуверская General Fusion wykorzystuje kombinację fizycznego ciśnienia i pól magnetycznych do tworzenia impulsów osocza, które trwają milionowe części sekundy. To podejście jest mniej skomplikowany, niż ITER, co sprawia, że system jest o wiele tańsze, jednak pozostają problemy techniczne związane z produkcją jego składników, w stanie poradzić sobie z obciążeniem. Jednak General Fusion spodziewa się, że jej reaktory będą wdrażane przez 10-15 lat.

Kalifornijska firma TAE Technologies, tymczasem spędził 20 lat na opracowanie reaktora syntezy jądrowej, który przekształca energię bezpośrednio w energię elektryczną. Ta firma, która otrzymała 500 milionów dolarów od inwestorów, w styczniu przewiduje się, że wyjdzie na komercyjną zwrot w ciągu pięciu lat.

Które z tych technologii sa szczesliwi? Zaawansowane jądrową podział zmniejsza odpady nuklearne — nawet używając ich jako paliwa — i radykalnie zmniejsza szansę tragedii, jak w Fukushimie lub Czarnobylu. Ale takie reaktory dopóki nie otrzymał licencji nigdzie, z wyjątkiem Chin i Rosji. Wielu po prostu nie wierzą firm, które obiecują, że nowe technologie będą w stanie uniknąć starych błędów.

Jednak nie chodzi tylko o polityce: cena również warto wziąć pod uwagę. Zaawansowane jądrową podział obiecuje ciosem bardzo drogie koszty początkowe na energię jądrową kosztem tworzenia reaktorów, które będzie można budować w fabryce, a nie na zamówienie. To powinno zmniejszyć koszty, jak to się stało z wiatru i energii słonecznej. Ale prywatne firmy rzadko odnosili sukcesy, kończąc takie projekty: największe sukcesy zostały osiągnięte dzięki высокоцентрализованным, zarządzaniu państwem schematów, które łatwiej wchłaniają ryzyko.

CEO General Fusion Chris Mauri zgadza się z tym, że jądrową podział boryka się ze zbyt dużą ilością barier dla sukcesu. Ma doświadczenie: założył mPower, firma produkująca małych jądrowych modułów, które законсервировали w 2014 roku. Reaktory syntezy budować będzie trudniej, ale za to łatwiej je zaakceptuje społeczeństwo. Oto, gdzie rozpocznie się wkłady kapitałowe — inwestorzy są przekonani, że ten, kto zmusić syntezę pracować pierwszym, stanie się bajecznie bogaty.

Ale czy naprawdę u syntezy więcej miejsca do manewru? To, że niskim poziomie i krótkotrwałe radioaktywne odpady trytu nie stanowią poważnego zagrożenia, to prawda, jak to, że roztopienia niemożliwe. Ale koszty są wysokie, a terminy są bardzo odległe — ITER wyszedł o wiele droższe, niż pierwotnie zakładano, i nie będzie gotowy jeszcze co najmniej 15 lat. Tymczasem, wielu już chcą zamknąć ITER, a ludzie nie widzą różnicy między podziałkami i syntezą.

Nie ma żadnych gwarancji, że energia jądrowa będzie energetyką przyszłości. Ale byłoby bardzo dobrze, widzisz? Czy nie? Powiedz .