IzpostavljenoJedrska energija

Jedrska energija v slepi ulici

avtor zapisa Ruggerro Schleicher Tapeser, prevedel dr. Leo Šešerko

Sustainable Strategies | Ruggero Schleicher-Tappeser
Ruggerro Schleicher Tapeser

 Nadaljevanje upadanja

 Štirideset let po tem, ko so bili številni projekti jedrskih elektrarn ustavljeni zaradi vztrajnega povečevanja stroškov, nerešenih težav in nesreče reaktorja na otoku Three Miles (1979), rezultati atomske energije niso videti veliko boljši. Po letu 1990 je začelo obratovati le nekaj jedrskih elektrarn, večina na Kitajskem. Leta 2021 je obratovalo 415 reaktorjev (1989: 418) s skupno močjo 369 GWe (1989: 310 GWe). Medtem ko je jedrska energija še leta 1990 zagotavljala 17 % svetovne proizvodnje električne energije, je njen delež do leta 2019 padel na 10 %.

Model postopnega opuščanja

Leta 2021 je bila povprečna starost delujočih jedrskih elektrarn več kot 30 let. Zanimiva je razčlenitev po državah: v desetletju 2011–2021 se je svetovna proizvodnja jedrske energije povečala le za 0,5 %. V OECD se je znižal za 1,2 %. Edine države, kjer se je proizvodnja jedrske energije v zadnjem desetletju povečala za več kot en odstotek, so bile: Iran (41,9 %), Kitajska (16,7 %), Pakistan (14,9 %), Indija (3,1 %), Rusija (2,5 %) in Mehika (1,7 %). Medtem ko Mednarodna agencija za jedrsko energijo (IAEA) na podlagi finančnih podatkov ne predvideva pomanjkanja virov urana, zaenkrat obsežna avstrijska študija o energetskih bilancah napoveduje, da se bo zaradi vse manjše vsebnosti urana v preostalih rudah energija, potrebna za proizvodnjo goriva, bo povečala tako, da bo energetska bilanca jedrske energije z današnjo tehnologijo lahke vode med letoma 2050 in 2075 postala negativna, torej v celotnem življenjskem ciklu bi porabila več energije, kot je proizvede.

 Jedrska skupnost je postala manjša. Na univerzah so pripadajoči študijski programi močno okrnjeni. Delo v panogi že dolgo ni bilo elegantno — razen pred kratkim v nekaterih novoustanovljenih podjetjih, opisanih spodaj.

 Še vedno pa so potrebni strokovnjaki za upravljanje obstoječih jedrskih elektrarn in razgradnjo ustavljenih. In za odlaganje odpadkov. Raziskovalni programi za nekdanje »reaktorje prihodnosti« so bili zaključeni: visokotemperaturne reaktorje so v ZDA in Nemčiji zaprli v osemdesetih letih, razvija pa jih le Kitajska. Nekoč zelo hvaljeni hitri razmnoževalni reaktorji so bili večinoma opuščeni nedokončani: v Nemčiji leta 1991 (Kalkar, stroški do ustavitve gradnje pri 3,1 milijarde evrov), v ZDA leta 1992, na Japonskem leta 2016 (Monju, 7,8 milijarde evrov) in v Franciji leta 2018 (ASTRID). ).

 Samo Rusija, Indija in Kitajska še vedno delajo na tej tehnologiji z velikimi reaktorji – in majhni projekti so pred kratkim upali na renesanso koncepta z mini reaktorji (glej spodaj). Toda Francija še vedno visoko drži jedrsko zastavo. Ker jedrska energija zagotavlja približno 70 % njene proizvodnje električne energije, nobena druga država ni tako odvisna od jedrske energije. Lansko jesen je predsednik Macron napovedal pomemben program za izgradnjo novih velikih jedrskih elektrarn v Franciji. Trenutno je več kot polovica od 56 francoskih jedrskih elektrarn v mirovanju več mesecev, bodisi zaradi pomanjkanja hladilne vode zaradi podnebnih sprememb ali ker je bila  odkrita nevarna napaka v občutljivih cevovodih ali obstaja strah glede tega.

V Ukrajini, ki je prav tako odvisna od jedrske energije za več kot 50 % svoje električne energije, postajajo edinstvene nevarnosti jedrske tehnologije zdaj vidne v vojni. Povsem drugače kot druge elektrarne lahko napadalec grozi s katastrofo, ki je nihče ne more sprejeti. S tem je lahko približno primerljivo le uničenje velikega vodnega rezervoarja. A napad na jedrsko elektrarno niti ni nujno fizičen: tudi kibernetski napad od daleč ima lahko uničujoče posledice.

Manjši reaktorji ne morejo rešiti težav

Stroški razvoja velikih jedrskih elektrarn v ZDA, Franciji, na Finskem, v Angliji in na Japonskem so bili tako negativni, da je pred dvajsetimi leti vse manjša »jedrska skupnost« začela dvomiti o prizadevanju za fizično učinkovitost v velikih elektrarnah in se osredotočati na veliko manjše enote, ki bi jih lahko množično proizvajali. Standardizirana serijska proizvodnja je postala ključ do znižanja stroškov na številnih drugih tehnoloških področjih. In vse večji družbeni skepticizem do centralizirane tehnologije velikega obsega, na kratko omenjen v zadnjih epizodah te serije, je nakazoval,, da bi bilo mogoče stroške zmanjšati tudi v jedrski energiji z majhnimi enotami, proizvedenimi v serijah.

Obrambna industrija je imela izkušnje z majhnimi reaktorji pri gradnji jedrskih podmornic in letalonosilk na jedrski pogon. Tega pa ni bilo mogoče preprosto prenesti v civilni sektor. Toda številni projekti za tako imenovane SMR (majhne modularne reaktorje) so neposredno ali posredno vojaškega izvora. Večinoma s pretežno državno podporo več start-upov preizkuša nove koncepte, ki s svojo zasnovo obljubljajo tudi več inherentne varnosti in drugih prednosti. Vendar doslej niso bile izvedene nobene študije izvedljivosti in izdelani niso bili nobeni prototipi, ki bi lahko delovali – razen dveh ruskih SMR, katerih izdelava je trajala dvanajst let, kar je štirikrat dlje, kot je bilo sprva načrtovano.

Najdlje je danes verjetno podjetje NuScale Power, ustanovljeno leta 2000. Moduli s 77 MW uporabljajo konvencionalno tehnologijo lahke vode s spremenjeno geometrijo, ki ne potrebuje zasilnega hlajenja. NuScale po številnih zamudah upa, da bo prva elektrarna s šestimi moduli zaživela leta 2030. Vendar so načrtovani stroški močno narasli že pred začetkom gradnje, tako da je financiranje pod vprašajem. V tehnologiji lahke vode je po sedmih desetletjih bogatih izkušenj. Zato je NuScale mogoče oceniti z vidika varnosti s primarno uveljavljenimi metodami in je nedavno, po številnih spremembah, prejel tako dolgo pričakovano »posodobitev dizajna« ameriškega regulativnega organa NRC.

To postane veliko težje z novimi ali prej opuščenimi koncepti, za oceno katerih je treba razviti povsem nove metode. Zdaj obstajajo predlogi, ki uporabljajo druga hladilna sredstva, kot so tekoči natrij, staljena sol ali tekoči svinec, ali v katerih gorivo včasih sploh ni prisotno kot ločen, trdni gorivni element, ampak je vsebovan v tekoči obliki neposredno v hladilnem sredstvu. Namesto tega koncepti brez vodnega hlajenja obljubljajo pomembnejše prednosti, kot je boljša izraba goriva, ki bi lahko ublažila vse manjši obseg virov urana, ali višje delovne temperature, ki omogočajo njihovo uporabo za procesno toploto.

Lansko leto je obsežna študija nemškega Zveznega urada za varnost ravnanja z jedrskimi odpadki naštela 136 različnih konceptov in jih 36 podrobneje preučila. Tako kot druge študije je ugotovila, da koncepti brez vodnega hlajenja ponujajo zanimive prednosti, vendar vključujejo dolge razvojne čase in nova tveganja, zlasti pri razvoju goriva in postopkih ponovne obdelave, ki so pogosto potrebni. Samo za zamenjavo današnjih 400 reaktorjev bi bilo treba zgraditi do 10.000 reaktorjev SMR, kar odpira nova vprašanja o varnosti na lokaciji, transportu, razstavljanju, vmesnem in končnem skladiščenju.

Ekonomije obsega, ki nadomestijo povečane stroške manjših enot, se pričakujejo le pri količinah okoli 3000 enot, proizvedenih v seriji. Tako kot pri klasičnih reaktorjih bi bila potrebna kompleksna proizvodna veriga več podjetij, specializiranih za zelo različne probleme, pri čemer bi pričakovali nove težave pri usklajevanju in ozka grla. Za oceno novih konceptov bi bilo treba razviti popolnoma nove metode ocenjevanja tveganja. Kajti tudi če bi se posamezna tveganja sedanjih lahkovodnih reaktorjev lahko znatno zmanjšala, bi bilo treba oceniti celoten kontekst novih tveganj, kot so tveganja, povezana s predelavo, zunanji vplivi z velikim številom prevozov in lokacij, manjšim številom ravni varnosti ali nevarnosti zlorabe zaradi višje obogatenosti urana in visoke vsebnosti plutonija.

Na splošno študija navaja, da glede na trenutno stanje znanja ni mogoče domnevati, da so SMR načeloma varnejši. Kot so že pokazale izkušnje s prvimi mini reaktorji v Rusiji in s koncepti reaktorjev NuScale, bi lahko vse te negotovosti zahtevale dodatne ukrepe, ki bi povečali stroške. Zato obstajajo precejšnji dvomi, ali bi bili novi mali reaktorji – če bi bili realizirani – stroškovno privlačni. Razen obratovalne varnosti SMR ne rešujejo problema jedrskih odpadkov. Dve bistveno novi vprašanji jedrske energije, opredeljeni zgoraj, ostajata tudi z novimi koncepti — množično ravnanje z umetno ustvarjenimi radioaktivnimi materiali, ki mora biti zagotovljeno stoletja, in zadrževanje neprimerljivega uničujočega potenciala jedrskih verižnih reakcij. Ni predvideti, da bodo zasebni vlagatelji in zavarovalnice pripravljeni prevzeti vsa s tem povezana tveganja, kot se običajno pričakuje pri drugih virih energije.

Zato se zdi verjetno, da bi javni financerji morali financirati ne le razvojno fazo propagirane nove generacije jedrskih elektrarn, ampak tudi bistvena tveganja postavitve in delovanja. Do zdaj so bile to pripravljene storiti predvsem države z jedrskim orožjem. Tudi če bi novi, majhni, serijsko proizvedeni reaktorji lahko zmanjšali nekatere težave sedanje generacije jedrskih elektrarn in bi bila družba pripravljena sprejeti preostala tveganja do naslednje večje nesreče – tudi takrat so SMR veliko prepozni za zamenjavo fosilnih goriv in izpolnjevanje podnebnih sporazumov.

Nekdanja predsednica ameriške jedrske regulativne komisije (NRC), Allison Macfarlane, je nedavno dejala: »Glede na to, koliko gospodarskih, tehničnih in logističnih ovir stoji na poti gradnje varnejših, učinkovitejših in stroškovno konkurenčnih reaktorjev, jedrska energija ne bo mogla dovolj hitro nadomestiti drugih oblik proizvodnje električne energije, da bi dosegla ravni zmanjšanja emisij potrebno za preprečitev najhujših učinkov podnebnih sprememb.”

 Za razliko od sedemdesetih danes obstajajo alternative

 Sedemdeset let je minilo od prve proizvodnje električne energije z jedrskim reaktorjem. Vrhunec rabe atomske energije je bil pred več kot tridesetimi leti. Osnovni koncepti in problemi so ostali enaki, izboljšave varnosti so povzročile dvig stroškov. Bistvenih novih pogledov tudi z novimi pristopi ni zaznati. V sedemdesetih letih 20. stoletja so vsi, ki so še vedno trdili, da je jedrska fisija energija prihodnosti, ker zanjo ni druge možnosti – kot moj oče, ki je nadzoroval evropske jedrske objekte za pogodbo o neširjenju jedrskega orožja, ali pionir podnebnih modelov Hans Oeschger, pri katerem sem takrat diplomiral iz fizike — bi še dobrohotno lahko označili za nedomiselno.

Kdor še danes to trdi, ima trdne interese ali bi moral nujno preučiti razvoj znanosti in tehnologije od odkritja jedrske fisije. Po prvih korakih v nanosvet molekul, atomov in atomskih jeder, ki so temeljito spremenili naše razumevanje energije in materije, so se z novimi metodami odprle povsem nove dimenzije, neskončne pokrajine novih možnosti. In s tem veliko ugodnejši pristopi od jedrske cepitve, da bi osemmilijardnemu človeštvu zagotovili dovolj energetskih storitev za udobno življenje. To je tema naslednjih epizod te serije.

Sorodni članki

Prikriti jedrski lobisti

Matjaž Valenčič

Drvimo v finančno brezno.

Matjaž Valenčič

SMR

Matjaž Valenčič

Komentiraj