Geriausias branduolinis pasirinkimas

Įsivaizduokite branduolinę pramonę, kuri dešimtmečius gali aprūpinti Ameriką, naudodama savo radioaktyviąsias šiukšles, sudegindama šiandienines reaktorių atliekų dalis, kurias sunkiausia sutvarkyti. Pridėkite technologiją, kuri naudoja branduolinius pelus, uraną, kuris buvo išgaunamas ir apdorotas, bet dažniausiai buvo netinkamas naudoti, ir paverčia jį dar daugiau kuro. Tada pridėkite pasaulinį verslo modelį, kuris sumažina tikimybę, kad šalutiniai reaktorių produktai, tokie kaip plutonis, atsidurs branduoliniuose ginkluose tokiose šalyse kaip Iranas, net jei ekonomiška branduolinės energijos technologija taps prieinama visam pasauliui.

JAV energetikos departamentas reklamuoja tolimas atliekų perdirbimo technologijas, kurioms reikia naujų reaktorių projektų. Tačiau atnaujinti įprastiniai dizainai, tokie kaip GE ekonomiškas supaprastintas verdančio vandens reaktorius (parodytas čia), yra paruošti šiandien. (Kreditas: Bryanas Christie)

Tai yra viliojantis trigubas žaidimas, kurį Bušo administracija tikisi įgyvendinti su Pasauline branduolinės energijos partneryste (GNEP), kurią ji pristatė anksčiau šiais metais – siūlomą ilgalaikę tyrimų ir plėtros programą, beveik tokią pat įžūlią kaip Manheteno projektas. Pagrindinės degalų perdirbimo koncepcijos, kurių esmė – jos esmė, vyravo jau pusę amžiaus. Dabar jie iš naujo reklamuojami kaip būdas aprūpinti daug anglies neturinčio kuro energijos ištroškusiam pasauliui, kuriam gresia žmogaus sukelta klimato kaita.

Ši istorija buvo mūsų 2006 m. liepos mėn. numerio dalis

• Žr. likusią numerio dalį
• Prenumeruoti

Pagal planą, už kurį administracija prašė 250 mln. USD finansiniais metais, prasidedančiais spalio 1 d., Jungtinės Valstijos ir tam tikros šalys partnerės apdoros panaudotą branduolinį kurą, naudodamos naujus metodus, kurie paverstų dalį jo daugiau kuro ir sumažintų laidojimo poreikį. . Jungtinės Valstijos ir jos partneriai taip pat išnuomotų reaktorių kurą kitoms šalims, kurios vėliau grąžintų panaudotą kurą perdirbti.

Ši technologija uraną galėtų išnaudoti daug efektyviau: Phillipas J. Finckas, Argonne nacionalinės laboratorijos netoli Čikagos direktorius, teigia, kad iš urano būtų galima išgauti iki 100 kartų daugiau energijos nei dabar įmanoma. Teorija teigia, kad atliekos dabar kaupiamos reaktoriuose Jungtinėse Valstijose, kad GNEP galėtų pagaminti visą šaliai reikalingą elektros energiją dešimtmečius, o gal net šimtmečius – darant prielaidą, kad bus pastatyta pakankamai naujų reaktorių. Tai pašalintų maždaug trečdalį visų JAV išmetamo anglies dioksido kiekio (maždaug tiek, kiek šiandien gaunama iš iškastinio kuro jėgainių). Visa tai mažinant atliekų kiekį ir trukdant kuro nukreipimui į branduolinius ginklus.

Multimedija

• Vaizdo įrašas: mokslininkai kalba apie visuotinio atšilimo grėsmę ir kaip su ja kovoti.

Tačiau praktikoje geriausiu atveju GNEP sukurti prireiktų dešimtmečių, o blogiausiu atveju jis gali nieko neduoti; Dėl techninių priežasčių ji gali pasirodyti nenaudojama arba ši technologija gali būti ekonomiškai nekonkurencinga su kitais anglies neišskiriančiais elektros energijos šaltiniais. Ir programa gali pakenkti kuklesniam ir pasiekiamam tikslui: atgaivinti branduolinę pramonę, kuri nepradėjo sėkmingo reaktoriaus projekto nuo 1974 m.

Šiandien visuomenė, kažkada nerimavusi dėl branduolinės energijos, jai atsivėrė kaip galimą atsakymą į visuotinį atšilimą. Nauji reaktorių projektai, panašūs į naudojamus šiandieniniame komerciniame laivyne, tačiau, kaip teigiama, yra saugesni ir efektyvesni, jau yra patvirtinti arba peržiūrimi JAV Branduolinės reguliavimo komisijos. Komunalinės įmonės įvairiuose planavimo etapuose yra mažiausiai 16 tokių reaktorių (žr Atnaujinimo virpulys diagramą ) ir gali pateikti paraiškas NRC jau kitų metų pabaigoje.

Tokie reaktoriai yra perspektyviausia artimiausio laikotarpio alternatyva papildomoms tradicinėms anglies jėgainėms, kurios gamina milžiniškus kiekius anglies dioksido. Tačiau neaišku, kada ir ar jie bus pastatyti. Jei taip atsitiks, pramonė turi įtikinti investuotojus žengti didelį žingsnį. Tai reiškia, kad reikia įtikinti juos, kad gamyklos finansiškai konkuruos su kitais mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančiais šaltiniais, pavyzdžiui, vėjo turbinomis arba anglies jėgainėmis, kurios sugeria anglies dioksidą – ši technologija gali būti įgyvendinama, bet dar neįrodyta. (žr. Purvina paslaptis) . Pasak Elektros energijos tyrimų instituto (EPRI), pelno nesiekiančios komunalinių paslaugų tyrimų organizacijos, įsikūrusios Palo Alto mieste, Kalifornijoje, kurios nariai yra anglies ir atominių elektrinių savininkai, artimiausio laikotarpio reaktorių projektai gali būti vos pigesni nei sekvestracijos technologija. Ir jei Jungtinės Valstijos neribos anglies dvideginio išmetimo, branduolinė energija turės ir toliau konkuruoti su tradicinėmis anglies elektrinėmis.

Tuo tarpu pramonė vis dar laukia savo pagrindinės artimiausios problemos sprendimo: ką daryti su esamose atominėse elektrinėse besikaupiančiomis atliekomis. Pramonės prekybos grupės Branduolinės energijos instituto prezidentas ir generalinis direktorius Skip Bowman teigia, kad be greito atliekų sprendimo šiandieninis preliminarus renesansas sustos. Bendrovė negali gauti licencijos naujai gamyklai, neturėdama atliekų plano, ir šiuo metu laukimas, kol Energetikos departamentas atidarys savo ilgai atidėtą Yucca Mountain atliekų saugyklą Nevadoje, nėra planas. Šiame kontekste, Bowmano teigimu, GNEP yra išsiblaškymo veiksnys.

Kai kurie mokslininkai sutinka teigdami, kad Energetikos departamentas turi sukurti aiškią branduolinę strategiją ir jos laikytis. Andrew Kadakas, MIT branduolinis inžinierius (žr. DOE miglotą branduolinį matymą) , teigia, kad departamentas laikėsi zigzago politikos. Jis laiko GNEP penktąja branduoline iniciatyva per pastaruosius penkerius metus, nurodydamas Branduolinio vandenilio iniciatyvą; „Nuclear Power 2010“ (pastangos iki tų metų sukurti naują įprastą reaktorių); IV karta (naujas reaktorių technologijų rinkinys, pvz., dujomis arba švinu aušinami įrenginiai); ir pažangiojo kuro ciklo iniciatyva, kuri panaši į GNEP dalis.

Jei Energetikos departamentas norės sumažinti anglies dvideginio išmetimą skatindamas žadėtą ​​branduolinės energetikos atgaivinimą, jis turės paskubėti, kol energetikos įmonės užpildys rinką tradicinėmis anglies elektrinėmis, kurios gali tarnauti 50 metų. GNEP gali tik susilpninti skyriaus dėmesį, padidindamas sąnaudas ir sudėtingumą dėl naujų, neišbandytų technologijų.

Greiti reaktoriai, lėta pažanga

GNEP yra labai ilgalaikė vizija; didžioji dalis pradinių 250 milijonų dolerių būtų išleista vien tam, kad ištirtų, kaip naujosios technologijos galėtų veikti ir kiek jos kainuotų. Tačiau jos šalininkai galvoja, kad mes reikia labai ilgalaikė vizija. Energetikos departamentas prognozuoja, kad iki amžiaus vidurio visame pasaulyje veiks 1000 atominių elektrinių, o šiandien jų yra 441. O esamas urano tiekimas, GNEP šalininkai tvirtina, nepatieks tiek daug reaktorių.

Urano pasiūlos dydis iš tikrųjų nežinomas, nes uranas išgyveno ilgą smigusios kainos laikotarpį, o pastaruoju metu jo ieškojo nedaug žmonių. Remiantis pramonės šaltiniais, žinoma, kad yra apie 3 milijonus tonų, tačiau dar apie 12 milijonų tonų gali būti ten. (2003 m. atliktas MIT tyrimas numatė, kad urano vis dar yra pakankamai, kad būtų galima pastatyti 1000 reaktorių ir juos eksploatuoti 40 metų.) Tačiau tiek, kiek mums gali prireikti išplėsti šiuos išteklius, GNEP siūlo bent jau popieriuje būdą atgauti iš jo didžiulius kiekius papildomos energijos.

Esami reaktoriai generuoja energiją per grandininę reakciją, kuri prasideda, kai laisvas neutronas patenka į U-235 atomą, urano izotopą, ir suskaido jo branduolį. Suskaidytas atomas išmeta du ar tris neutronus; paprastai vienas suskaldo kitą U-235 atomą, o kitus sugeria kito urano izotopo U-238 atomai, kad susidarytų plutonis-239 ir kiti transuraniniai elementai (tuos, kurios yra už urano periodinėje lentelėje). Šie transuranai kartu su skilimo produktais, tokiais kaip cezio izotopai, yra vienas iš branduolinių atliekų komponentų.

Bėda ta, kad U-235 yra gana retas izotopas; gamtinį uraną sudaro maždaug viena dalis U-235 iki 142 dalių U-238, kuri nėra taip lengvai skaidoma. Reaktoriams naudojamas uranas yra sodrinamas taip, kad U-235 susidaro, kai koncentracija yra viena dalis iš 20. GNEP efektyviau panaudotų uraną, degindamas transuranus iš panaudoto kuro, kai jie bus atskirti nuo kitų šalutinių produktų perdirbant. Jis taip pat galėtų išnaudoti kai kuriuos U-238. Svarbiausia būtų sukurti naujos kartos reaktorius, vadinamus greitaisiais reaktoriais.

Reaktoriai, kurie aušinami vandeniu, kaip ir šiandien yra beveik visi reaktoriai, labai sulėtina neutronus po to, kai jie išsiskiria per grandininę reakciją. Tačiau GNEP pasiūlyti reaktoriai to nedarytų; jie naudotų kitą medžiagą, tikriausiai išlydytą metalą, kad pašalintų šilumą. (Deja, šiam tikslui pageidaujamas metalas – natris – dega, kai liečiasi su vandeniu ar oru.) Kaip biliardo kamuolys, nušautas galingesne lazda, neutronai suduotų didesnį smūgį – pakaktų dalyti U-238. taip pat transurano izotopai.

Transuranai yra viena iš ilgiausiai gyvuojančių medžiagų atliekų sraute, todėl jas sunkiausia pašalinti. Dėl to GNEP atrodo toks patrauklus kaip ne tik klimato kaitos, bet ir atliekų sprendimas. Finckas teigia, kad tai teoriškai sumažintų šilumą ir toksiškumą to, kas šiandien laikoma atliekomis, kad Jukos kalnas išliktų iki šio šimtmečio, o ne būtų pilnai rezervuotas prieš užkasant pirmąjį kuro pluoštą.

Branduolinės energijos pradininkai pramonėje ir vyriausybė visada manė, kad kuras bus perdirbtas, kad plutonis būtų išgautas pakartotiniam naudojimui. Toks perdirbimas yra būdas, kaip Manheteno projektas surinko plutonį Nagasakį sunaikinusiai bombai. (Hirošimos bomboje buvo naudojamas prisodrintas uranas.) W. R. Grace'as 1965 m. atidarė perdirbimo centrą West Valley, NY, o vėliau pardavė jį įmonei Getty Oil. Gamykla veikė iki 1972 m., o jos išvalymas kainavo daugiau nei 1,6 mlrd. „General Electric“ taip pat bandė statyti gamyklą Morise, IL, bet 1974 m. ji buvo pripažinta neveikiančia. Tada prezidentas Carteris uždraudė šią technologiją dėl platinimo problemų.

GNEP sugrąžintų šias idėjas iš kapo daug ambicingesne forma, kuri dar kartą kelia susirūpinimą. Nerimą kelia tai, kaip iš panaudoto kuro būtų išgaunama bombai tinkama medžiaga. Rėmėjai teigia, kad GNEP sumažintų platinimo riziką, nes skirtingai nei senieji perdirbimo būdai, vis dar naudojami kai kuriose šalyse, naujieji negautų gryno plutonio. Tačiau šiandien aštuoni kilogramai plutonio – tiek, kiek reikia bombai pagaminti – yra įterpti į maždaug metrinę toną labai radioaktyvių atliekų; naujoje sistemoje jis būtų skiedžiamas tik nedideliu kiekiu kitų medžiagų. Kritikai teigia, kad vyriausybėms ar teroristams būtų daug lengviau pavogti atskirtą medžiagą ir išgauti plutonį, nei atgauti plutonį iš šiandieninio panaudoto branduolinio kuro.

Energetikos sekretorius Samuelis Bodmanas, aptardamas GNEP, pažadėjo, kad jis atsakys į pasaulinio terorizmo iššūkius. Idėja yra apsaugoti kuro ciklą: tokios šalys kaip Iranas galėtų išsinuomoti kurą, prisodrintą iki reaktoriaus lygio – 5 procentų U-235, bet ne iki bombardavimo lygio, paprastai didesnio nei 90 procentų U-235. Jie siųstų panaudotą kurą atgal į saugesnes šalis perdirbti ir antrą kartą pažangiuose reaktoriuose. Šie reaktoriai, kuriuose būtų deginama daug elementų, pagamintų paprastesniuose reaktoriuose, būtų įrengti stabiliose vietose, tokiose kaip Indiana ar Florida, arba šalyse, kurios jau turi branduolinį ginklą.

Dėl šios partnerystės Amerikos branduolinių technologijų politika būtų panašesnė į Rusijos ir Prancūzijos politiką, kurios jau atskiria plutonį. Advokatai tai nurodo kaip papildomą programos priedą, kuri, pasak Fincko, suteiks Jungtinėms Valstijoms ilgalaikį įperkamą energijos šaltinį be anglies ir nedidelį poveikį aplinkai.

GNEP miražas

Tačiau GNEP gali būti miražas. Viena vertus, rėmėjai beveik neįsivaizduoja, kiek tai kainuotų; Busho administracijos pasiūlyta 250 milijonų dolerių skirta programai, kuri tikisi tai išsiaiškinti. GNEP rėmėjai teigia, kad jų technologija pakankamai išplės branduolinio kuro tiekimą, kad beveik visam laikui sumažintų anglies dvideginio išmetimą ir leis mums išvengti šmėklos rinktis tarp visuotinio atšilimo ir labai brangios energijos. Tačiau atrodo, kad taupyti pinigus branduoliniam kurui gali būti naudinga tik tada, kai kaina nėra objektyvi.

Richardas L. Garwinas, IBM bendradarbis emeritas ir septynių knygų apie branduolinius ginklus ir branduolinę energiją bendraautoris, apskaičiavo, kad esamos perdirbimo gamyklos, tokios kaip ta, kuri veikia Prancūzijoje, tiekia reaktoriams plutonio už maždaug 1000 USD už sutaupyto urano kilogramą. Tačiau urano rinkos kaina, pasak jo, yra apie 100 USD už kilogramą ir gali būti laikina aukščiausia.

Kuras sudaro tik dalį branduolinės energijos sąnaudų, o Finckas teigia, kad kuro perdirbimas ir pakartotinis panaudojimas greituose reaktoriuose padidintų tik apie 10 procentų bendrų energijos sąnaudų. Tačiau neaišku, iš kur tas nedidelis prieaugis. Prinstono universiteto Woodrow Wilsono viešųjų ir tarptautinių reikalų mokyklos fizikas ir politikos ekspertas Frankas N. von Hippelis pažymi, kad Jungtinės Valstijos 1970-aisiais ketino statyti greitąjį reaktorių, tačiau 1983 m. pastangas atsisakė po to, kai Prancūzija, Vokietija ir Jungtinė Karalystė juos pastatė, o paskui atsisakė kaip per brangių ir sudėtingų. O kai bus pastatyti greitieji reaktoriai, GNEP numatytai sistemai, anot rėmėjų, gali prireikti net vieno iš brangių naujų reaktorių kiekvienam trims įprastiniams, atsižvelgiant į tai, kiek efektyvūs buvo nauji reaktoriai. Garwinas sako apie greituosius reaktorius: „Nėra jokios koncepcijos, kad šie dalykai būtų ekonomiški.

Tikiuosi, kad turėsime daugiau reaktorių; Tikrai tikiuosi, kad pasaulis turės daugiau, sako Garwinas, turėdamas omenyje šiandien komerciškai veikiančius tipus. Tačiau tai įvyks tik tuo atveju, jei privačiai pramonei bus ekonomiškai naudinga patekti į šią sritį. Ir šiuo metu daug išmaniųjų pinigų – dalis jų nukreipiama per Energetikos departamentą – patenka ne tik į tą įprastą branduolinę energiją, bet ir į kitus energijos šaltinius be anglies, pavyzdžiui, vėjo, saulės ir anglies su anglies dvideginio sekvestracija.

EPRI neseniai išanalizavo anglies dioksido neišskiriančių elektros energijos šaltinių kainas ir išsiaiškino, kad jei, kaip teigia gamintojai, būtų galima pastatyti naujus reaktorius už 1700 USD už kilovatą galios (mažiau nei kaina devintajame dešimtmetyje, net prieš koreguojant infliaciją), jie pagamintų elektros kaina apie 49 USD už megavatvalandę. Nors tai yra maždaug du trečdaliai biomasės kainos ir pusė vėjo kainos, kitos piešimo lentos technologijos gali atlikti darbą už labai nedaug. EPRI nustatė, kad už maždaug 55 USD už megavatvalandę anglį galima dujinti ir sudeginti, o anglies dioksidą sekvestruoti. Dujofikuotos anglies jėgainės dar nebuvo parduotos, tačiau būtų galima pastatyti įprastines susmulkintų anglių jėgaines, kurios sulaikytų jų anglies dvideginį ir pagamintų galią už maždaug 65 USD už megavatvalandę. Investuotojai šias technologijas vertina kaip mažesnę riziką, o Jungtinės Valstijos turi šimtus metų anglies.

Po kelerių metų ar kelių dešimtmečių anglies dioksido mokesčiai gali būti visuotiniai pramoniniame pasaulyje, karas Persijos įlankoje gali padvigubinti ar trigubai padidinti naftos kainą, o elektros paklausa gali padidėti – ypač jei kas nors sugalvotų geresnį. akumuliatorius, kuris galėtų būti masiškai gaminamas elektromobiliams. Tačiau net jei visi šie dalykai pastūmėtų pasaulį link anglies dioksido neišskiriančios energijos, mes vis tiek ieškotume anglies dioksido neišskiriančios energijos, kuri kainuotų mažiausiai. Pasak EPRI, tai gali būti branduolinė energija. Tačiau Steve'as Speckeris, EPRI prezidentas, tikisi žirgų lenktynių tarp skirtingų anglies dioksido neišskiriančių technologijų.

Žaidimas su platinimu

Be išlaidų problemos, GNEP galėtų pakeisti sėkmingą kovos su platinimu strategiją, teigia įvairūs mokslininkai, įskaitant Prinstono von Hippelį. Jis teigia, kad panaudoto branduolinio kuro perdirbimas kelia per didelę riziką, net jei plutonis sumaišomas su nedideliais kiekiais kitų medžiagų, iš kurių nėra geras bombų kuras. Oponentų teigimu, panaudoto branduolinio kuro plutonis ne tik gali patekti į netinkamas rankas, bet ir perdirbimas Jungtinėse Valstijose gali paskatinti kitas šalis pačias perdirbti branduolines atliekas, todėl jų šalutiniai produktai taps prieinami ginklams.

Atsižvelgiant į tai, kad aštuntojo dešimtmečio viduryje Jungtinės Valstijos dėl šios priežasties atsisakė perdirbimo, von Hippelis mano, kad yra grėsminga, kad dabar, su GNEP, šalis vėl gali jį priimti. Jungtinės Valstijos 30 metų nepaprastai sėkmingai priešinosi perdirbimo plitimui į ne ginklus turinčias valstijas, pateikdamos argumentą „Mes neperdirbame; tau irgi nereikia“, – sako jis. Tai yra 2003 m. MIT tyrimo „Branduolinės energijos ateitis“ logikos dalis, kurioje buvo padaryta išvada, kad perdirbimas, kurį vykdo Prancūzija, Rusija ir Japonija, nesuteikė pakankamai apsaugos nuo ginklų platinimo. Ji taip pat padarė išvadą, kad urano trūkumo perspektyva nebus priežastis pereiti prie perdirbimo Jungtinėse Valstijose daugelį metų.

Nesunku suprasti, kodėl mokslinių tyrimų bendruomenė džiaugiasi GNEP. Tai yra didžiulis lėšų šaltinis. Tai duonos ir žuvies triukas pramoniniam pasauliui, ypač biurokratams, kurie norėtų išpirkti savo šeštojo dešimtmečio pirmtakų prognozes, kad galia yra per pigi, kad ją būtų galima išmatuoti. Tačiau GNEP nėra svarbus branduolinės energijos atgimimui. Aštuntajame ir devintajame dešimtmečiuose komunalinės įmonės atsisakė daugiau nei 100 reaktorių projektų ir tik dabar, paskatintos didelių iškastinio kuro kainų ir visuomenės požiūrio pasikeitimo, galvoja apie bandymą dar kartą. Prabangus degalų ciklas, skirtas palaikyti klestinčią komercinę pramonę, yra nenaudingas, jei nėra komercinės pramonės. Branduolinė energija turi greitai pradėti veikti, ekonomiškai ir nuobodžiai išstumiant anglies dvideginį išskiriančius šaltinius. Be to nieko nebus.

Matthew L. Wald, Vašingtono biuro žurnalistas Niujorko laikas , apie branduolinę pramonę rašė 27 metus.

paslėpti