Preporod jedrske energije: bitka za manj emisij, tehnološki razvoj in varnostna vprašanja

Potem ko je bila desetletja v nemilosti, je jedrska energija pred kratkim dobila presenetljive zagovornike. Izvršni direktor Tesle Elon Musk in kanadska pevka Grimes, ki sta bila nekaj časa tudi zasebno par, sta ločeno uporabila svojo zvezdniško moč in nastopila proti zaprtju jedrskih elektrarn, kar je povečalo pritisk na ameriško Kalifornijo, naj ponovno premisli o načrtih za zaprtje svoje zadnje takšne elektrarne. 

Konec tedna je nato razprava o jedrski energiji znova oživela tudi v Evropi, potem ko je bil razkrit osnutek načrta Evropske komisije, ki med zelene energetske naložbe uvršča tudi jedrsko energijo.  

"Desetletje po tem, ko je jedrska nesreča v Fukušimi zavrla jedrske projekte po vsem svetu, se jedrska energija vrača zaradi treh razlogov: nujnosti izpolnjevanja vse bolj ambicioznih podnebnih ciljev, bistvenega napredka v jedrski tehnologiji in naraščanja skrbi za nacionalno varnost zaradi vse večjega vodstva Kitajske in Rusije na področju jedrske energije," za Foreign Policy piše Bordoff.

Po Fukušimi je Japonska ustavila večino od svojih 50 jedrskih reaktorjev, do danes jih je z delovanjem nadaljevalo le devet. Več držav, predvsem Nemčija, se je odločilo postopno opustiti jedrsko energijo. Spet druge, med njimi Španija, Švica in Italija, so opustile načrte za dodajanje novih jedrskih elektrarn. Med letoma 2011 in 2020 so zaprli ali delovanja niso podaljšali za 65 reaktorjev. V ZDA je število jedrskih reaktorjev doseglo vrhunec leta 2012. Od takrat je bilo ugasnjenih 12 reaktorjev, dodan pa je bil le eden. 

Zdaj pa torej preobrat. V ZDA so zasebne naložbe v jedrske projekte in podjetja spet dosegle osupljive ravni. Ameriška ministrica za energijo Jennifer Granholm je vse bolj glasna podpornica jedrskih projektov, v Evropi je več držav – vključno s Francijo – nedavno objavilo nove načrte za izgradnjo jedrskih reaktorjev, da bi izpolnili roke za dekarbonizacijo svojih električnih sistemov. 

Bolj ko narašča nujnost boja proti podnebni krizi, več je zavedanja, da bo pot do ničelnih emisij hitrejša, lažja in cenejša, če bo jedrska energija del mešanice rešitev.

Grimes je v svojem viralnem videu, ki poziva Kalifornijo, naj razveljavi svojo odločitev o zaprtju jedrske elektrarne Diablo Canyon, med drugim dejala: "Smo v krizi in morali bi uporabiti vsa orodja, ki jih imamo. Če bomo zaprtje zamaknili za desetletje, bo to pomagalo državi, da se hitreje razogljiči in bo prehod na čisto energijo hitrejši in cenejši."

Bordoff pravi, da znanost zvezdnici pritrjuje. Da bi do leta 2050 dosegli postavljene cilje o izpustih, se bo morala po podatkih Mednarodne agencije za energijo (IEA) svetovna poraba električne energije več kot podvojiti, saj bodo avtomobili, ogrevanje domov in drugi sektorji elektrificirani. Ogromne količine električne energije bodo potrebne tudi za proizvodnjo goriv, kot sta vodik in amonijak, za energetske sektorje, ki jih je težje elektrificirati – med drugim ladijski promet in jeklarstvo.

"Vsa ta električna energija mora izhajati iz virov brez ogljika. Sončna in vetrna energija lahko zagotovita veliko energije, vendar ne dovolj, saj sonce ne sije vedno, tudi veter ne piha vedno in obstajajo tudi druge omejitve. Baterije, katerih stroški so sicer močno upadli, lahko hranijo obnovljivo energijo ure, vendar še ne dovolj dni ali tednov, da bi obvladali sezonska nihanja ali daljša obdobja šibkega vetra ali sivega neba. Danes je jedrska energija edini vir energije brez ogljika, ki deluje v velikem obsegu in lahko kadar koli zanesljivo zagotavlja energijo," poudarja strokovnjak.

V svoji analizi Net-Zero America so raziskovalci z univerze Princeton modelirali vrsto scenarijev za dekarbonizacijo države do leta 2050 in ugotovili, da je najcenejša pot trikratno povečanje jedrske energije.  

Za proizvodnjo jedrska energija zahteva tudi veliko manj zemlje in nove infrastrukture kot obnovljiva energija. To je pomembno, ker je gradnja daljnovodov za prenos obnovljive energije še vedno zelo zapletena in po svetu pogosto naleti na nasprotovanja.  "Bil sem v Beli hiši, ko je takratni predsednik Barack Obama poskušal pospešiti izdajanje dovoljenj za sedem novih daljnovodov, le dva sta bila zaključena," je jasen strokovnjak. 

"Če pogledamo onkraj Združenih držav, je potreba po jedrski energiji za dosego podnebnih ciljev še večja. Jedrska energija je danes drugi največji vir energije brez ogljika na svetu takoj za hidroelektrarnami. V svojem načrtu za doseganje neto ničelnih emisij do leta 2050 IEA predvideva, da se bo proizvodnja jedrske energije po vsem svetu skoraj podvojila. Ugotavlja, da je treba samo do leta 2030 zgraditi 100 novih jedrskih elektrarn," nadaljuje Bordoff.

Drugi razlog za svetlejše jedrske obete je torej po njegovem tehnološki napredek, ki zmanjšuje stroške, odpadke in skrbi glede varnosti. Podjetja, kot so NuScale Power, TerraPower, X-energy, GE, Kairos Power in druga, uvajajo napredne modele reaktorjev, ki vključujejo večjo inherentno varnost in bi lahko proizvedli energijo ceneje kot prejšnje generacije reaktorjev.

"V razvoju je vrsta naprednih zasnov reaktorjev. Nekateri so še vedno vodno hlajeni kot pretekli modeli, vendar uporabljajo napredne pasivne varnostne konstrukcijske funkcije, kot je naravno kroženje hladilne tekočine. Te funkcije odpravljajo varnostno ranljivost potrebe po elektriki ali zasilnih dizelskih generatorjih za pogon črpalk za hlajenje goriva. Druge napredne zasnove reaktorjev uporabljajo hladilne tekočine, kot so helij, staljena sol in natrij, ki poleg robustnejših oblik goriva zagotavljajo inherentne varnostne prednosti v primerjavi s tradicionalnimi reaktorji, ki uporabljajo vodo kot hladilno tekočino. TerraPower, ameriško podjetje, ki ga podpira ustanovitelj Microsofta Bill Gates, je pravkar objavilo načrte za izgradnjo natrijevega hlajenega reaktorja v Wyomingu, ki bi nadomestil energijo iz premoga. Napredni reaktorji, ki uporabljajo hladilne tekočine razen vode, običajno delujejo pri višjih temperaturah, kar omogoča večjo učinkovitost pri pretvorbi toplote v električno energijo – na koncu proizvedejo manj radioaktivnih odpadkov glede na količino proizvedene energije," pojasnjuje.

Številna podjetja načrtujejo tudi modularni pristop h gradnji elektrarn, kjer se nekatere komponente elektrarne sestavijo v nadzorovanem tovarniškem okolju, preden jih pošljejo na gradbišča za namestitev. Majhni modularni reaktorji bi lahko bili pomemben del prihodnosti jedrske energije, meni strokovnjak.

Še vedno del stroke stavi tudi na tehnologijo jedrske fuzije (v nasprotju s fisijo): "Stara šala med jedrskimi strokovnjaki je, da je jedrska fuzija oddaljena 20 let in vedno bo tako. Čeprav je fuzija še vedno eksperimentalna, pa je dosežen pravi napredek. V zadnjih letih je bilo ustanovljenih vsaj 35 zasebnih podjetij za fuzijo, ki so zbrala več kot 2,3 milijarde dolarjev sredstev. Maja 2021 je eksperimentalni projekt na Kitajskem uspel vzdrževati fuzijsko reakcijo pri 120 milijonih stopinj Celzija za rekordno 101 sekundo. Novo podjetje za jedrsko fuzijo, ki se je razvilo iz MIT, je pravkar napovedalo veliko povečanje kapitala v višini 1,8 milijarde dolarjev po uspešni predstavitvi svojega visokotemperaturnega superprevodnega elektromagneta v septembru, kar je ključni mejnik na poti razvoja eksperimentalnega reaktorja do leta 2025. Novembra je drugo zagonsko podjetje za jedrsko fuzijo, Helion, zagotovilo 500 milijonov dolarjev za izgradnjo prvega fuzijskega objekta za proizvodnjo električne energije do leta 2024. Obetavna je tudi TAE Technologies, ki je zbrala 880 milijonov dolarjev in ima načrte za proizvodnjo prototipov komercialnih fuzijskih reaktorjev do konca desetletja."

Tretji razlog, zakaj je jedrska energija spet v središču ameriške energetske razprave, pa je nacionalna varnost. ZDA niso več prevladujoči dobavitelj reaktorjev, ta naziv trenutno je trenutno v rokah Rusije. Tudi Kitajska je v dobrem položaju, v dobrem desetletju naj bi prehitela ZDA kot lastnico največ reaktorjev na svetu.

Dve tretjini novih zmogljivosti jedrske energije bosta zgrajeni na nastajajočih trgih in v gospodarstvih v razvoju. Če ZDA zapustijo sektor jedrske energije, bosta Peking in Moskva določila prihodnje norme za jedrsko trgovino in varnost, kar bi lahko imelo negativne posledice za prizadevanja za neširjenje jedrskega orožja, še meni strokovnjak. 

"Da smo si na jasnem, jedrska energija ni magična rešitev, s seboj prinaša znatne izzive in tveganja. Zlasti odlaganje izrabljenega jedrskega goriva ostaja nerešen izziv. Tudi Černobil in Fukušima ostajata v spominu javnosti, kar slabi podporo ljudi jedrski energiji. Vendar je jedrska energija povzročila veliko manj smrti kot drugi viri energije – še posebej, če je osnova za primerjavo količina proizvedene energije. Na primer: število smrti, povezanih z energijo iz premoga, vključno z rudarskimi nesrečami in onesnaževanjem zraka je približno 350-krat večje kot zaradi jedrskih elektrarn na teravatno uro proizvedene energije," še pravi. "Vprašanje, ki si ga je treba zastaviti, pa je, ali je lažje obravnavati tveganja in izzive jedrske energije kot poskušati doseči ničelne emisije brez jedrske energije. Razpoložljivi dokazi kažejo, da je."