İklim değişikliğini durdurmaya yardımcı olabilecek yeni, daha güvenli nükleer reaktörler
Julian Berman
BP, çevre haberleri için başvurduğunuz ilk kaynak olmayabilir, ancak yıllık enerji incelemesi, iklim gözlemcileri tarafından büyük saygı görüyor. Ve 2018 mesajı çok açıktı: küresel ısınma konusundaki endişeye rağmen, kömür 2017'de dünya gücünün %38'inden sorumluydu - tam olarak 20 yıl önce ilk küresel iklim anlaşmasının imzalandığı zamankiyle aynı seviyede. Daha da kötüsü, sera gazı emisyonları geçen yıl %2,7 artarak yedi yılın en büyük artışı oldu.
Bu tür bir durgunluk, birçok politika yapıcının ve çevreci grubun daha fazla nükleer enerjiye ihtiyacımız olduğu sonucuna varmasına neden oldu. Geçmişte hevesli olmayan Birleşmiş Milletler araştırmacıları bile, şimdi gezegenin sıcaklık artışını 1,5 °C'nin altında tutma planlarının nükleer enerjide önemli bir sıçramaya dayanacağını söylüyor.
Bu hikaye Mart 2019 sayımızın bir parçasıydı
- Sorunun geri kalanına bakın
- Abone
Ama biz diğer yöne gidiyoruz. Almanya'nın tüm nükleer santrallerini 2022 yılına kadar kapatması planlanıyor; İtalya 2011'de referandumla gelecekteki projeleri engellemek için oy kullandı. Ve nükleer geniş halk desteğine sahip olsa bile (ki öyle değil), pahalı: ABD'deki birkaç nükleer santral ucuz kaya gazı ile rekabet edemedikleri için yakın zamanda kapandı .
Tarihsel olarak nükleer şüpheciler olan Endişeli Bilim Adamları Birliği, 2018'de mevcut durum devam ederse, muhtemelen daha fazla nükleer santral kapanacak ve bunların yerini öncelikle doğal gaz alacak ve emisyonların artmasına neden olacak. karbon salınımı %6 artacak.
UCS'nin nükleer güvenlik projesinin yönetici vekili Edwin Lyman, bu noktada kritik tartışmanın mevcut sistemleri destekleyip desteklememek olmadığını söylüyor. Daha pratik bir soru, önümüzdeki birkaç on yıl içinde ihtiyaç duyulan hızda yeni nükleer santrallerin konuşlandırılmasının gerçekçi olup olmadığıdır.
2018'in başlarında 75 ayrı gelişmiş fisyon projesi vardı. Düşünce kuruluşu Third Way'e göre, bu soruyu yalnızca Kuzey Amerika'da yanıtlamaya çalışıyor. Bu projeler, on yıllardır kullanılan geleneksel nükleer reaktörlerde kullanılan aynı tip reaksiyonu kullanır - fisyon veya atomları parçalamak.
Önde gelen teknolojilerden biri, küçük modüler reaktör veya SMR'dir: daha ucuz ve daha güvenli olmayı vaat eden geleneksel fisyon sistemlerinin inceltilmiş bir versiyonu. Portland, Oregon merkezli NuScale Power, devreye alınmaya yakın 60 megavatlık bir tasarıma sahiptir. (Tipik bir yüksek maliyetli geleneksel fisyon tesisi, yaklaşık 1.000 MW güç üretebilir.)
NuScale'in batı ABD'deki 46 kamu kuruluşundan oluşan bir koalisyona enerji sağlamak için 12 küçük reaktör kurma anlaşması var, ancak proje ancak grup üyelerinin bu yılın sonuna kadar finanse etmeyi kabul etmesi halinde devam edebilir. Tarih bunun kolay olmayacağını gösteriyor. 2011 yılında, bir başka SMR geliştiricisi olan Generation mPower, NuScale'inkine benzer altı adede kadar reaktör inşa etmek için bir anlaşma yaptı. Dünyanın en büyük enerji üreticilerinden biri olan şirket sahipleri Babcock & Wilcox'un desteğini aldı, ancak yeni müşteri ortaya çıkmadığı için anlaşma üç yıldan kısa bir süre sonra rafa kaldırıldı. Hiçbir sipariş, fiyatların düşmeyeceği anlamına geliyordu ve bu da anlaşmayı sürdürülemez hale getirdi.
NuScale'in yaklaşımı geleneksel hafif su soğutmalı nükleer reaktörleri alıp küçültürken, IV. nesil sistemler olarak adlandırılan sistemler alternatif soğutucular kullanır. Çin, Fujian eyaletinde 2023 yılına kadar faaliyete geçmesi beklenen büyük ölçekli bir sodyum soğutmalı reaktör inşa ediyor ve Washington merkezli TerraPower, kullanılmış yakıt, tükenmiş uranyum veya doğrudan uranyum ile çalıştırılabilen sodyum soğutmalı bir sistem geliştiriyor. yer. TerraPower (Bill Gates bir yatırımcıdır) 2022'ye kadar bir gösteri tesisi inşa etmek için Pekin ile bir anlaşma yaptı, ancak Trump yönetiminin Çin ticaretine yönelik kısıtlamaları onun geleceğini şüpheli kılıyor.
Başka bir nesil IV varyantı olan erimiş tuz reaktörü, sistem tamamen güç kaybetse bile kendini soğutabildiğinden önceki tasarımlardan daha güvenlidir. Kanadalı Terrestrial Energy şirketi, 2030'dan önce doğal gazla rekabet edebileceğini söylediği bir maliyetle elektrik üreten ilk reaktörleriyle Ontario'da 190 MW'lık bir santral kurmayı planlıyor.
Bir nesil IV reaktör yakında faaliyete geçebilir. Helyum soğutmalı, çok yüksek sıcaklıktaki reaktörler 1.000 °C'ye kadar çalışabilir ve devlete ait China National Nuclear Corporation, doğu Shandong eyaletinde bu yıl şebekeye bağlanmak üzere ayarlanmış 210 MW'lık bir prototipe sahip.Nükleer enerji için yenilenen umut için üç neden
|Küçük modüler reaktörler||Gelişmiş fisyon||Füzyon|
|SMR'ler, geleneksel fisyon reaktörlerinin küçültülmüş bir versiyonudur. Çok daha az güç üretmelerine rağmen, daha küçük boyutları ve kullanıma hazır bileşenlerin kullanılması maliyetleri düşürmeye yardımcı olur.||Bu reaktörler, bunun yerine sıvı sodyum veya erimiş tuzlar gibi soğutucular kullanılarak geleneksel su soğutmalı reaktörlerden daha güvenli olacak şekilde tasarlanmıştır. En gelişmişi, helyum gibi bir gazla soğutulan çakıl yataklı reaktördür; Çin, bu tür ilk reaktörü bu yıl şebekeye bağlamaya hazır.||Onlarca yıllık yatırımdan sonra teknik ilerleme hala yavaş, ancak füzyon şirketleri güneşin termonükleer koşullarını kopyalamak için gereken plazmayı nasıl içereceklerine odaklanıyor. Teknikler, plazmayı sürekli olarak düşük basınçta tutan manyetik sınırlamayı; atalet hapsi, lazerler ve bir seferde nanosaniyeler için darbeli plazma; ve ikisini mıknatıslar tarafından kontrol edilen plazma darbeleriyle birleştiren manyetize hedef füzyonu.|
|şirketler||NuScale Güç||Çin Ulusal Nükleer Şirketi, TerraPower, Karasal Enerji||ITER, TAE Technologies, General Fusion, Commonwealth Fusion Systems|
|Güç çıkışı||50-200 megavat||190-600 megavat||100-500 megavat|
|Beklenen yaşam süresi||60 yıl||40-60 yıl||35 yıl|
|Maliyet||100 milyon dolarlık prototip, |
geliştirmek için 2 milyar dolar
|Çakıl yatakları: 400 milyon ila 1,2 milyar dolar |
Sodyum soğutmalı ve erimiş tuz: 1 milyar dolarlık prototip
|ITER: şu anda 22 milyar dolar |
Ticari versiyonun maliyeti bilinmiyor
|Mevcut||2026||2019 yılında çakıl yatağı; sodyum soğutmalı 2025; |
erimiş tuz 2030
|2035'ten önce değil|
Yine de birçokları için büyük enerji umudu nükleer füzyon olmaya devam ediyor. Füzyon reaktörleri, güneşin içindeki nükleer süreci taklit eder, daha hafif atomları daha ağır atomlara dönüştürmek için bir araya getirir ve yol boyunca çok miktarda enerji yayar. Güneşte, bu süreç yerçekimi tarafından desteklenmektedir. Dünya'da mühendisler, 150 milyon °C civarında, akıl almaz derecede yüksek sıcaklıklarla füzyon koşullarını kopyalamayı hedefliyorlar, ancak atomları kaynaştırmak için gereken plazmayı sınırlandırmayı zor buldular.
Bir çözüm, daha önce Uluslararası Termonükleer Deneysel Reaktör olarak bilinen ve 2010'dan beri Fransa'nın Cadarache kentinde yapım aşamasında olan ITER tarafından inşa ediliyor. Manyetik hapsetme sisteminin küresel desteği var, ancak gecikmeler ve siyasi çekişmeler nedeniyle maliyetler 22 milyar dolara fırladı. Başlangıçta 2018 için planlanan ilk deneyler, 2025'e ertelendi.
Vancouver'ın General Fusion'ı, saniyenin milyonda biri kadar süren plazma darbeleri oluşturmak için fiziksel basınç ve manyetik alanların bir kombinasyonunu kullanır. Bu, ITER'lerden daha az karmaşık bir yaklaşımdır ve onu çok daha ucuz hale getirir - ancak iş yükünü kaldırabilecek titanyum bileşenleri yapmak da dahil olmak üzere teknik zorluklar devam etmektedir. Yine de General Fusion, reaktörlerinin 10 ila 15 yıl içinde konuşlandırılabilir olmasını bekliyor.
Bu arada California merkezli TAE Technologies, enerjiyi doğrudan elektriğe dönüştüren bir füzyon reaktörü geliştirmek için 20 yıl harcadı. Yatırımcılardan 500 milyon dolar alan şirket, Ocak ayında beş yıl içinde ticarileşeceğini tahmin etmişti.
Pek çok seçmen, şirketlerin yeni teknolojilerin eski hataları önleyebileceğine dair vaatlerine inanmıyor.
Peki bu teknolojilerden herhangi biri başarılı olacak mı? Gelişmiş fisyon, nükleer atıkları yakıt olarak kullanarak bile azaltır ve Fukushima veya Çernobil gibi trajedilerin olasılığını büyük ölçüde azaltır. Yine de bu tür reaktörlere lisans verilmedi veya Çin veya Rusya dışında konuşlandırılmadı. Pek çok seçmen, yeni teknolojilerin eski hataları önleyebileceğini vaat ettiklerinde şirketlere inanmıyor.
Yine de bu sadece politika değil: maliyet de bir faktör. Gelişmiş fisyon, özel yapım yerine fabrikada üretilebilen reaktörler yaratarak, nükleer enerjinin gülünç derecede pahalı ön maliyetlerini düşürmeyi vaat ediyor. Bu, tıpkı rüzgar ve güneşte olduğu gibi fiyatların düşmesine neden olur. Ancak özel şirketler bu projeleri tamamlamada nadiren başarılı olduklarını kanıtladılar: En büyük ilerlemeler, riski daha kolay absorbe edebilen oldukça merkezi, devlet güdümlü planlardan geldi.
General Fusion CEO'su Chris Mowry, fisyonun başarılı olmak için çok fazla engelle karşılaştığını savunuyor. Tecrübesi var: 2014'te ağzını açık bırakan SMR şirketi mPower'ın kurucusuydu. Füzyon reaktörlerinin inşa edilmesinin daha zor olabileceğini, ancak sosyal olarak daha kabul edilebilir olduklarını öne sürüyor. Bu nedenle, füzyona yönelik bir risk sermayesi acelesi var, diyor - yatırımcılar, onu ilk çalıştırabilecek kişiyi bekleyen bir hevesli alıcı denizi olacağından eminler.
Ancak füzyonun manevra yapmak için gerçekten çok daha fazla alanı var mı? Ürettiği düşük seviyeli, kısa ömürlü radyoaktif trityum atığının ciddi bir tehlike oluşturmadığı ve teknoloji, erimelerin imkansız olduğu anlamına geliyor. Ancak maliyetler hala yüksek ve zaman çizelgeleri hala uzun - ITER'in füzyon reaktörü başlangıçta planlanandan çok daha pahalı ve en az 15 yıl boyunca çalışamayacak. Bu arada, Avrupa'daki Yeşil politikacılar zaten ITER'nin kapatılmasını istiyor ve birçok nükleer karşıtı kampanyacı fisyon ve füzyon arasında ayrım yapmıyor.
Uzmanlar nükleerin arkasında sıraya giriyor olabilir, ancak şüpheci seçmenleri ikna etmek başka bir şey.saklamak