Když se jedna z největších tektonických desek země v březnu 2011 vrhla pod další pobřeží východního pobřeží Japonska, vyvolalo prudké zemětřesení a vydalo vlnu tsunami s vlnami, které dosáhly výšek 20 stop nebo více. Tato ničivá kombinace zanechala desítky tisíc lidí mrtvých a vydala jadernou krizi, když mořská voda zaplavila pozemek jaderné elektrárny Fukušima Daiichi, snížila energii a zneškodnila záložní bezpečnostní zařízení.
Posádky nedokázaly udržet reaktory v chladu, což vedlo k roztavení paliva, výbuchu vodíku a uvolnění radioaktivního materiálu. Uplynulo více než devět měsíců, než úřady oznámily, že reaktory byly uvedeny do stabilního stavu odstavení za studena. Bezpečnostní obavy také vedly k odstavení téměř všech ostatních japonských jaderných elektráren.
Událost ve Fukušimě - nejhorší jaderná havárie od Černobylu v roce 1986 - vrhla stín na atomovou energii a vzkvétající naděje průmyslu na „jadernou renesanci“. O více než dva roky později Japonsko restartovalo pouze dva z 54 národních reaktorů a nebezpečí ve Fukushimě přetrvává, protože pracovníci se snaží zadržovat úniky radioaktivní odpadní vody. Německo a Švýcarsko se rozhodly ukončit jadernou energii a mnoho dalších zemí přehodnocuje své jaderné ambice. V červnu 2011 italští voliči v referendu odmítli jaderný program své země.
Přesto pro jaderný svět, který je stále více energeticky náročný, zůstává jaderná energie tantalizačně spolehlivý, bezuhlíkový zdroj energie a atraktivní způsob, jak diverzifikovat dodávky energie a odklonit se od zdrojů, včetně uhlí, které přispívá ke změně klimatu. „Potřebujeme renesanci nějaké technologie, která dokáže nahradit uhlí, “ říká Per Peterson, profesor jaderného inženýrství na University of California v Berkeley. Stavba uhlí i jaderných elektráren je nákladná, ale je schopna zajistit spolehlivou energii nepřetržitě s relativně nízkými náklady na palivo. „Je těžké pochopit, jak byste mohli uhelné uhlí přemístit, pokud nezahrnujete jaderné palivo, “ říká Peterson.
Budoucnost jaderných elektráren po celém světě stále více leží v Číně a Indii. „Jaderná renesance v současné době probíhá, ale především mimo Spojené státy americké, “ říká Dan Lipman, výkonný ředitel strategických dodavatelských programů pro jadernou energetický institut, průmyslovou skupinu. Sedm ze 66 závodů, které se nyní staví po celém světě, je v Indii. A Čína v únoru připojila svůj 17. jaderný reaktor k energetické síti.
Příběh je ve Spojených státech smíšenější, i když tato země vede svět ve výrobě jaderné elektřiny. Až donedávna poskytovalo 104 reaktorů ve 31 státech asi 19 procent elektřiny státu. Americká energetická informační správa předpokládá, že nové reaktory do roku 2025 přidají do roku 2025 jadernou kapacitu asi 5, 5 gigawattů - srovnatelné s téměř třemi Hooverskými přehradami. Na jaře byla zahájena výstavba dvou nových reaktorů poprvé za 30 let.
Nízké ceny zemního plynu však skryly z příjmů majitelů zařízení. Flotila letos na jaře klesla na 102 reaktorů kvůli uzavření elektrárny, posledním příkladem byla Wisconsinova jaderná stanice Kewaunee, která viděla, že její zisky požírají lepidlo na zemní plyn. Ukončení provozu podpořilo předpovědi, že další uzávěry mohou být na cestě, protože starší jaderné elektrárny se snaží konkurovat. Duke Energy upustil od plánů pro dva nové reaktory v Severní Karolíně a oficiálně odešel z reaktoru Crystal River - offline po dobu dvou let - na Floridě po desetiletích provozu, přičemž se rozhodl pro vypnutí spíše než opravu. Prognózy EIA předpokládají, že zemní plyn a obnovitelné zdroje zabírají větší části rostoucího amerického energetického koláče, v závislosti na cenách a dotacích.
Jaderná havárie v roce 1979 na ostrově Three Mile Island ve střední Pensylvánii, podobně jako ve Fukušimě, nastala v podobné době jaderného růstu. V době katastrofy v Černobylu však tento růst začal zpomalovat. Stagnoval nejen kvůli zvýšeným bezpečnostním obavám, ale také kvůli poklesu cen fosilních paliv v kombinaci s dlouhými zpožděními, rozpočty na balóny a vysokými poplatky za financování, které byly charakteristickými znaky výstavby nových závodů v 80. a 90. letech. Poté, stejně jako nyní, se ukázalo, že ekonomika jaderné energie je skličující.
Zájem o jadernou energii se nakonec znovu rozšířil. Od roku 2005, Lipman říká, soutok faktorů zapálil stavbu. Hospodářský růst podpořil poptávku po elektřině a historicky volatilní ceny zemního plynu rostly. Zákon o energetické politice z roku 2005 poskytoval úvěrové záruky a další pobídky pro nové jaderné elektrárny a poptávka po elektrické energii v jihovýchodních státech - zejména na Floridě - „rostla jako gangbusters, “ říká. Navíc se na okamžik zdálo možné, že regulace klimatu by mohla zvýšit uhelnou energii.
Načasování bylo perfektní. „Mladší generace [zapomněla] nebo nežila přes ostrov Three Mile Island a Černobyl, “ říká Edwin Lyman, vedoucí vědec v globálním bezpečnostním programu v Unii zainteresovaných vědců ve Washingtonu, DC
Zatímco někteří Američané se zahřáli s myšlenkou zvýšení jaderné energie, veřejnost zůstává v této otázce rozdělena. Pět měsíců před katastrofou ve Fukušimě upřednostnilo 47 procent Američanů zjišťovaných výzkumným střediskem Pew Research Center rostoucí využívání jaderné energie. Ihned po krizi klesla podpora na 39 procent, ale od té doby se názory poněkud utlumily.
Více vnímavá veřejnost může otevřít dveře zatím jen pro jadernou energii. „Nedokázali se obejít ekonomickou problematiku jaderné energie, a to ani předtím, než se stalo Fukušima, “ říká Lyman. Krize v roce 2011 v Japonsku „v díle vyvolala další klíčový opici“.
Jaderná energie byla někdy propagována jako důležitá zbraň v boji proti změnám klimatu, ale „úroveň nasazení jaderné energie, kterou byste potřebovali v příštích několika desetiletích, aby se propadly emise globálního oteplování, by byla tak obrovská, prostě to není možné "Říká Lyman."
A po Fukušimě je bezpečnost opět problémem. Mezi lekcemi, které se z katastrofy objeví, je potřeba připravit se na nepravděpodobné sekvence událostí, říká Berkeley's Peterson. Po 11. září začala jaderná regulační komise odpovědná za regulaci amerického jaderného průmyslu zkoumat přehlížené, ne-li nepravděpodobné, hrozby rozsáhlých škod - například „co bychom udělali, kdyby teroristé unesli letadlo a rozhodli se ho letět do jaderné elektrárny v USA, “říká Peterson. NRC se podíval na škody, které by se v takovém scénáři vyskytly bezpečnostním systémům elektrárny, a nyní požaduje, aby elektrárny získaly přenosné nouzové vybavení jako zálohu.
Nezohlednila se možnost jedné události nebo kombinace přírodních rizik, která v závodě povede k pádu více reaktorů, z nichž každý vyžaduje reakci na mimořádné situace a úsilí vyškoleného personálu. Více než jedna třetina jaderných elektráren ve Spojených státech má v současné době dva nebo více reaktorů. Plány reakce na mimořádné situace přesto umožňovaly pouze jednu selhání. „V USA byla naše příprava vždy taková, že by se to stalo jedné z jednotek, “ říká Joe Pollock, viceprezident jaderných operací pro Ústav jaderné energie. "Ve všech našich plánech a přípravách musíme být schopni jednat se všemi jednotkami současně."
Pollock říká, že jaderné elektrárny v USA jsou nyní lépe připraveny na mimořádné události, ale podle kritiků reformy neproběhly dostatečně daleko. Svaz zainteresovaných vědců varoval, že mnoho reaktorů ve Spojených státech by mohlo v případě selhání chladicího systému dopadnout daleko horší než Fukušima Daiichi, protože jejich bazény s vyhořelým palivem jsou hustěji zabaleny a v případě nouze je obtížnější je udržet v chladu. Skupina tvrdí, že zařízení by měla být schopna vydržet výpadek 24 hodinové stanice, aniž by se uchýlila k přenosnému vybavení, spíše než osm hodin doporučených, i když to není vyžadováno, pracovní skupinou NRC organizovanou v reakci na Fukušimu, a měly by být připraveny na fungují celý týden bez podpory mimo pracoviště, na rozdíl od pouhých tří dnů.
Novější reaktory s pasivními chladicími systémy, jako je například AP1000 společnosti Westinghouse, ukazují kroky ke zvýšení bezpečnosti. Spíše než generátory čerpadel a dieselových generátorů používá AP1000 přirozenou konvekci, gravitaci a odpařování vody, aby se zabránilo přehřátí a hromadění tlaku, aniž by bylo zapotřebí napájení na místě nebo dokonce zásah obsluhy. Je navržen tak, aby vydržel 72 hodin úplného výpadku stanice. V Číně jsou ve výstavbě čtyři reaktory AP1000 a pro jadernou elektrárnu VC Summer v Jižní Karolíně jsou plánovány dvě jednotky.
I v tomto pokročilém modelu dokázala společnost Westinghouse po nehodě ve Fukušimě identifikovat potenciální oblasti pro zlepšení. Lipman říká, že společnost „se velmi významně vrátila a prozkoumala návrh, aby zjistila, jaké změny je třeba provést, “ diskutuje o konstrukčních změnách, jako je umístění baterií výše nebo instalace vodotěsných dveří pro odolnost proti povodním. Přesto společnost dospěla k závěru, že AP1000 by mohl vydržet událost podobnou té, která zmrzačila Fukušima Daiichi.
Budoucí jaderné reaktory mohou obejít některé z nákladů a bezpečnostních výzev spojených s dnešními 1 000 plus megawattovými giganty zmenšením. Americké ministerstvo energetiky má ambiciózní cíl vidět technologii pro menší, samostatné a většinou továrně postavené reaktory rozmístěné v příštím desetiletí. Tyto malé jaderné elektrárny, známé jako malé modulární reaktory nebo SMR, by měly elektrickou energii ekvivalentní méně než 300 megawattů a byly by dostatečně kompaktní, aby mohly být dodávány po železnici nebo kamionu. Vědci již na celém světě pracují na desítkách různých konceptů.
Jeden slibný typ je známý jako integrální tlakový vodní reaktor. Tento model od firmy Babcock & Wilcox, nazvaný mPower, požaduje dvojici 180 megawattů ekvivalentních modulů, které mohou běžet čtyři roky bez doplňování paliva - dvakrát tak dlouho jako dnešní reaktory. A jsou dostatečně malé na to, aby potenciálně využívaly existující infrastrukturu ve stárnoucích uhelných elektrárnách, čímž zvyšují možnost dát životu uhelným elektrárnám z 50. let minulého století nový život po jaderné energii po jejich odchodu do důchodu. Odhadované náklady na rozmístění malých a středních podniků se pohybují od 800 milionů do 2 miliard dolarů na jednotku - přibližně jedna pětina nákladů na velké reaktory.
„Je opravdu mnohem snazší navrhnout bezpečné reaktory, “ říká Peterson. U velkých reaktorů hrozí v palivu vznik „horkých míst“. "Jakmile je palivo poškozeno, je obtížnější ho ochladit, a tím se může poškození rozšířit, " vysvětluje Peterson. Dobře navržené menší reaktory, které se tomuto problému mohou vyhnout a možná dokonce zruší potřebu externího vybavení a omylného lidského rozhodování v době krize, mohou být „skutečně bezpečnější, “ říká. Míra, v jaké by malé modulární reaktory mohly zlepšit bezpečnost při používání v reálném světě, zůstává nejistá.
Není zaručena ani výhoda nákladů. „Historie jaderné energie vedla reaktory k tomu, aby se zvětšovaly a rozšiřovaly, “ využívají úspory z rozsahu, říká Lyman. „Pokud chcete, aby malé reaktory byly konkurenceschopné s velkými reaktory, musíte snížit provozní náklady, “ říká. „Musíte snížit náklady na pracovní sílu způsobem, který je nezodpovědný. Je neprokázané, že je bezpečné snížit počet provozovatelé [a] bezpečnostní personál a stále udržují bezpečnost. “ Je možné učinit malý reaktor bezpečnějším než větší, dodává, „ale to se nestane automaticky.“
Pro každou inovativní technologii, která by mohla nahradit nebo uspět dnešní reaktory, je před námi dlouhá cesta. "Dokonce i ty studované rostliny mají spoustu záhad, " říká Lyman. Pohon po Fukushimě k prozkoumání těchto neznámých a odstranění zbytečného rizika může být příliš krátký na to, aby mohl přinést trvalé změny. Tentokrát Lyman říká: "Bylo by to hezké, pokud by ke změně došlo dříve, než dojde k katastrofě. “
