Η πυρηνική ενέργεια δεν ανταποκρίθηκε ποτέ στην υπόσχεσή της. Οι αντιδραστήρες αποδείχθηκαν πολύ πιο ακριβοί από ό,τι ελπίζαμε.
Τα ατυχήματα και οι διαρροές της έδωσαν τη φήμη ότι είναι επικίνδυνη, παρά τα διαπιστευτήριά της για μηδενικές εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα. Προσπάθειες να επισημανθεί ότι η ενέργεια από καύση άνθρακα σκοτώνει πολύ περισσότερους ανθρώπους από ό,τι η πυρηνική, δεν έπεισαν πολλούς ψηφοφόρους.
Το μερίδιο της πυρηνικής ενέργειας στην παγκόσμια παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας μειώθηκε από 17,5% το 1996 σε 10,1% το 2020.
Ωστόσο, οι κυβερνήσεις που έχουν δεσμευτεί για φιλόδοξους στόχους για την κλιματική αλλαγή ρίχνουν στην τεχνολογία μια δεύτερη ματιά. Τον Ιανουάριο η Ευρωπαϊκή Ένωση πρόσθεσε την πυρηνική ενέργεια στον κατάλογο των έργων που είναι επιλέξιμα για πράσινη χρηματοδότηση.
Η εισβολή της Ρωσίας στην Ουκρανία, εν τω μεταξύ, εκτόξευσε τις τιμές των ορυκτών καυσίμων στα ύψη και έθεσε την ενεργειακή ασφάλεια στην κορυφή της πολιτικής ατζέντας στην Ευρώπη, η οποία εξαρτάται σήμερα σε μεγάλο βαθμό από το ρωσικό φυσικό αέριο.
Η πυρηνική βιομηχανία πιστεύει ότι έχει ακριβώς την απάντηση: Mια νέα γενιά μικρών αρθρωτών αντιδραστήρων (SMRs), σχεδιασμένων να είναι φθηνότεροι, ταχύτεροι και οικονομικά λιγότερο επικίνδυνοι να κατασκευαστούν.
Το 2019 η Ρωσία συνέδεσε τον Akademik Lomonosov – έναν πειραματικό SMR που μεταφέρεται από πλοίο – με το δίκτυο ηλεκτρικής της ενέργειας. Η Κίνα, η οποία έχει τους περισσότερους μεγάλους υπό κατασκευή αντιδραστήρες από οπουδήποτε αλλού, ελπίζει να έχει τον πρώτο της εμπορικό SMR σε λειτουργία στη Χαϊνάν μέχρι το 2026.
Πέρυσι η κυβέρνηση της Βρετανίας δήλωσε ότι θα επιταχύνει τα σχέδια για την κατασκευή 16 SMR που σχεδιάστηκαν από την Rolls-Royce. Η NuScale Power, μια αμερικανική εταιρεία, ελπίζει ότι ο πρώτος της SMR, που θα κατασκευαστεί στο Εθνικό Εργαστήριο του Άινταχο, μέχρι το 2029 θα είναι σε θέση να παρέχει ενέργεια. Ο Διεθνής Οργανισμός Ατομικής Ενέργειας υπολογίζει ότι “περίπου 50” σχέδια SMR βρίσκονται υπό επεξεργασία σε όλο τον κόσμο.
Ο Henry Ford και η σχάση
Όπως υποδηλώνει το όνομα, οι SMRs είναι μικρότεροι από τους τυπικούς πυρηνικούς σταθμούς. Τυπικά, προορίζονται να παράγουν λιγότερο από 300MW ηλεκτρικής ενέργειας, δηλαδή περίπου το ένα πέμπτο της παραγωγής που μπορεί να διαχειριστεί ένας τυπικός αντιδραστήρας. Το μέγεθός τους σημαίνει ότι, όπως συμβαίνει και με τα αυτοκίνητα, τις τοστιέρες και τα κονσερβοκούτια, οι προγραμματιστές τους στοχεύουν στη μαζική παραγωγή σε εργοστάσια για τη μείωση του κόστους.
“Σε έναν τυπικό μεγάλο αντιδραστήρα τα περισσότερα πράγματα συναρμολογούνται στο πεδίο”, λέει ο Chris Colbert, επικεφαλής στρατηγικής της NuScale Power. “Στο εργοτάξιο μπορεί να εργάζονται έως και 8.000 άτομα”.
Η NuScale, με εγκαταστάσεις σχεδιασμένες να παράγουν 77MW ηλεκτρικής ενέργειας, ελπίζει να μεταφέρει όσο το δυνατόν μεγαλύτερο μέρος αυτής της εργασίας σε ειδικά εργοστάσια, με την επιτόπια συναρμολόγηση να λαμβάνει χώρα αργότερα. Τα εργοστάσια προσφέρουν προστασία από τις καθυστερήσεις λόγω καιρικών συνθηκών, λέει.
Και η τακτική παροχή εργασίας σε ένα μέρος σημαίνει ότι δεν χρειάζεται να εκπαιδεύονται νέοι εργάτες για κάθε εργοστάσιο. “Κάτι που χρειάζεται 17 ώρες επί τόπου μπορεί να χρειάζεται μόλις μία ώρα σε ένα εργοστάσιο”, δηλώνει. Αντί να δεσμεύουν κεφάλαια για δεκαετίες για την κατασκευή ενός μεγάλου εργοστασίου, οι πελάτες θα μπορούσαν να δουν την απόδοση της επένδυσης πολύ νωρίτερα.
Ο σχεδιασμός της NuScale περιλαμβάνει ένα δοχείο αντιδραστήρα ύψους 23 μέτρων, σε σχήμα ρόμβου, το οποίο βρίσκεται σε μια υπόγεια δεξαμενή νερού ψύξης με χαλύβδινη επένδυση και καλύπτεται από ένα κτίριο αντιδραστήρα από οπλισμένο σκυρόδεμα.
Αρκετοί σταθμοί μπορούν να συνδυαστούν δημιουργώντας έναν μεγάλο σταθμό ηλεκτροπαραγωγής ή να χρησιμοποιηθούν λίγοι για την παροχή ενέργειας σε μία μόνο τοποθεσία. Μια τέτοια αρθρωτή δομή συνεπάγεται επίσης εφεδρείες, δεδομένου ότι μεμονωμένοι αντιδραστήρες μπορούν να απενεργοποιηθούν για ανεφοδιασμό, ενώ οι υπόλοιποι συνεχίζουν να λειτουργούν.
Η μείωση του μεγέθους προσφέρει επίσης ευκαιρίες απλοποίησης του σχεδιασμού, γεγονός που συμβάλλει στη διατήρηση του κόστους σε χαμηλά επίπεδα. Το νερό ψύξης στη μονάδα της NuScale κυκλοφορεί μέσα στον πυρήνα με απλή συναγωγή, χωρίς να απαιτούνται αντλίες ή κινούμενα μέρη. Και το μικρό μέγεθος, λέει ο κ. Colbert, φέρνει επίσης οφέλη για την ασφάλεια.
Ακόμη και αν η εσωτερική ψύξη αποτύχει, το εξωτερικό νερό στη δεξαμενή έχει αρκετή χωρητικότητα για να απορροφήσει την παραγωγή θερμότητας του μικροσκοπικού αντιδραστήρα. Εκτός από την υποτιθέμενη μονάδα στο Άινταχο, η NuScale έχει δει εκδηλώσεις ενδιαφέροντος από το Καζακστάν, την Πολωνία και τη Ρουμανία.
Άλλοι SMRs επεκτείνουν τον ορισμό του “μικρού”. Οι αντιδραστήρες της Rolls-Royce έχουν σχεδιαστεί για να παράγουν 470MW ηλεκτρικής ενέργειας – περισσότερο από τους περισσότερους πυρηνικούς σταθμούς Magnox πρώτης γενιάς που άρχισε να κατασκευάζει η Βρετανία τη δεκαετία του 1950.
Αυτό απαιτεί τα είδη των συστημάτων ενεργητικής ασφάλειας που συναντώνται στους συνηθισμένους πυρηνικούς σταθμούς, όπως αντλίες ψυκτικού υγρού και εφεδρικές γεννήτριες που εξασφαλίζουν συνεχή λειτουργία σε περίπτωση που κάτι πάει στραβά. Κάτι τέτοιο αυξάνει την πολυπλοκότητα και συνεπώς το κόστος.
Αλλά οι περισσότεροι αναλυτές εκτιμούν ότι το μεγαλύτερο μέγεθος σημαίνει οικονομίες κλίμακας και, συνεπώς, φθηνότερη ενέργεια. “Ο λόγος που είμαστε στα 470 MW είναι ότι αυτή είναι η μεγαλύτερη ισχύς που μπορούμε να πάρουμε από το αποτύπωμά μας, ενώ παράλληλα κάθε εξάρτημα μπορεί να χωράει σε ένα φορτηγό”, λέει ο Alastair Evans, εκπρόσωπος της Rolls-Royce.
Η εταιρεία ελπίζει ότι, όταν και εφόσον η γραμμή παραγωγής της βρεθεί σε λειτουργία, κάθε ένα από τα jumbo SMRs θα πρέπει να κοστίζει 1,8 δισ. λίρες (2,4 δισ. δολάρια) και να χρειάζεται περίπου τέσσερα χρόνια για να κατασκευαστεί. Η Αμερική, η Τσεχική Δημοκρατία και η Τουρκία έχουν εκδηλώσει ενδιαφέρον.
Η NuScale, η Rolls-Royce και η China National Nuclear Corporation, η οποία κατασκευάζει το εργοστάσιο στη Χαϊνάν, επιμένουν σε δοκιμασμένα σχέδια. Όλα τα προτεινόμενα εργοστάσιά τους είναι αντιδραστήρες ελαφρού ύδατος (LWRs), οι οποίοι χρησιμοποιούν συνηθισμένο νερό τόσο για την ψύξη του πυρήνα όσο και για τη συγκράτηση της ταχύτητας της πυρηνικής αλυσιδωτής αντίδρασης.
Δεδομένου ότι οι περισσότεροι από τους υπάρχοντες αντιδραστήρες στον κόσμο είναι επίσης LWRs, ελπίζουν ότι η διατήρηση του ίδιου γενικού σχεδιασμού θα επιταχύνει τις ρυθμιστικές εγκρίσεις. (Ο σχεδιασμός της NuScale εγκρίθηκε από την Αμερικανική Ρυθμιστική Επιτροπή Πυρηνικών το 2020, τέσσερα χρόνια μετά την υποβολή του).
Άλλα σχέδια είναι πιο εξωτικά και βασίζονται σε λιωμένο μόλυβδο ή νάτριο ή στο αέριο ήλιο, αντί για νερό, για την ψύξη των πυρήνων τους. Η Αμερικανική Χ-energy και η Βρετανική U-Battery ποντάρουν σε μικροσκοπικούς αντιδραστήρες που ψύχονται με ήλιο.
Αυτοί λειτουργούν σε πολύ υψηλότερες θερμοκρασίες από τους LWRs. Το ήλιο στον αντιδραστήρα της U-Battery θα φτάνει σε θερμοκρασίες περίπου 750°C, λέει ο Tim Abram, επικεφαλής μηχανικός της εταιρείας.
Αυτό σημαίνει ότι, εκτός από ηλεκτρική ενέργεια, οι αντιδραστήρες αυτοί θα μπορούσαν να πωλούν και θερμότητα. Πολλές βιομηχανικές διεργασίες λειτουργούν σε υψηλές θερμοκρασίες. Προς το παρόν, η θερμότητα προέρχεται κυρίως από την καύση ορυκτών καυσίμων.
Η U-Battery ελπίζει ότι οι αντιδραστήρες της θα μπορούσαν μια μέρα να βρουν στέγη σε βιομηχανίες που κυμαίνονται από γυαλί και κεραμικά μέχρι χάλυβα, τσιμέντο και χαρτί. Θα μπορούσαν ακόμη, λέει ο κ. Abram, να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή υδρογόνου για την αποθήκευση ενέργειας μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται θερμοχημική διάσπαση, η οποία χρησιμοποιεί θερμότητα αντί για ηλεκτρισμό για τη διάσπαση του νερού σε οξυγόνο και υδρογόνο.
Όλα φαίνονται καλά στα χαρτιά. Αλλά η ιστορία συνιστά ένα βαθμό επιφυλακτικότητας. Οι προηγούμενες προσπάθειες για την κατασκευή εμπορικών SMRs, που χρονολογούνται από τη δεκαετία του 1960, ναυάγησαν στους δίδυμους βράχους της οικονομίας και της τεχνολογίας.
Η μεγαλύτερη δυσκολία, λέει ο M.V. Ramana, φυσικός στη Σχολή Δημόσιας Πολιτικής και Παγκόσμιων Υποθέσεων του Πανεπιστημίου της Βρετανικής Κολομβίας, είναι ότι οι μικροί αντιδραστήρες ξεκινούν σε μειονεκτική θέση σε σχέση με τους μεγαλύτερους ξαδέλφους τους. Το κόστος κατασκευής ενός αντιδραστήρα αυξάνεται πιο αργά από την παραγωγή ισχύος του, λέει. Με τα υπόλοιπα πράγματα να είναι ίσα, μεγαλύτερο σημαίνει φθηνότερο.
Το αν η μαζική παραγωγή μπορεί να ξεπεράσει αυτό το μειονέκτημα μένει να φανεί. Το εργοστάσιο της Nu Scale στο Άινταχο, πληρώνεται εν μέρει από ομοσπονδιακή επιδότηση. Αλλά το κόστος έχει αυξηθεί, λέει ο Dr Ramana, από 3,6 δισ. δολάρια το 2017 σε 6,1 δισ. δολάρια το 2020.
Αρκετοί από τους εμπορικούς εταίρους της εταιρείας αποσύρθηκαν από το έργο το 2020. Αυτό δεν είναι ενθαρρυντικό για μια τεχνολογία που πρέπει να ανταγωνιστεί για επενδύσεις χαμηλών εκπομπών άνθρακα την ηλιακή και την αιολική ενέργεια, το κόστος των οποίων συνεχίζει να μειώνεται.
Αν δεν τα καταφέρετε με την πρώτη…
Ωστόσο, αυτές τις μέρες, η πυρηνική ενέργεια φαίνεται λιγότερο ακριβή από ό,τι ήταν. Σε ένα μεγάλο εργοστάσιο που κατασκευάζεται στη Βρετανία, στις ακτές του Σόμερσετ, έπρεπε να δοθεί υπόσχεση για μια συνδεδεμένη με τον πληθωρισμό τιμή ηλεκτρικής ενέργειας που θα ξεκινούσε από 92,50 λίρες ανά μεγαβατώρα το 2013.
Εκείνη την εποχή, η συμφωνία αυτή καταδικάστηκε ως υπερβολικά ακριβή. Όμως, εν μέσω ελλείψεων φυσικού αερίου και αιολικής ενέργειας, το βρετανικό κόστος ηλεκτρικής ενέργειας ήταν πάνω από αυτό το επίπεδο για το μεγαλύτερο μέρος των τελευταίων έξι μηνών.
Ο Διεθνής Οργανισμός Ενέργειας επισημαίνει ότι όταν ληφθεί υπόψη η ανάγκη για αποθήκευση ή εφεδρική παραγωγή, οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι πιο ακριβές από ό,τι δείχνει η τιμή τους. Και, όπως δείχνει η εισβολή της Ρωσίας στην Ουκρανία, η ενεργειακή πολιτική πρέπει να ζυγίζει παράγοντες πέρα από το μέτρημα των κουκιών.
Το κατά πόσον οι SMRs μπορούν να βοηθήσουν να γίνει η πυρηνική ενέργεια και πάλι ελκυστική, μένει να το δούμε. Αλλά οι υποστηρικτές τους δεν πρόκειται να βρουν καλύτερη ευκαιρία για να προβάλουν τα επιχειρήματά τους.
