Zapewnienie bezpiecznej przyszłości energetyki jądrowej

Świat musi rozwinąć globalną produkcję energii jądrowej, aby pomóc w ograniczeniu globalnej emisji dwutlenku węgla. Wniosek ten opiera się na licznych modelach i prognozach, które wskazują, że odnawialne źródła energii nie są w stanie zrobić tego samemu.

Ale jest znaczące zastrzeżenie. Po prostu nie możemy mieć poważnych incydentów nuklearnych, takich jak te, które miały miejsce w Czarnobylu na Ukrainie i Fukushimie w Japonii. Są to zdarzenia o niskim ryzyku, ale o dużych konsekwencjach.

W historii energetyki jądrowej było kilka poważnych incydentów. Ale elektrownie jądrowe mają wyjątkowy potencjał, by w razie poważnej awarii trwale przemieścić całe miasta.

Awaria w Czarnobylu ostatecznie wyrzuciła z domów około 350,000 XNUMX osób. Tysiące kilometrów kwadratowych zostało odłożonych jako niezamieszkana strefa wyłączenia wokół elektrowni jądrowej w Czarnobylu. Wiele osób zostało również przesiedlonych w wyniku wypadku w Fukushimie, choć nie tak dużo jak w Czarnobylu.

Jeśli energia jądrowa ma wykorzystać swój potencjał redukcji emisji dwutlenku węgla, musimy zadbać o to, aby takie awarie nie były już możliwe.

Budowa bezpieczniejszych elektrowni jądrowych

Niedawno miałem okazję porozmawiać o tych kwestiach z dr Kathryn Huff, zastępcą sekretarza w Biurze Energii Jądrowej Departamentu Energii.

Dr Huff wyjaśnił, że pasywne systemy bezpieczeństwa są kluczem do zapewnienia, że ​​w razie wypadku pracownicy mogą odejść od elektrowni jądrowej i zamknąć ją w bezpiecznym stanie.

Należy tutaj dokonać ważnego rozróżnienia. Opinia publiczna może oczekiwać, że projekty nuklearne będą odporne na awarie, ale jest wiele powodów, dla których ta miara nigdy nie zostanie osiągnięta. Po prostu nie możesz strzec się każdego możliwego incydentu, który może się wydarzyć. Dlatego staramy się łagodzić możliwe konsekwencje i wdrażać projekty odporne na awarie.

Prostym przykładem konstrukcji odpornej na uszkodzenia jest bezpiecznik elektryczny. Nie zapobiega to wypadkowi, w którym zbyt duży prąd próbuje przepłynąć przez bezpiecznik. Ale jeśli tak się stanie, połączenie topi się i zatrzymuje przepływ energii elektrycznej – stan bezpieczeństwa. Ani Czarnobyl, ani Fukushima nie były konstrukcjami odpornymi na awarie.

Ale jak można zrealizować takie niezawodne projekty? Dr Huff wskazał dwa przykłady.

Pierwszym z nich jest nowy ciśnieniowy reaktor wodny AP1000® (PWR) od Westinghouse. Problem w Fukushimie polegał na tym, że po wyłączeniu musiała być dostępna energia do cyrkulacji wody w celu schłodzenia reaktora. Po utracie zasilania nie było możliwości chłodzenia rdzenia reaktora.

Nowy reaktor APR opiera się na naturalnych siłach, takich jak grawitacja, naturalna cyrkulacja i sprężone gazy, aby zapewnić cyrkulację wody i zapobiec przegrzaniu rdzenia i obudowy.

Oprócz chłodzenia pasywnego wprowadzono innowacje w opracowywaniu rodzajów paliw nowej generacji, które są odporne na wypadki. Na przykład trójstrukturalny izotropowy (TRISO) paliwo cząsteczkowe składa się z jądra paliwa z uranu, węgla i tlenu. Każda cząsteczka jest własnym systemem zabezpieczającym dzięki potrójnie powlekanym warstwom. Cząstki TRISO mogą wytrzymać znacznie wyższe temperatury niż obecne paliwa jądrowe i po prostu nie mogą się stopić w reaktorze.

Dr Huff powiedział, że demo zaawansowanego reaktora będzie dostępne w Internecie pod koniec dekady, zawierające kamyczkowe złoże pełne cząstek TRISO.

Te dwie innowacje mogą zapewnić, że przyszłe elektrownie jądrowe nigdy nie doświadczą poważnej awarii. Ale są dodatkowe pytania, które należy rozwiązać, takie jak usuwanie odpadów nuklearnych. Odniosę się do tego – jak również do tego, co robią Stany Zjednoczone w celu promowania energii jądrowej – w części II mojej rozmowy z dr Huffem.