Kun yksi maapallon suurista tektonilevyistä työntyi toisen maan alle Japanin itärannikolle maaliskuussa 2011, se aiheutti voimakkaan maanjäristyksen ja aloitti tsunamin, jonka aallot saavuttivat vähintään 20 jalkaa. Tämä tuhoisa yhdistelmä jätti kymmeniä tuhansia ihmisiä kuolleiksi ja aloitti ydinkriisin, kun merivesi tulvi Fukushima Daiichin ydinvoimalan alueelle katkaiseen virran ja poistamalla varavarmuusturvalaitteet.
Miehistö ei pystynyt pitämään reaktoreita viileinä, mikä johti polttoaineen sulamiseen, vedyn räjähdyksiin ja radioaktiivisen aineen vapautumiseen. Yli yhdeksän kuukautta kului ennen kuin viranomaiset ilmoittivat, että reaktorit oli saatettu vakaaseen kylmän sammutuksen tilaan. Turvallisuusongelmat johtivat myös lähes kaikkien Japanin muiden ydinvoimaloiden sulkemiseen.
Fukushima-tapahtuma - pahin ydinonnettomuus Tšernobylin jälkeen vuonna 1986 - on varjostanut atomienergian ja teollisuuden kasvavat toiveet "ydinrenessanssista". Yli kaksi vuotta myöhemmin Japani on käynnistänyt vain kaksi maan 54 reaktorista, ja Fukushimassa on edelleen vaaroja, kun työntekijät pyrkivät hillitsemään radioaktiivisia jätevesivuotoja. Saksa ja Sveitsi ovat päättäneet lopettaa ydinvoiman käytön, ja monet muut maat arvioivat ydinvoimansa uudelleen. Italialaiset äänestäjät hylkäsivät kesäkuussa 2011 maansa ydinohjelman kansanäänestyksessä.
Yhä enemmän energiaa tarvitsevaan nälkäiseen maailmaan ydinvoima on kuitenkin houkuttelevasti luotettava, hiilivapaa voimanlähde ja houkutteleva tapa monipuolistaa energiansaantia ja siirtyä pois lähteistä, mukaan lukien hiili, joka vaikuttaa ilmastonmuutokseen. "Tarvitsemme jonkin verran tekniikan renessanssia, joka voi korvata hiilen", sanoo Per Peterson, ydintekniikan professori Kalifornian yliopistossa, Berkeley. Sekä hiili- että ydinvoimalaitokset ovat kalliita rakentaa, mutta pystyvät tarjoamaan luotettavaa tehoa vuorokauden ympäri suhteellisen alhaisilla polttoainekustannuksilla. "On vaikea nähdä, kuinka hiili voisi syrjäyttää, jos et sisällä ydinvoimaa", Peterson sanoo.
Ydinvoiman tulevaisuus on maailmanlaajuisesti yhä enemmän Kiinassa ja Intiassa. "Ydinrenessanssi on parhaillaan käynnissä, mutta pääasiassa Yhdysvaltojen ulkopuolella", sanoo teollisuusryhmän Nuclear Energy Institute -strategian strategisten toimittajaohjelmien pääjohtaja Dan Lipman. Seitsemän maailmanlaajuisesti rakenteilla olevasta 66 tehtaasta on Intiassa. Ja Kiina yhdisti 17. ydinreaktorinsa helmikuussa sähköverkkoon.
Tarina on sekoittuneempaa Yhdysvalloissa, vaikka maa johtaa ydinsähkön tuotantoa maailmassa. Viime aikoihin asti 104 reaktoria 31 osavaltiossa tuotti noin 19 prosenttia maan sähköstä. Yhdysvaltain energiainformaatiohallinto ennakoi uusien reaktorien lisäävän noin 5, 5 gigawattia - verrattuna lähes kolmeen Hooverin patoon - ydinkapasiteettia vuoteen 2025 mennessä. Keväällä aloitettiin kahden uuden reaktorin rakentaminen ensimmäistä kertaa 30 vuodessa.
Mutta alhaiset maakaasun hinnat ovat vähentäneet laitosten omistajien tuloja. Laivasto putosi 102 reaktoriin tänä keväänä laitosten sulkemisen vuoksi. Viimeisin esimerkki on Wisconsinin Kewaunee-ydinasema, jonka voitot kuluivat maakaasupitoisuuden takia. Pysäytys on lisännyt ennusteita, joiden mukaan sulkemisia saattaa olla enemmän, kun vanhemmat ydinvoimalat kamppailevat kilpailla. Duke Energy luopui suunnitelmista kahdelle uudelle reaktorille Pohjois-Carolinassa ja lopetti virallisesti Crystal River -reaktorinsa - offline-tilassa kahdeksi vuodeksi - Floridassa vuosikymmenien käytön jälkeen valitsemalla sulkemisen eikä korjaamisen sijaan. YVA-ennusteiden mukaan maakaasu ja uusiutuvat energialähteet ottavat suurempia viipaleita kasvavasta Yhdysvaltojen energiapiirtästä hinnoista ja tuista riippuen.
Vuoden 1979 ydinonnettomuus Pennsylvanian keskustassa sijaitsevalla Kolmen mailin saarella Fukushiman tapaan tapahtui samaan aikaan ydinkasvun aikaan. Tšernobylin katastrofin aikaan kasvu kuitenkin oli alkanut hidastua. Se pysähtyi paitsi lisääntyneiden turvallisuusongelmien vuoksi myös fossiilisten polttoaineiden hintojen laskun seurauksena pitkistä viivästyksistä, ilmapallojen lisäämistä koskevista budjeteista ja korkeista rahoitusmaksuista, jotka olivat uusien laitosten rakentamisen tunnusmerkkejä 1980-luvulla ja 90-luvulla. Sitten, kuten nyt, ydintalous osoittautui pelottavaksi.
Kiinnostus ydinvoimaan lopulta uudestaan. Vuodesta 2005, Lipmanin mukaan, tekijöiden yhtymäkohta on johtanut rakentamiseen. Talouskasvu lisäsi sähkön kysyntää, ja historiallisesti epävakaat maakaasun hinnat olivat nousussa. Vuoden 2005 energiapoliittisessa laissa säädettiin lainatakuista ja muista kannustimista uusille ydinvoimaloille. Kaakkoisvaltioiden - etenkin Floridan - asuntojen sähkön kysyntä "kasvoi kuin gangbusterit", hän sanoo. Lisäksi hetkeksi vaikutti siltä, että ilmastolainsäädäntö saattaa tehdä hiilen sähköntuotannosta kalliimpaa.
Ajoitus oli täydellinen. "Nuorempi sukupolvi oli unohtanut tai ei ollut asunut Kolmen mailin saaren ja Tšernobylin läpi", sanoo Edwin Lyman, huolestuneiden tutkijoiden liiton globaalin turvallisuusohjelman vanhempi tutkija Washington DC: ssä.
Vaikka jotkut amerikkalaiset ovat lämmittäneet ajatusta ydinvoiman lisäämisestä, yleisö on edelleen hajanainen asiasta. Viisi kuukautta ennen Fukushiman katastrofia 47 prosenttia Pew-tutkimuskeskuksen tutkimista amerikkalaisista kannatti ydinvoiman käytön lisäämistä. Heti kriisin jälkeen tuki laski 39 prosenttiin, mutta mielipiteet ovat heikentyneet jonkin verran siitä lähtien.
Vastaanottavampi yleisö voi avata oven vain toistaiseksi ydinvoimalle. "He eivät pystyneet kiertämään ydinvoiman taloustieteellisiä kysymyksiä, jopa ennen kuin Fukushima tapahtui", Lyman sanoo. Japanin vuoden 2011 kriisi "heitti jälleen apina-avaimen teoksiin".
Ydinvoimaa on joskus edistetty tärkeänä aseena ilmastomuutoksen torjunnassa, mutta "ydinvoiman käyttöönoton taso, jota tarvitset seuraavien parin vuosikymmenen aikana ilmaston lämpenemisen päästöjen vaimentamiseksi, olisi niin valtava, se ei vain ole mahdollista ", Lyman sanoo.
Ja Fukushiman jälkeen turvallisuus on jälleen huolenaihe. Katastrofin seurauksena on myös valmistautuminen epätodennäköisiin tapahtumusekvensseihin, Berkeley's Peterson sanoo. Syyskuun 11. päivän jälkeen Yhdysvaltain ydinteollisuuden sääntelystä vastaava ydinalan sääntelykomitea aloitti laajalle levinneiden vahinkojen uhkailun huomiotta jättämisen, jos se ei ole todennäköistä, esimerkiksi kysymyksistä, kuten "mitä tekisimme, jos terroristit kaappaisivat lentokoneen ja päättäisivät lentää sen Hän sanoo, että NRC on tarkastellut vaurioita, joita laitoksen turvallisuusjärjestelmille tapahtuisi, sellaisen skenaarion mukaan, ja vaatii nyt laitosten hankkimaan kannettavan hätälaitteen varmuuskopiona.
Sitä, jota ei otettu huomioon, oli mahdollisuus, että yksi tapahtuma tai luonnonvarojen yhdistelmä saattoi vähentää useita reaktoreita laitoksella, joista jokainen vaatii hätätilanteita ja koulutetun henkilöstön ponnisteluja. Yli kolmanneksella Yhdysvaltojen ydinvoimalaitoksista on tällä hetkellä kaksi tai useampia reaktoreita. Ja silti pelastussuunnitelmat sallivat vain yhden epäonnistumisen. "Yhdysvalloissa valmistautumme aina siihen, että se tapahtuu yhdelle yksiköille", sanoo Joe Pollock, ydinenergiainstituutin ydintoimintojen varajohtaja. "Meidän on kyettävä käsittelemään kaikkia yksiköitä samanaikaisesti kaikissa suunnitelmissamme ja valmisteluissamme."
Pollock sanoo, että Yhdysvaltojen ydinvoimalat ovat nyt paremmin valmiita hätätilanteita varten, mutta kriitikot sanovat, että uudistukset eivät ole menneet tarpeeksi pitkälle. Huolestuneiden tutkijoiden liitto on varoittanut, että monet Yhdysvaltain reaktorit olisivat voineet mennä paljon huonommin kuin Fukushima Daiichi jäähdytysjärjestelmän vioissa, koska niiden käytetyn polttoaineen altaat ovat tiheästi pakattuja ja vaikeampia pitää viileänä hätätilanteessa. Ryhmän mukaan kasvien pitäisi kyetä kestämään 24 tunnin aseman sähkökatkokset turvautumatta kannettaviin laitteisiin sen sijaan, että Fukushiman vastauksena järjestetyn NRC: n työryhmä suosittelisi kahdeksan tuntia, vaikkakaan ei vaadita, ja niiden olisi oltava valmiita toimivat koko viikon ilman ulkopuolista tukea, kun taas vain kolme päivää.
Uudemmat passiivisilla jäähdytysjärjestelmillä varustetut reaktorit, kuten Westinghousen AP1000, osoittavat askelta kohti turvallisuuden parantamista. AP1000 käyttää pumppujen ja dieselgeneraattoreiden sijasta luonnollista konvektiota, painovoimaa ja veden haihtumista ylikuumenemisen ja paineen muodostumisen estämiseksi ilman, että tarvitaan ulkopuolista virtaa tai edes käyttäjän toimia. Se on suunniteltu kestämään 72 tuntia koko aseman pimennystä. Kiinassa on rakenteilla neljä AP1000-reaktoria ja kaksi yksikköä on suunniteltu VC Summer -ydinvoimalalle Etelä-Carolinassa.
Jopa tässä edistyneessä mallissa Westinghouse pystyi tunnistamaan mahdolliset parannuskohteet Fukushiman onnettomuuden jälkeen. Lipmanin mukaan yritys "palasi takaisin ja tarkasteli suunnittelua erittäin merkittävästi nähdäkseen, millaisia muutoksia oli tehtävä", keskustelemalla suunnittelumuutoksista, kuten paristojen sijoittaminen korkeammalle tai vesitiiviiden ovien asentaminen tulvankestävyyden varalle. Siitä huolimatta yritys on päätellyt, että AP1000 voi kestää samanlaisen tapahtuman kuin se, joka turmeli Fukushima Daiichin.
Tulevat ydinreaktorit voivat ohittaa joitain kustannuksia ja turvallisuushaasteita, jotka liittyvät nykypäivän 1 000 plus megawatin jättiläisiin pienentämällä. Yhdysvaltain energiaministeriöllä on kunnianhimoinen tavoite nähdä tekniikka pienemmille, itsenäisille ja enimmäkseen tehdasvalmisteisiin reaktoreihin, jotka otetaan käyttöön seuraavan vuosikymmenen aikana. Näillä pienydinvoimalaitoksilla, jotka tunnetaan pieninä modulaarisina reaktoreina tai SMR: nä, olisi sähköteho, joka vastaa vähemmän kuin 300 megawattia, ja ne olisivat riittävän kompakteja kuljettamaan rautateitse tai kuorma-autoilla. Tutkijat työskentelevät jo kymmenien erilaisten käsitteiden parissa maailmanlaajuisesti.
Yksi lupaava tyyppi tunnetaan kiinteänä painevesireaktorina. MPower-niminen tämä ydinlaiteyrityksen Babcock & Wilcoxin malli vaatii parin 180 megawattia vastaavan moduulin, jotka voivat toimia neljä vuotta ilman tankkausta - kaksi kertaa niin pitkät kuin nykyiset reaktorit. Ja ne ovat riittävän pieniä, jotta ne voisivat käyttää olemassa olevaa infrastruktuuria ikääntyvissä hiililaitoksissa, mikä lisää mahdollisuutta antaa uusi, ydinpolttoaineella toimiva elämä 1950-luvun hiilitehtaille eläkkeelle jäämisen jälkeen. SMR: ien käyttöönoton arvioidut kustannukset vaihtelevat 800 miljoonasta dollariin - 2 miljardiin dollariin yksikköä kohti - noin viidennes suurten reaktorien kustannuksista.
"Turvallisten pienten reaktorien suunnittelu on todella paljon helpompaa", Peterson sanoo. Suurella reaktorilla on vaara, että polttoaineeseen muodostuu "kuumia kohtia". "Kun polttoaine on vaurioitunut, jäähdytyksestä tulee vaikeampaa, ja siten vauriot voivat levitä", Peterson selittää. Hyvin suunnitellut pienemmät reaktorit, jotka voivat välttää tämän ongelman ja ehkä jopa torjua ulkoisten laitteiden tarjonnan ja ihmisten päätöksenteon häpäisevyyden kriisin aikana, voivat olla "luonnostaan turvallisempia", hän sanoo. On kuitenkin epävarmaa, missä määrin pienet modulaariset reaktorit voivat parantaa turvallisuutta todellisessa käytössä.
Kustannusetuja ei myöskään taata. "Ydinvoiman historia on saanut reaktorit kasvamaan ja kasvamaan", jotta voidaan hyödyntää mittakaavaetuja, Lyman sanoo. "Jos aiot tehdä pienistä reaktoreista kilpailukykyisiä suurten reaktorien kanssa, sinun on vähennettävä käyttökustannuksia", hän sanoo. "Sinun on vähennettävä työvoimakustannuksia vastuuttomalla tavalla. Ei ole todistettu, että on turvallista vähentää operaattorit [ja] turvahenkilöstöä ja ylläpitävät silti turvallisuutta. " Pienestä reaktorista on mahdollista tehdä turvallisempi kuin suuremmassa reaktorissa, hän lisää, "mutta se ei tapahdu automaattisesti".
Kaikille innovatiivisille tekniikoille, jotka voivat korvata tai menestyä nykypäivän reaktoreissa, on edessä pitkä tie. "Jopa parhaiten tutkituilla kasveilla on paljon salaisuuksia", sanoo Lyman. Fukushiman jälkeinen pyrkimys tutkia tuntemattomia ja poistaa tarpeeton riski voi olla liian lyhyt kestävän muutoksen aikaansaamiseksi. Tällä kertaa Lyman sanoo: "Se olisi. kiva, jos muutoksia tapahtuisi ennen katastrofin iskua. "
