W 2009 roku Simon Irish, menadżer inwestycyjny z Nowego Jorku, odkrył sposób, w jaki wierzył, że może zmienić świat. Irlandczycy dostrzegli, że kraje na całym świecie potrzebują ogromnej liczby projektów dotyczących czystej energii, aby zastąpić swoją infrastrukturę paliwami kopalnymi, a także zapewnić wystarczającą ilość energii, aby zaspokoić zapotrzebowanie z Chin, Indii i innych szybko rozwijających się krajów. Zdał sobie sprawę, że same zasoby odnawialne, które opierają się na wietrze i blasku słońca, nie wystarczą. Wiedział też, że energia jądrowa, jedyna istniejąca forma czystej energii, która może wypełnić luki, jest zbyt droga, aby konkurować z ropą i gazem.
Ale potem na konferencji w 2011 roku spotkał inżyniera z innowacyjnym projektem reaktora jądrowego chłodzonego stopioną solą. Jeśli to zadziała, pomyślał Irlandczyk, nie tylko rozwiąże problem starzenia się energii jądrowej, ale zapewni realistyczną drogę do wyeliminowania paliw kopalnych.
A potem zadał sobie pytanie: "Czy można opracować reaktory lepiej niż te, które były 60 lat temu?" Odpowiedź brzmiała: „Absolutnie”.
Czy można zbudować domowy reaktor jądrowy?
Irlandczyk był tak przekonany, że ten nowy reaktor będzie świetną inwestycją, że poświęcił mu całą swoją karierę. Prawie dziesięć lat później Irish został dyrektorem generalnym firmy Terrestrial Energy z siedzibą w Nowym Jorku. Firma, która spodziewa się zbudować reaktor na stopioną sól do 2030 roku.
Ziemia nie jest w tym osamotniona. Tu i ówdzie pojawiają się dziesiątki start-upów jądrowych, wszystkie poświęcone rozwiązaniu znanych problemów jądrowych - odpadów radioaktywnych, emisji, rozprzestrzeniania broni i wysokich kosztów.
Reaktory spalające odpady jądrowe. Reaktory przeznaczone do niszczenia izotopów, które można wykorzystać w broni. Małe reaktory, które można by niedrogo zbudować w fabrykach. Pomysłów jest tak wiele.
Film promocyjny:
Były minister energii Ernest Monitz, doradca Terrestrial, uważa, że dzieje się coś nowego. „Nigdy nie widziałem takiej innowacji w tym segmencie” - mówi. "To jest naprawdę interesujące."
Inne reaktory, takie jak zaprojektowany przez Ziemię reaktor chłodzony solą, są automatycznie chłodzone, jeśli staną się zbyt gorące. Woda przepływa przez konwencjonalne reaktory, chroniąc je przed przegrzaniem, ale jeśli coś zatrzyma ten przepływ - na przykład trzęsienie ziemi i tsunami w Fukushimie - woda zniknie, nie pozostawiając nic, co mogłoby zatrzymać stopienie.
W przeciwieństwie do wody sól nie gotuje się, więc nawet jeśli operatorzy wyłączy systemy bezpieczeństwa i wyjdą, sól będzie nadal chłodzić system, mówi Irish. Sól nagrzewa się i rozszerza, odpychając atomy uranu i spowalniając reakcję (im dalej atomy są uszkodzone, tym mniejsze jest prawdopodobieństwo, że przechodzący neutron je rozdzieli, uruchamiając kolejny łańcuch reakcji).
„To jak rondel na kuchence, na którym gotuje się makaron” - mówi Irish. Bez względu na to, jak gorący jest twój piec, makaron nigdy nie będzie gorętszy niż 100 stopni Celsjusza, chyba że woda wyparuje. Dopóki jest obecna, woda krąży i rozprasza ciepło. Jeśli jednak wymienisz wodę na sól w płynie, będziesz musiał podgrzać całość do 1000 stopni Celsjusza, zanim czynnik chłodniczy zacznie parować.
Wszystko to może brzmieć jak fantazja, ale taka jest rzeczywistość. Rosja od 2016 roku produkuje energię elektryczną z zaawansowanego reaktora spalającego odpady radioaktywne. Chiny zbudowały reaktor „kamyczkowy”, który blokuje pierwiastki radioaktywne wewnątrz kulek grafitowych.
W 2015 roku, aby śledzić startupy i projekty sektora publicznego próbujące wydobywać niskoemisyjną energię przy użyciu bezpiecznego, taniego i czystego procesu jądrowego, think tank Third Way rozpoczął mapowanie wszystkich zaawansowanych projektów jądrowych w Stanach Zjednoczonych. Wtedy na mapie było 48 punktów, a teraz jest ich 75 i rozprzestrzeniają się jak szarańcza.
„Jeśli chodzi o liczbę projektów, liczbę pracujących nad nimi osób i wysokość prywatnego finansowania, nie ma nic, co można by porównać bez cofnięcia się do lat 60.” - mówi Ryan Fitzpatrick, który pracuje nad czystą energią w Third Way.
W czasach, gdy Walt Disney wyprodukował film Our Friend The Atom, który promował energię jądrową, kiedy futurystyczne pojęcie elektryczności „zbyt taniej, by zmierzyć” wydawało się wiarygodne, inżynierowie elektrycy planowali zbudować setki reaktorów w całych Stanach Zjednoczonych.
Dlaczego to wszystko dzieje się właśnie teraz? W końcu naukowcy pracowali nad alternatywnymi typami reaktorów od początku zimnej wojny, ale nie zostały one w pełni wdrożone. Historia zaawansowanych reaktorów jest zaśmiecona zwłokami nieudanych prób. Reaktor chłodzony solą został po raz pierwszy pomyślnie uruchomiony w 1954 r., Ale Stany Zjednoczone zdecydowały się specjalizować w reaktorach chłodzonych wodą i wyeliminować inne konstrukcje.
Ale coś fundamentalnego uległo zmianie: wcześniej nie było powodu, aby firma jądrowa zabiegała o miliardy dolarów na nowy projekt w ramach federalnego procesu regulacyjnego, ponieważ konwencjonalne reaktory jądrowe były opłacalne. Tak już nie jest.
„Po raz pierwszy od pół wieku dominujący gracze nuklearni znajdują się w trudnej sytuacji finansowej” - mówi Irish.
Ostatnio Stany Zjednoczone stawiają na konwencjonalne reaktory chłodzone wodą i nie radzą sobie dobrze. W 2012 roku firma South Carolina Electric & Gas otrzymała pozwolenie na budowę dwóch ogromnych konwencjonalnych reaktorów o mocy 2200 MW, wystarczającej do zasilenia 1,8 miliona domów, i obiecała, że zaczną działać w 2018 roku. Płacąc rachunki za prąd, ludzie zauważyli, że wzrosły one o 18%, co oczywiście doprowadziło do opóźnień w budowie reaktorów. Po wpłacie 9 miliardów dolarów na projekt przedsiębiorstwa poddały się.
Podobne historie mają miejsce za granicą. W Finlandii budowa nowego reaktora w elektrowni Olkiluoto jest opóźniona o osiem lat i opóźniona o 6,5 mld USD.
W odpowiedzi te startupy jądrowe projektują swoje firmy, aby uniknąć tragicznych przekroczeń kosztów. Wielu z nich planuje zbudować znormalizowane cząsteczki reaktora w fabryce, a następnie złożyć je razem, jak LEGO na placu budowy. „Jeśli możesz przenieść konstrukcję do fabryki, możesz znacznie obniżyć koszty” - mówi Parsons.
Nowe reaktory mogłyby również obniżyć koszty, gdyby były bezpieczne. Konwencjonalne reaktory niosą ze sobą ogromne ryzyko awarii stopienia, głównie dlatego, że są przeznaczone dla okrętów podwodnych. Chłodzenie reaktora wodą na łodzi podwodnej jest dość łatwe, ale gdy reaktor znajduje się na lądzie, musisz wpompować do niego wodę, aby go ochłodzić. „I ten system pompowy nigdy, przenigdy nie powinien się zepsuć, bo inaczej dostaniesz Fukushimę. Potrzebujemy systemu bezpieczeństwa dla systemu bezpieczeństwa, nadmiarowości zamiast nadmiarowości”.
Oklo, startup z Doliny Krzemowej, oparł projekt swojego reaktora na prototypie, który nie podlega degradacji. „Kiedy inżynierowie wyłączyli wszystkie układy chłodzenia, system sam się ochłodził, a następnie zaczął cofać, po czym działał dobrze” - mówi Caroline Cochran, współzałożycielka Oklo. Jeśli te bezpieczniejsze reaktory nie potrzebują tych wszystkich zapasowych systemów chłodzenia i betonowych kopuł, firmy mogą budować elektrownie znacznie taniej.
Technologia często zawodzi przez długi czas, zanim odniosą sukces: minęło 45 lat od wprowadzenia pierwszej żarówki do patentu Thomasa Edisona na żarówkę. Inżynierowie mogą potrzebować dziesięcioleci, aby nadać kształt idei. Niektórym wydaje się, że wszystkie pomysły dotyczące zaawansowanej technologii jądrowej zostały wypróbowane w przeszłości. „Ale nauka posunęła się naprzód” - mówią naukowcy. „Masz dużo lepsze materiały niż kilka dekad temu. Są szanse, że to się uda”.
Niedawne badanie przeprowadzone przez organizację non-profit Energy Innovation Reform szacuje, że najnowsza partia start-upów jądrowych może dostarczać energię elektryczną za 36-90 USD za megawatogodzinę. Każda elektrownia zasilana gazem ziemnym sprzedaje energię elektryczną za 42-78 USD za megawatogodzinę.
W najlepszym przypadku elektrownie jądrowe mogą stać się jeszcze tańsze. Są prognozy
Matthew Bunn, ekspert nuklearny z Harvardu, mówi, że jeśli energia jądrowa odgrywa rolę w walce ze zmianami klimatycznymi, nowatorskie startupy nuklearne nieuchronnie i szybko będą się rozwijać. „Aby zapewnić jedną dziesiątą czystej energii, której potrzebujemy do 2050 r., Będziemy musieli co roku dodawać do sieci 30 gigawatów” - mówi.
Oznacza to, że świat będzie musiał zbudować 10 razy więcej energii jądrowej niż przed katastrofą w Fukushimie w 2011 roku. Czy to w ogóle jest prawdziwe?
„Myślę, że powinniśmy spróbować - chociaż nie jestem optymistą”, mówi Bunn, zauważając, że tempo, w jakim będziemy musieli budować technologie słoneczne i wiatrowe w celu odejścia od paliw kopalnych, jest tak samo trudne.
Na drodze do renesansu nuklearnego pozostają wielkie bariery. Testowanie prototypów i uzyskanie zgody rządu w dowolnym kraju zajmie lata.
„Ostatecznie na planecie liczącej 10 miliardów ludzi każda ilość przystępnej cenowo i bezpiecznej energii - czy to z syntezy jądrowej, czy rozszczepienia - znajdzie zastosowanie”.
Ilya Khel