Ko je marca 2011 ena od velikih zemeljskih tektonskih plošč potisnila pod drugo ob vzhodni obali Japonske, je povzročil silovit potres in sprožil cunami z valovi, ki so dosegli višine 20 čevljev ali več. Ta uničujoča kombinacija je pustila več deset tisoč ljudi mrtvih in sprožila jedrsko krizo, ko je morska voda poplavila območje jedrske elektrarne Fukushima Daiichi, prekinila elektriko in onemogočila varnostno opremo.
Posadke niso mogle ohraniti reaktorjev hladne, kar je povzročilo taljenje goriva, eksplozije vodika in sproščanje radioaktivnih snovi. Več kot devet mesecev je minilo, preden so oblasti sporočile, da so bili reaktorji privedeni do stabilnega stanja zaradi hladne zaustavitve. Zaskrbljenost glede varnosti je prav tako povzročila zaustavitev skoraj vseh drugih japonskih elektrarn na Japonskem.
Dogodek v Fukušimi - najhujša jedrska nesreča po Černobilu leta 1986 - je vrgel senco nad atomsko energijo in industrija je vse bolj upal na "jedrsko preporod". Več kot dve leti pozneje je Japonska znova zagnala le dva od 54 reaktorjev v državi in v Fukušimi še vedno obstajajo nevarnosti, ko se delavci borijo, da bi preprečili uhajanje radioaktivnih odpadnih voda. Nemčija in Švica sta se odločili za postopno opuščanje jedrske energije, številne druge države pa ponovno ocenjujejo svoje jedrske ambicije. Junija 2011 so italijanski volivci na referendumu zavrnili jedrski program svoje države.
Kljub vsemu svetu, ki je vse bolj zaskrbljen z energijo, jedrsko okolje ostaja izjemno zanesljiv vir energije brez ogljika in privlačen način za raznolikost oskrbe z energijo in odmik od virov, vključno s premogom, ki prispeva k podnebnim spremembam. "Potrebujemo preporod neke tehnologije, ki lahko prevzame mesto premoga, " pravi Per Peterson, profesor jedrskega inženiringa na kalifornijski univerzi v Berkeleyju. Tako premog kot jedrske elektrarne so drage za gradnjo, vendar lahko zagotavljajo zanesljivo moč ves čas ob razmeroma nizkih stroških goriva. "Težko je videti, kako bi lahko izpodrineli premog, če ne vključite jedrskega orožja, " pravi Peterson.
Na Kitajskem in v Indiji prihodnost jedrske energije vse bolj leži na Kitajskem. "Jedrska renesansa trenutno poteka, predvsem pa zunaj ZDA, " pravi Dan Lipman, izvršni direktor strateških dobaviteljskih programov za industrijsko skupino za inštitut za jedrsko energijo. Sedem od 66 obratov, ki zdaj gradijo po vsem svetu, je v Indiji. Kitajska je februarja svoj 17. jedrski reaktor povezala z električnim omrežjem.
Zgodba je v Združenih državah Amerike bolj mešana, čeprav država vodi v svetu po proizvodnji jedrske električne energije. Do nedavnega so 104 reaktorji v 31 državah zagotavljali približno 19 odstotkov električne energije v državi. Ameriška uprava za informacije o energiji predvideva, da bodo novi reaktorji do leta 2025 dodali približno 5, 5 gigavatov - primerljivo s skoraj tremi jezmi Hooverja - jedrske zmogljivosti. To pomlad se je gradnja dveh novih reaktorjev začela prvič v 30 letih.
Toda nizke cene zemeljskega plina so lastnikom elektrarn vzele zalogaj prihodkov. Flota se je zaradi zapora rastlin spomladi spustila na 102 reaktorja, zadnji primer je jedrska postaja Kisaunee iz Wisconsina, ki je svoj dobiček požrla zaradi zaslepitve zemeljskega plina. Zaustavitev je spodbudila napovedi, da bo na poti več zapiranj, ko se starejše jedrske elektrarne borijo za konkurenco. Družba Duke Energy je po desetletjih obratovanja na Floridi opustila načrte za dva nova reaktorja v Severni Karolini in uradno zapustila svoj reaktor Crystal River - dve leti brez povezave - na Floridi in se odločila za zaustavitev in ne popravilo. V napovedih EIA vidimo, da zemeljski plin in obnovljivi viri zavzemajo večje rezine rastoče ameriške energetske pite, odvisno od cen in subvencij.
Jedrska nesreča leta 1979 na otoku Three Mile v centralni Pensilvaniji, kot Fukušima, je prišla v podobnem času jedrske rasti. V času černobilske katastrofe pa se je ta rast začela upočasnjevati. Stagniral je ne le zaradi povečanih pomislekov glede varnosti, ampak tudi zaradi padca cen fosilnih goriv v kombinaciji z dolgimi zamudami, proračuni za balon in visokimi stroški financiranja, ki so bili znak gradnje novih obratov v osemdesetih in devetdesetih. Takrat se je, kot zdaj, ekonomika jedrske energije izkazala zastrašujoče.
Zanimanje za jedrsko energijo je na koncu znova zaživelo. Približno okoliščina je okoli leta 2005, pravi Lipman, zgradila množico dejavnikov. Gospodarska rast je povečala povpraševanje po električni energiji in zgodovinsko nestanovitne cene zemeljskega plina so bile v porastu. Zakon o energetski politiki iz leta 2005 je zagotovil posojila in druge spodbude za nove jedrske elektrarne, stanovanjsko povpraševanje po električni energiji v jugovzhodnih državah, zlasti na Floridi, pa je "naraščalo kot gangbusterji, " pravi. Poleg tega se je za trenutek zdelo mogoče, da bi lahko podnebna ureditev premog dražje stala.
Čas je bil popoln. "Mlajša generacija je pozabila na ali ni preživela otoka Tri milje in Černobila, " pravi Edwin Lyman, višji znanstvenik v Globalnem varnostnem programu pri Zvezi zaskrbljenih znanstvenikov v Washingtonu, DC
Medtem ko so se nekateri Američani ogreli na idejo o povečanju jedrske energije, je javnost glede tega še vedno razdeljena. Pet mesecev pred katastrofo v Fukušimi se je 47 odstotkov Američanov, ki jih je raziskalo raziskovalno središče Pew, zavzelo za vse večjo uporabo jedrske energije. Takoj po krizi je podpora padla na 39 odstotkov, vendar so se od takrat mnenja nekoliko zmešala.
Bolj dovzetna javnost lahko zaenkrat odpre samo vrata za jedrsko energijo. "Niso mogli zaobiti ekonomskih vprašanj jedrske energije, še preden se je zgodila Fukušima, " pravi Lyman. Kriza leta 2011 na Japonskem je "vrgla še en opični ključ na dela."
Jedrsko jedro so včasih spodbujali kot pomembno orožje v boju proti podnebnim spremembam, toda "raven uvajanja jedrske energije, ki bi jo potrebovali v naslednjih desetletjih, da bi se zmanjšala emisija globalnega segrevanja, bi bila tako ogromna, to preprosto ni izvedljivo., "Pravi Lyman.
In po Fukušimi je varnost spet zaskrbljujoča. Berkeleyjev Peteron je med lekcijami, ki izhajajo iz katastrofe, potreba po pripravi na neverjetne sekvence dogodkov. Po 11. septembru je Komisija za jedrsko regulacijo, odgovorna za urejanje ameriške jedrske industrije, začela preiskovati spregledane, če ne celo neverjetne, grožnje široke škode - vprašanja, na primer "kaj bi naredili, če bi teroristi ugrabili letalo in se odločili, da bodo leteli nanj. v ameriško jedrsko elektrarno, "pravi Peterson. NRC je preučil škodo, ki bi se v takšnem primeru zgodila varnostnim sistemom elektrarne, in zdaj zahteva, da naprave pridobijo prenosno opremo za nujne primere kot rezervno opremo.
Niso upoštevali možnosti enega dogodka ali kombinacije naravnih nevarnosti, ki bi v obratu zrušile več reaktorjev, od katerih je vsak zahteval odziv v sili in prizadevanje usposobljenega osebja. Več kot tretjina jedrskih elektrarn v ZDA ima trenutno dva ali več reaktorjev. Kljub temu so načrti za odzivanje na izredne razmere dopuščali le en neuspeh. "V ZDA smo se vedno pripravljali na to, da se bo zgodilo eni od enot, " pravi Joe Pollock, podpredsednik jedrskih operacij Inštituta za jedrsko energijo. "V vseh načrtih in pripravah moramo biti sposobni soočati se z vsemi enotami hkrati."
Pollock pravi, da so jedrske elektrarne v ZDA zdaj bolje opremljene za nujne primere, vendar kritiki pravijo, da reforme niso dovolj daleč. Zveza zaskrbljenih znanstvenikov je opozorila, da bi se lahko številni reaktorji v Združenih državah Amerike ob okvari hladilnega sistema obnesli veliko slabše kot Fukušima Daiichi, ker so njihovi rezervoarji z izrabljenim gorivom bolj napolnjeni in jih je v nujnih primerih težje ohladiti. Skupina trdi, da bi morale biti rastline sposobne vzdržati 24-urno zatemnitev postaj, ne da bi se zatekle k prenosni opremi, namesto osem ur, ki jih priporoča delovna skupina NRC, organizirana kot odgovor na Fukušimo, in bi morali biti pripravljeni na delujejo cel teden brez podpore zunaj kraja, za razliko od samo treh dni.
Novejši reaktorji s pasivnimi hladilnimi sistemi, kot je Westinghouse AP1000, kažejo korake k večji varnosti. Namesto črpalk in dizelskih generatorjev AP1000 uporablja naravno konvekcijo, gravitacijo in izhlapevanje vode, da prepreči pregrevanje in naraščanje tlaka, ne da bi potrebovali zunanjo napajanje ali celo operacijsko delovanje. Zasnovan je tako, da zdrži 72 ur popolnega izklopa postaje. Na Kitajskem se gradijo štirje reaktorji AP1000, načrtovani pa sta tudi dve enoti za poletno jedrsko elektrarno VC v Južni Karolini.
Tudi v tem naprednem modelu je Westinghouse uspel prepoznati potencialna področja za izboljšanje po nesreči v Fukušimi. Lipman pravi, da je podjetje "šlo nazaj in zelo pomembno pregledalo zasnovo, da bi ugotovilo, kakšne spremembe je treba izvesti", razpravljalo je o oblikovnih spremembah, kot so namestitev akumulatorjev višje ali namestitev neprepustnih vrat za protipoplavno odpornost. Kljub temu je podjetje sklenilo, da AP1000 bi lahko zdržal dogodek, podoben tistemu, ki je pohabil Fukushimo Daiichi.
Prihodnji jedrski reaktorji se lahko z zmanjšanjem velikosti izognejo nekaterim stroškovnim in varnostnim izzivom, povezanim z današnjimi velikanki, ki presegajo 1000 megavatov. Ameriško ministrstvo za energijo ima ambiciozen cilj, da vidi tehnologijo za manjše, samostojne in večinoma tovarniško vgrajene reaktorje, nameščene v naslednjem desetletju. Te mini jedrske elektrarne bi imele znano kot majhni modularni reaktorji ali električne energije, ki ustrezajo manj kot 300 megavatom in bi bile dovolj kompaktne za pošiljanje z železnico ali tovornjakom. Raziskovalci že delajo na desetine različnih konceptov po vsem svetu.
Ena obetavna vrsta je znana kot integralni vodni reaktor pod tlakom. Ta model od podjetja za jedrsko opremo Babcock & Wilcox, imenovan mPower, poziva k paru 180-megavatnih ekvivalentnih modulov, ki lahko delujejo štiri leta brez ponovnega polnjenja - dvakrat dlje kot današnji reaktorji. In dovolj majhni so, da lahko potencialno uporabljajo obstoječo infrastrukturo pri staranju elektrarn, kar povečuje možnost, da se po ukinitvi novih elektrarn na premog v obdobju 1950-ih let začne upokojiti. Ocenjeni stroški za namestitev SMR znašajo od 800 milijonov do 2 milijard dolarjev na enoto - približno petino stroškov velikih reaktorjev.
"Res je veliko lažje oblikovati varne majhne reaktorje, " pravi Peterson. Pri velikih reaktorjih obstaja nevarnost nastanka "vročih točk" v gorivu. "Ko se gorivo poškoduje, ga je težje ohladiti in tako se lahko škoda razširi, " pojasnjuje Peterson. Dobro zasnovani manjši reaktorji, ki se lahko izognejo tej težavi in morda celo zmanjšajo potrebo po zunanji opremi in napačnem človekovem odločanju v času krize, so lahko "resnično varnejši", pravi. Vendar stopnja, do katere lahko majhni modularni reaktorji izboljšajo varnost v resnični uporabi, ostaja negotova.
Tudi stroškovne prednosti niso zagotovljene. "Zgodovina jedrske energije je povzročila, da so reaktorji postajali večji in večji, " da bi izkoristili ekonomijo obsega, pravi Lyman. "Če boste majhne reaktorje naredili konkurenčne velikim reaktorjem, boste morali zmanjšati obratovalne stroške, " pravi, da morate stroške dela zmanjšati na neodgovoren način. Ne dokazano je, da je varno zmanjšati število upravljavci [in] varnostno osebje in še vedno ohranjajo varnost. " Majhen reaktor je mogoče narediti varnejšega od večjega reaktorja, "dodaja, " vendar se to ne bo zgodilo samodejno. "
Za vsako inovativno tehnologijo, ki bi lahko nadomestila ali nasledila današnje reaktorje, je pred nami dolga pot. "Tudi najbolje raziskane rastline imajo veliko skrivnosti, " pravi Lyman. Napor po Fukušimi, da preuči te neznanke in odpravi nepotrebno tveganje, je morda vse preveč kratek, da bi dosegli trajne spremembe. Tokrat Lyman pravi: lepo, če bi se spremembe zgodile pred napadi katastrofe. "
