Почему атомная энергетика должна быть частью энергетического решения

Многие защитники окружающей среды выступают против ядерной энергетики, ссылаясь на ее опасность и сложность утилизации ее радиоактивных отходов. Но лауреат Пулитцеровской премии утверждает, что ядерная энергия безопаснее большинства источников энергии и необходима, если мир надеется радикально сократить выбросы углерода.

В конце 16 века, когда растущая стоимость дров заставила простых лондонцев с неохотой перейти на уголь, елизаветинские проповедники протестовали против топлива, которое они считали в буквальном смысле экскрементами дьявола. В конце концов, уголь был черным, грязным, его находили слоями под землей — вниз, к аду в центре земли, — и при горении сильно пахло серой. Перейти на уголь в домах, в которых обычно не было дымоходов, было достаточно сложно; откровенное осуждение со стороны духовенства, будучи безусловно оправданным с экологической точки зрения, еще больше осложняло и затягивало своевременное решение насущной проблемы энергоснабжения.

Для слишком многих защитников окружающей среды, обеспокоенных глобальным потеплением, ядерная энергия — это сегодняшние экскременты дьявола. Они осуждают его за производство и использование радиоактивного топлива и за предполагаемую проблему удаления его отходов. По моему мнению, их осуждение этого эффективного низкоуглеродного источника базовой энергии неуместно. Атомная энергетика вовсе не является экскрементами дьявола, она может и должна быть одним из основных компонентов нашего спасения от более горячего и более разрушительного с точки зрения метеорологии мира.

Как и все источники энергии, атомная энергетика имеет свои преимущества и недостатки.Каковы преимущества атомной энергетики? Прежде всего, поскольку он производит энергию посредством ядерного деления, а не химического сжигания, он вырабатывает базовую электроэнергию без выброса углерода, злодейского элемента глобального потепления. Переход с угля на природный газ является шагом к обезуглероживанию, поскольку при сжигании природного газа образуется примерно половина углекислого газа по сравнению с сжиганием угля. Но переход с угля на атомную энергетику приводит к радикальному обезуглероживанию, поскольку атомные электростанции выделяют парниковые газы только в результате вспомогательного использования ископаемого топлива при их строительстве, добыче, переработке топлива, техническом обслуживании и выводе из эксплуатации — примерно столько же, сколько солнечная энергетика, т.е. примерно на 4-5 процентов больше, чем электростанция, работающая на природном газе.

Ядерная энергетика выбрасывает в окружающую среду меньше радиации, чем любой другой крупный источник энергии.

Во-вторых, атомные электростанции работают с гораздо более высоким коэффициентом мощности, чем возобновляемые источники энергии или ископаемое топливо. Коэффициент мощности — это мера того, какой процент времени электростанция фактически производит энергию. Это проблема для всех прерывистых источников энергии. Солнце не всегда светит, ветер не всегда дует, вода не всегда проходит через турбины плотины.

В Соединенных Штатах в 2016 году атомные электростанции, которые производили почти 20 процентов электроэнергии в США, имели средний коэффициент мощности 92,3 процента, то есть они работали на полную мощность 336 из 365 дней в году. (Остальные 29 дней они были отключены от сети на техническое обслуживание.) Напротив, гидроэлектростанции США выдавали электроэнергию 38,2 % времени (138 дней в году), ветряные турбины — 34,5 % времени (127 дней в году) и солнечные батареи. электрические массивы только 25,1 процента времени (92 дня в году). Даже электростанции, работающие на угле или природном газе, вырабатывают электроэнергию примерно в половине случаев по таким причинам, как стоимость топлива и сезонные и ночные колебания спроса. Атомная энергетика — явный лидер по надежности.

В-третьих, ядерная энергетика выбрасывает в окружающую среду меньше радиации, чем любой другой крупный источник энергии. Многим читателям это утверждение покажется парадоксальным, поскольку мало кто знает, что неядерные источники энергии выделяют Любые излучения в окружающую среду. Они делают. Наихудшим нарушителем является уголь, минерал земной коры, который содержит значительное количество радиоактивных элементов урана и тория. Сжигание угля газифицирует его органические материалы, концентрируя его минеральные компоненты в оставшихся отходах, называемых летучей золой. В мире сжигается так много угля и производится так много летучей золы, что уголь фактически является основным источником радиоактивных выбросов в окружающую среду.

В начале 1950-х годов, когда Комиссия по атомной энергии США считала, что внутри страны не хватает высококачественных урановых руд, она рассматривала возможность извлечения урана для ядерного оружия из обильных запасов летучей золы в США от сжигания угля. В 2007 году Китай начал изучать возможность такой добычи, используя кучу около 5,3 миллионов метрических тонн летучей золы бурого угля в Сяолунтане в провинции Юньнань. Китайская зола в среднем содержит около 0,4 фунта закиси-окиси урана (U3O8), соединения урана, на метрическую тонну. Венгрия и Южная Африка также изучают возможность извлечения урана из угольной летучей золы.

ТАКЖЕ НА YALE E360

Кризис в отрасли: подходит ли конец эре атомной энергетики? Читать далее.

Каковы недостатки атомной энергии? В общественном сознании их два, и оба связаны с радиацией: риск аварий и вопрос захоронения ядерных отходов.

С момента появления коммерческой атомной энергетики в середине 1950-х годов произошло три крупномасштабные аварии с участием ядерных энергетических реакторов: Три-Майл-Айленд в Пенсильвании, Чернобыльская авария в Украине и Фукусима в Японии.

Исследования показывают, что даже самая страшная возможная авария на атомной станции менее разрушительна, чем другие крупные промышленные аварии.

Частичное расплавление реактора на Три-Майл-Айленде в марте 1979 года, хотя и стало катастрофой для владельцев завода в Пенсильвании, вызвало лишь минимальное количество радиации для окружающего населения. По данным Комиссии по ядерному регулированию США:

«По оценкам, около 2 миллионов человек вокруг TMI-2 во время аварии получили среднюю дозу облучения всего лишь на 1 миллибэр выше обычной фоновой дозы. Для сравнения, облучение при рентгенографии грудной клетки составляет около 6 миллибэр, а доза естественного радиоактивного фона в этом районе составляет около 100-125 миллибэр в год… Несмотря на серьезные повреждения реактора, фактический выброс оказал незначительное влияние на физическое здоровье людей или окружающей среды».

Взрыв и последующее выгорание большого реактора с графитовым замедлителем и водяным охлаждением в Чернобыле в 1986 году, несомненно, стали самой страшной ядерной аварией в истории. Двадцать девять спасателей погибли от острого радиационного облучения сразу после аварии. В последующие три десятилетия НКДАР ООН — Научный комитет Организации Объединенных Наций по действию атомной радиации, в состав которого входят ведущие ученые из 27 государств-членов, — регулярно наблюдал и сообщал о последствиях аварии на Чернобыльской АЭС для здоровья. Он не выявил никаких долгосрочных последствий для здоровья населения, подвергшегося воздействию чернобыльских осадков, за исключением рака щитовидной железы у жителей Беларуси, Украины и западной части России, которые были детьми или подростками во время аварии, которые пили молоко, загрязненное йодом-131, и которые не эвакуированы. К 2008 г. НКДАР ООН приписал аварии около 6500 дополнительных случаев рака щитовидной железы в Чернобыльском регионе, в результате которых погибло 15 человек. Возникновение этих видов рака резко увеличилось с 1991 по 1995 год, что исследователи связывают в основном с радиационным воздействием. У взрослых повышения не наблюдалось.

«Средние эффективные дозы» радиации в Чернобыле, по заключению НКДАР ООН, «в результате как внешнего, так и внутреннего облучения, полученные населением в течение 1986-2005 гг. [составляли] около 30 мЗв для эвакуированных, 1 мЗв для жителей бывшего Советского Союза и 0,3 мЗв для населения остальной Европы». Зиверт — это мера радиационного облучения, миллизиверт — одна тысячная зиверта. КТ всего тела дает около 10-30 мЗв. Житель США получает среднюю дозу радиационного фона, исключая радон, около 1 мЗв в год.

Приведенные здесь статистические данные о чернобыльских облучениях настолько малы, что они должны казаться намеренно преуменьшенными тем, кто следил за широким освещением в СМИ аварии и ее последствий. Тем не менее, они являются рецензируемым продуктом обширного исследования, проведенного международным научным агентством Организации Объединенных Наций. Они показывают, что даже самая страшная возможная авария на атомной электростанции — полное расплавление и выгорание ее радиоактивного топлива — была гораздо менее разрушительной, чем другие крупные промышленные аварии за последнее столетие. Назовем только два: Бхопал в Индии, где по меньшей мере 3800 человек сразу же погибли, а многие тысячи заболели в результате утечки 40 тонн газообразного метилизоцианата с завода по производству пестицидов; и провинция Хэнань в Китае, где по меньшей мере 26 000 человек утонули в результате прорыва крупной гидроэлектростанции во время тайфуна. «Измеряется как количество преждевременных смертей на единицу электроэнергии, произведенной на Чернобыльской АЭС (9 лет работы, общее производство электроэнергии 36 ГВтэ-год, 31 ранняя смерть), дает 0,86 смертей/ГВтэ-год)», — заключает Збигнев Яворовский, врач и бывший Председатель НКДАР ООН, действовавший во время Чернобыльской аварии. «Этот показатель ниже, чем средний показатель смертности в результате [аварий с участием] большинства других источников энергии.Например, Чернобыльская смертность в девять раз ниже, чем смертность от сжиженного газа… и в 47 раз ниже, чем от ГЭС».

Утилизация ядерных отходов, хотя и остается политической проблемой, больше не является технологической проблемой.

ТАКЖЕ НА YALE E360

На Фукусиме горькое наследие радиации, травм и страха. Читать далее.

Авария на Фукусима-дайити в Японии в марте 2011 года последовала за сильным землетрясением и цунами. Цунами затопило системы электроснабжения и охлаждения трех энергетических реакторов, в результате чего они расплавились и взорвались, нарушив их изоляцию. Хотя 154 000 японских граждан были эвакуированы из 12-мильной зоны отчуждения вокруг электростанции, радиационное облучение за пределами территории станции было ограниченным. Согласно отчету, представленному Международному агентству по атомной энергии в июне 2011 года:

«У 195 345 жителей, проживающих в окрестностях завода, которые были обследованы к концу мая 2011 года, не было обнаружено никаких вредных последствий для здоровья. Все 1080 детей, протестированных на воздействие на щитовидную железу, показали результаты в безопасных пределах. К декабрю государственные медицинские осмотры около 1700 жителей, эвакуированных из трех муниципалитетов, показали, что две трети получили дозу внешнего облучения в пределах нормального международного предела в 1 мЗв/год, 98 процентов были ниже 5 мЗв/год, а 10 человек получили дозу внешнего облучения. облучение более 10 мЗв… [Не было] серьезного облучения населения, не говоря уже о смертельных случаях от радиации».

Утилизация ядерных отходов, хотя и является постоянной политической проблемой в США, больше не является технологической проблемой. Большая часть отработавшего топлива США, более 90 процентов которого можно было бы переработать, чтобы продлить производство ядерной энергии на сотни лет, в настоящее время безопасно хранится в непроницаемых сухих контейнерах из бетона и стали на территории действующих реакторов, и его излучение медленно снижается.

Соединенные штаты.Экспериментальный завод по изоляции отходов (WIPP) недалеко от Карлсбада, штат Нью-Мексико, в настоящее время хранит низкоактивные и трансурановые военные отходы и может хранить коммерческие ядерные отходы в 2-километровом слое кристаллической соли, остатках древнего моря. Соляное образование простирается от юга Нью-Мексико на северо-восток до юго-запада Канзаса. Он мог бы легко вместить ядерные отходы всего мира на следующую тысячу лет.

Финляндия продвинулась еще дальше в создании постоянного хранилища в гранитной скале на глубине 400 метров под Олкилуото, островом в Балтийском море у западного побережья страны. Ожидается, что в 2023 году начнется постоянное хранение отходов.

Последняя претензия к ядерной энергетике заключается в том, что она стоит слишком дорого. Вопрос о том, стоит ли атомная энергетика слишком дорого, в конечном итоге будет решать рынок, но нет никаких сомнений в том, что полный учет внешних затрат различных энергетических систем обнаружит, что атомная энергия дешевле, чем уголь или природный газ.

ТАКЖЕ НА YALE E360

Rocky Flats: заповедник дикой природы сталкивается со своим радиоактивным прошлым. Читать далее.

Ядерная энергетика — не единственный ответ на угрозу глобального потепления мирового масштаба. Возобновляемые источники энергии имеют свое место; так что, по крайней мере, для выравнивания потока электроэнергии при изменении возобновляемых источников энергии используется природный газ. Но ядерное оружие заслуживает большего, чем антиядерные предубеждения и страхи, которые его преследуют. Это не версия дьявольских экскрементов 21-го века. Это ценная, даже незаменимая часть решения самой большой энергетической угрозы в истории человечества.

Ричард Родс является автором многочисленных книг, в том числе недавно опубликованной Энергия: история человечества, а также является лауреатом Пулитцеровской премии, Национальной книжной премии и Национальной премии кружка книжных критиков. Выступая в качестве ведущего и корреспондента документальных фильмов на общественном телевидении в сериях Frontline и American Experience, он также был приглашенным ученым в Гарварде, Массачусетском технологическом институте и Стэнфордском университете. Подробнее о Ричарде Роудсе →