Är kärnkraft vår energi framtid eller en dinosaur i en dödspiral?

Byggandet av en ny reaktor på Olkiluoto-kärnkraftverket i Eurajoki, Finland, är nio år efter schemat och mer än $ US5 miljarder över budgeten. Foto med tillstånd av Teollisuuden Voima OyByggandet av en ny reaktor på Olkiluoto-kärnkraftverket i Eurajoki, Finland, är nio år efter schemat och mer än $ US5 miljarder över budgeten. Foto med tillstånd av Teollisuuden Voima Oy

Kärnkraft är död. Leve kärnkraft. Kärnkraft är den enda vägen framåt. Kärnkraften är en villospår. Kärnkraften är för farligt. Kärnkraften är den säkraste energikällan runt. Nuclear är ingenting. Nuclear är allt.

Det är nu allmänt accepterat att världen snabbt måste minska koldioxidutsläppen för att kämpa mot farliga klimatförändringar, men "hur" av denna process återstår upp till debatt. Och inom denna debatt, ingenting verkar för att producera sådana brutalt motsatta synpunkter som kärnenergi. Vissa experter och förespråkare hävdar att koldioxidfri kärnkraft representerar det enda verkliga hoppet att hålla planetens temperatur i schack. Andra hävdar att kärn är riskabelt, onödig och alldeles för dyrt att göra en buckla.

Samma grundläggande datauppsättning - kärnkraftverk för närvarande existerar, under uppförande, status av ny teknik, historia kostnader och förseningar, och några slående olyckor - producerar de helt motstridiga åsikter och förutsägelser. Kärnkraften är en Rorschach test: Du ser vad du vill se - en ljus kärn framtid eller en gammaldags dinosaurie i en långsam död spiral - speglar din egen syn på energi nutid och framtid. Med all sannolikhet kommer ingen bevisas rätt eller fel i årtionden.

Idag och i morgon

Kärnkraft representerar idag idag 10 procent av den totala elproduktionen runt världen. Detta varierar kraftigt från land till land - i USA priset är ungefär 20 procent, i Ryssland och Tyskland är det lite lägre än så, medan vissa andra europeiska länder får 40 och 50 procent från kärnreaktorer. Frankrike har länge visat vägen proportionellt, på mer än 75 procent (det har den näst mest totala reaktorer, efter USA). Kina, men att bygga snabbt, drog mindre än 3 procent av sin energi från kärn i 2014.

Kärnkraftskapaciteten varierar kraftigt från ett land till ett annat, med USA som leder i installerad kapacitet och Kina i kapacitet under uppbyggnad.

Det finns 442-reaktorer för närvarande i drift globalt, och Internationella Atomenergibyrån säger att 66 är under uppbyggnad. Tjugofyra av dessa är i Kina; Inget annat land bygger för närvarande mer än åtta.

Det är kärn landskapet nu. Frågan är, hur kommer det att förändras under de kommande åren? Och lika viktigt, hur skall det förändras? Svaren på båda dessa beror på vem du frågar.

Internationella energimyndighetens World Energy Outlook 2014, som inkluderar en nära analys av kärnkraft, projicerar en 60 procent språng i den globala installerade kapaciteten av 2040, med nästan hälften av denna tillväxt kommer från Kina.

"Jag tror att vi behöver definitivt det i kampen mot klimatförändringarna. Detta är allmänt erkänd ", säger Jacopo Buongiorno, Professor i kärn- och ingenjörsvetenskap vid Massachusetts Institute of Technology. "För nu det finns en sådan överväldigande oro för klimatförändringar, det är som en våg som lyfter alla båtar. Allt som uppfattas som ren går upp. Jag tror att det är absolut nödvändigt. "

Denna typ av take på kärn är inte särskilt svårt att hitta, men inte heller är denna: "Jag tror inte att kärnkraften är en nödvändig komponent alls", säger MV Ramana, en forskare vid Princeton's Nuclear Futures Lab. "Kärnkraft som andel av elproduktionen kommer sannolikt att minska under överskådlig framtid. Om vi ​​håller det som ett medel för utsläppsminskningar, kommer vi inte att lyckas med att uppfylla några av de ambitiösa klimamålen som anges "i de senaste Paris avtalDär 195 länder kommit överens om att minska utsläppen kraftigt.

I anslutning till det avtalet har en grupp av de mest framträdande kärnföreningarna - klimatforskaren James Hansen, Stanfords Ken Caldeira och andra - skrev i väktare att "kärn kommer att göra skillnad mellan världens saknas viktiga klimatmål eller uppnå dem."

Detta möttes med särskilt hårda förakt från naomi Oreskes, Harvard science historian och medförfattare av Merchants of Doubt, vem skrev ett svar på väktare branding detta "en ny, konstig form av förnekelse."

Hjärtat av Hansens och Oreskes "oenighet gäller behovet av kärnkraft och den tekniska genomförbarheten av att skala upp förnybar energi: Är andra energikällor är tillräckliga för att avvänja oss från fossila bränslen? Eller är tillförlitlig, storskalig (en enda ny reaktor kan nå 1,600 megawatt kapacitet, tre gånger större än världens största solkraftverk) baskraft kärn ger en nödvändig del av den framtid med låga koldioxidutsläpp?

Den anti-nukleära sidan av argumentet fokuserar på flera studier som har illustrerat ett förnybart sätt att nå målet, vilket kan vara billigare och fritt från riskerna med kärnvapen. Mark Jacobson, Chef för atmosfären / Energi programmet vid Stanford University, har publicerat statligt specifika planer som visar hur 100-procent av förnybara skulle kunna uppnås. National Renewable Energy Laboratory, en del av US Department of Energy, publicerade sin "Förnybar el Futures studie"I 2012 och förklarade en tydlig väg till 80 procent penetration i USA Andra har visat liknande vägar framåt.

När det gäller vilken energikälla som helst, är det kostnaden som ligger till grund för diskussionen. Nukleära förespråkare hävdar att det finns hinder för att ha ett rutnät helt köras på förnybara energikällor. Buongiorno, till exempel, säger att oregelbundenhet av sol- och vindkraft realistiskt endast kan lösas genom att tillsätta stora mängder lagring av el (i form av stora batterier eller andra nyare tech såsom komprimerad luft) till rutnätet, och det skulle förändra de pågående "förnybara priserna fördjupar" berättelsen.

"När jag hör folk säga" Åh, är kostnaderna kommer ner, "kostnaderna för generering kan komma ner, men om du installerar den här kapaciteten tvingar mig att ha energilagring, måste du lägga till dessa kostnader, säger han. Tänk på att du köper en bil: Baslinjepriset låter okej, men det är alla alternativ och tillägg som får dig. Buongiorno säger att han förväntar sig att kostnaderna för kärnkraftsbyggandet kommer att minska, och att när kärnkraftsavgifter för förnybara energikällor är inaktiva, börjar kärnkraften - med sin tillförlitliga, 24 / 7-produktion - se mycket mer attraktiv som ett alternativ.

Miljarder och miljarder

När det gäller vilken energikälla som helst, är det kostnaden som ligger till grund för diskussionen. Att lägga till mer kärnvapen i nätet kan minska en del av bördan på förnybar energi och lagring, men kärnkrafts ekonomi kan visa sig ett oöverstigligt vägspärr.

Generellt sett desto mer upplevelse ackumuleras med en viss teknik, desto mindre kostar det att bygga. Detta har illustrerats dramatiskt med fallande kostnader av vindkraft och solenergi. Kärnkraft har dock sprang trenden, istället demonstrerar en slags "negativa inlärningskurva" över tid.

Enligt Union of Concerned Scientists sprang de faktiska kostnaderna för 75 av de första kärnreaktorerna som byggdes i USA över initiala uppskattningar av mer än 200 procent. Mer nyligen har kostnaderna fortsatt till ballong. Igen enligt UCS, den prislappen för ett nytt kärnkraftverk hoppade från mellan US $ 2 miljarder och US $ 4 miljarder i 2002 hela vägen US $ 9 miljarder i 2008. Uttryckt på ett annat sätt, prisskottet underifrån US $ 2,000 per kilowatt i början 2000s upp till så högt som US $ 8,000 per kilowatt av 2008.

Steve Clemmer, direktören för energiforskning och analys vid UCS, ser inte denna trend förändras. "Jag ser inte mycket bevis på att vi ska se vilka typer av kostnadsminskningar [förespråkare talar om]. Jag är väldigt skeptisk till det - bra om det händer, men jag ser det inte, säger han.

vissa projekt i USA verkar möta förseningar och överskridanden vid varje tur. I september 2015 försenades en South Carolina-satsning på att bygga två nya reaktorer på en befintlig anläggning i tre år. I Georgien sa en januari 2015-arkivering av växtägaren Southern Co. att dess ytterligare två reaktorer skulle hoppa av US $ 700 miljoner i kostnad och ta en extra 18 månader att bygga. Dessa problem har ett antal grundläggande orsaker, från licensförseningar till enkla byggfel, och det är troligt att det inte finns någon enkel lösning på problemet.

I Europa är situationen liknande, med ett par speciellt egentliga exempel som slår en pall över branschen. Byggandet påbörjades för en ny reaktor på den finska Olkiluoto 3-fabriken i 2005 men kommer inte att slutföras förrän 2018, nio år sent och mer än US $ 5 miljarder över budgeten. En reaktor i Frankrike, där kärnkraft är den främsta kraftkällan, är sex år bakom schema och mer än dubbelt så dyrt som projicerat.

"Historien om 60 år eller mer av reaktorbyggnaden erbjuder inga bevis för att kostnaderna kommer att komma ner", Ramana säger. "Som kärnteknik har mognat kostnader har ökat, och alla de nuvarande tyder på att denna trend kommer att fortsätta."

Vissa experter, dock ifrågasatt idén att "negativa inlärningskurva" är inneboende till kärnkraftsindustrin. i en nyligen papper Ted Nordhaus av energitanken Genombrottsinstitutet påpekade att historien om kärnkraftverk byggkostnaderna varierar kraftigt från land till land. Sydkorea, till exempel, har visat en ganska konsekvent minskning av kostnaderna över tiden; importerade sina första motiv från utländska företag med mer erfarenhet innan egenutvecklade konstruktioner tog håll, och alla landets anläggningar är byggt och ägd av ett enda verktyg. Nordhaus skrev, "Med rätt politik och institutioner kan kärnkraftverk byggas snabbt, säkert och billigt."

Ändå har de flesta länder sett kostnaderna ökar. Som det ser ut, bara Kinas icke-fria marknaden kan möjliggöra en riktigt snabb utbyggnad av kärnkraftverk; landets nuvarande dominans av kärnbyggvärlden återspeglar denna idé, och 2016 femårsplanen innehåller bestämmelser för att godkänna och bygga sex till åtta nya växter varje år.

Tillsammans med prishöjningar, svänger spektret av stora olyckor över varje diskussion om en kärnvågsskala. Branschen, för sin del, hävdar att fördelarna med kärnämnen är värda prislappen. Nuclear Energy Institute, som representerar växtägare, byggare, designers, leverantörer och närstående företag noterar det i USA kärnkraft genererar så mycket som $ 50 miljarder varje år från elförsäljning och intäkter, och ger runt 100,000 jobb. Bristen på koldioxidutsläpp lägger givetvis bara till fördelarna.

Fukushima Shadow

Tillsammans med prishöjningar, spöke allvarliga olyckshändelser svävar över varje diskussion om en nukleär skala upp. Av de flesta åtgärder kärnkraft är bland de säkraste formerna av energi som någonsin tagits fram. Men när det går fel, går det fel i spektakulära och skrämmande sätt.

Olyckan vid Fukushima Daiichi i Japan i 2011 ledde till avstängning av alla växter i det landet (med mycket begränsad reaktor omstart kommer bara förra året) och det har övertygat Tyskland och Belgien att helt och hållet avveckla energikällan. Även om dessa utfällningar kommer att stå för endast en handfull totalreaktorer, sätter de dem på tanken om en revolutionär kärnvågsskala.

Många hävdar de fruktansvärda reaktioner och fas-outs är inte helt logiskt när det gäller klimatförändringarna. Fukushima resulterade tydligt i en minskning av globalt stöd för kärnkraft, men den allmänna opinionen fortsätter att variera kraftigt från land till land. I USA har en gallupundersökning om kärnfavor visat en nedgång sedan Fukushima, men inte en dramatisk en. I 2015 allmänhetens stöd för användning av kärnenergi hovered vid 51 procent, ner från en topp på 62 procent i 2010. Samma undersökning fann emellertid att endast 35-procent tror att regeringen borde placera "mer tonvikt" på kärnvapen; För jämförelse vill 79 procent ha mer fokus på solkraft.

Kusiner till rädsla för en massiv härdsmälta är både oro över kärnvapenspridning och oro över avfallshantering. Använt kärnbränsle lagras för närvarande på platsen för kärnkraftverk i vattensamlingar eller förseglas i torr fat lagringoch årtiondena argument över geologiska arkiv är osannolikt att lösas inom en snar framtid. När det gäller vapen, kärnkraftverk producerar plutonium under deras reaktioner, som kan vara görs till bomber Om tillräckligt ackumuleras; terrorism och stöld är således konstant bekymmer. Båda dessa frågor arbetar för att utvidga skuggan av risk som sträcker sig bakom kärnkraft, och båda saknar omedelbara lösningar.

Tekniska genombrott?

Kärnkraftens anhängare håller hopp om att ny teknik kommer att förbättra ekonomin och minska rädslafaktorn. Det finns pågående ansträngningar att utveckla små modulära reaktorer, Som producerar ungefär en tredjedel eller mindre av en full-size reaktorns effekt och kan teoretiskt byggas snabbare och billigare. Allison Macfarlane, chef för George Washington University Center for International Science and Technology Policy och den tidigare ordförande i den amerikanska Nuclear Regulatory CommissionKonstaterar att de olika företag som arbetar på dessa endast en (NuScale Power) förväntas för närvarande faktiskt skicka ansökningsmaterial till regulatorer i 2016 - ett steg som fortfarande är år borttagen från faktiska fungerande reaktorer.

Andra tekniska enhörningar, men i många fall på ritbordet i årtionden, fortfarande långt borta: olika bränslekällor såsom torium, smält salt kylda reaktorer, Även bygga anläggningar på flytande plattformar som de som används för oljeborrning (ett projekt som Buongiorno hos MIT är starkt inblandad i) Är alla på bordet. Dessa har varierande potentiella fördelar: En flytande anläggning kan använda havsvatten som ett billigt och enkelt sätt att kyla reaktorn och skulle lindra en del av säkerhets rädsla genom att hålla anläggningen borta från människor och nära en kylvätska om en olycka inträffar; torium kan minska avfall och producera ström mer effektivt, men en Brittiska regeringen rapport i 2013 kallade fördelarna "överdriven" och experter har varnat det kan öka spridningsrisker; Och smälta salter kan arbeta vid lägre tryck än standardvattenkylda reaktorer, vilket ger en viss säkerhetsförmån.

Kärnforskning och utveckling rör sig dock i snigelns takt, i stor utsträckning av säkerhetsskäl. Om målet är snabb utsläppsminskning är det oklart om någon av denna nya teknik kan spela en roll.

"Jag tror att vi behöver göra en del arbete på det, se om vi kan utveckla några nya tekniker, men de kommer inte att vara en lösning på kort sikt alls" Macfarlane säger om de små modulära reaktorer. "Några av dessa andra saker som bara existerar på papperet just nu? Jag tror att de är mycket längre ut. "

Clemmer, av UCS, håller med om att de kommande 15-åren eller sällan sannolikt inte kommer att innehålla en stor del av en kärnvolution. Han säger att 2030 till 2050-perioden kommer dock att vara en avgörande tid för kärnkraft, med många befintliga anläggningar i USA och på andra ställen på grund av att gå i pension - IEA-projekten nästan 200-reaktoravgångar från 2040. I den tidsramen kanske en del av den nya tekniken kunde göra det till marknaden.

Ändra perspektiv

Under de närmaste åren kan det komma ner till hur dramatiska effekterna av klimatförändringen blir för att tvinga Rorschach-muddeln att lösa sig i en tydlig bild.

"När tiden går vidare och klimatpåverkan blir allt mer verklig - torka och värmeböljor och Havsnivåhöjning och stormvågor, problem med kustflod, mer kraftfulla orkaner och förödande stormar och sådant är också ett väckarklocka till människor ", säger Clemmer. "Förhoppningsvis kommer det att vara tillräckligt med ett väckarklocka för att vi ska kräva åtgärder för att hantera klimatförändringar och minska utsläppen. I den världen kanske det finns mer av ett positivt ljus som skulle kasta på kärnvapen. "

Macfarlane föreslår också att de förändrade perspektiv på energikraven kan skifta kärn förmögenheter. "Vi går igenom de olika övergångar som ett samhälle", säger hon. I det förflutna, har dessa övergångar ersatt trä med kol för att hjälpa städer att växa, och lagt till olja för att mata en boom i transport.

"Kärnkraften uppfyllde aldrig någon av dessa behov", säger hon. "Vi går igenom en annan övergång där vi behöver decarbonize våra energikällor, och kanske kommer det att fylla mer av ett naturligt behov nu. Vi får se."Visa Ensia hemsida

Om författaren

Levitan daveDave Levitan har täckt vetenskap och miljö i mer än ett decennium, för ett brett utbud av butiker såsom Vetenskaplig amerikan, Skiffer och Philadelphia Inquirer. Hans kommande bok Inte en forskare: Hur politiker misstänker, förvränger, och helt förvirrar vetenskapen kommer att släppas av WW Norton.

Denna artikel publicerades ursprungligen på Ensia

Relaterade Bok:

{amazonWS: searchindex = Böcker, nyckelord = 161628384X; maxresults = 1}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

följ InnerSelf på

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Få det senaste via e-post

{Emailcloak = off}