Когато през март 2011 г. една от големите земни тектонски плочи се заби под друга край източното крайбрежие на Япония, тя предизвика силно земетресение и даде началото на цунами с вълни, достигащи височина от 20 фута или повече. Тази опустошителна комбинация остави мъртви десетки хиляди хора и започна ядрена криза, когато морската вода наводни мястото на атомната електроцентрала Фукушима Даичи, като прекъсна електрозахранването и деактивира резервното оборудване за безопасност.
Екипажите не успяха да запазят реакторите хладни, което доведе до топене на гориво, водородни експлозии и отделяне на радиоактивни материали. Изминаха повече от девет месеца, преди властите да обявят, че реакторите са доведени до стабилно състояние на студено спиране. Загрижеността за безопасността също доведе до спиране на почти всички други ядрени централи в Япония.
Събитието във Фукушима - най-лошата ядрена авария след Чернобил през 1986 г. - хвърли сянка върху атомната енергия и разрастващите се надежди на индустрията за "ядрен ренесанс". Повече от две години по-късно Япония рестартира само два от 54-те реактора на нацията и опасност продължава да съществува във Фукушима, докато работниците се борят за ограничаване на течовете на радиоактивни отпадъчни води. Германия и Швейцария са решили да прекратят ядрената енергия и много други държави преоценяват своите ядрени амбиции. През юни 2011 г. италианските избиратели отхвърлиха ядрената програма на страната си на референдум.
Въпреки това за един все по-енергичен свят, ядрената енергия остава досадно надежден източник на енергия без въглерод и привлекателен начин за диверсификация на енергийните доставки и отдалечаване от източници, включително въглища, които допринасят за изменението на климата. „Нуждаем се от ренесанс на някаква технология, която може да заеме мястото на въглищата“, казва Пер Питърсън, професор по ядрена техника в Калифорнийския университет в Бъркли. Както въглищните, така и атомните централи са скъпи за изграждане, но могат да осигурят надеждна мощност денонощно при сравнително ниски разходи за гориво. "Трудно е да се види как бихте могли да изместите въглищата, ако не включите ядрени", казва Питърсън.
В световен мащаб бъдещето на ядрената енергия се намира все повече в Китай и Индия. "В момента ядреният ренесанс е в ход, но предимно извън САЩ", казва Дан Липман, изпълнителен директор на стратегическите програми за доставчици на Индустриалния ядрен енергиен институт. Седем от 66-те завода, които сега се изграждат по целия свят, са в Индия. А Китай свърза 17-ия си ядрен реактор с електроенергийната мрежа през февруари.
Историята е по-смесена в Съединените щати, въпреки че страната е лидер в света по производство на ядрена електроенергия. Доскоро 104 реактора в 31 щата осигуряват около 19 процента от електроенергията на страната. Американската администрация за енергийна информация предвижда новите реактори да добавят около 5, 5 гигавата - сравними с близо три язовира Хувър - с ядрен капацитет до 2025 г. Тази пролет строителството на два нови реактора започна за първи път от 30 години.
Но ниските цени на природния газ извадиха хапка от приходите за собствениците на централи. Автомобилът падна до 102 реактора тази пролет заради затварянето на инсталации, като най-новият пример е ядрената станция Kisaunee на Уисконсин, която видя печалбите си изядени от затрупването с природен газ. Спирането е подхранвало прогнозите, че по-старите атомни централи се борят за конкуренция. Duke Energy отказа плановете за два нови реактора в Северна Каролина и официално оттегли своя реактор Кристална река - офлайн за две години - във Флорида след десетилетия на експлоатация, като предпочете спиране, а не ремонт. Прогнозите на ОВОС показват, че природният газ и възобновяемите енергийни източници заемат по-големи резени от нарастващ енергиен пай в САЩ, в зависимост от цените и субсидиите.
Ядрената авария през 1979 г. на остров Три мили в централна Пенсилвания, подобно на Фукушима, дойде в подобен момент на ядрен растеж. По време на катастрофата в Чернобил обаче този растеж започна да се забавя. Той застоя не само поради засилените опасения за безопасността, но и поради спада на цените на изкопаемите горива в комбинация с дългите забавяния, балонните бюджети и високите такси за финансиране, които бяха отличителните белези на строителството на нови централи през 80-те и 90-те години. Тогава, както и сега, икономиката на ядрената енергия се оказа поразителна.
Интересът към ядрената енергия накрая отново се разпали. Приблизително около 2005 г., казва Липман, редица фактори предизвикаха строителството. Икономическият растеж стимулира търсенето на електроенергия и исторически нестабилните цени на природния газ бяха в подем. Законът за енергийната политика от 2005 г. предоставя гаранции за заеми и други стимули за новите ядрени централи, а потреблението на електроенергия от жилища в югоизточните щати - особено във Флорида - „нараства като гангстери“, казва той. Плюс това, за момент изглеждаше, че регулирането на климата може да направи енергията на въглищата по-скъпа.
Времето беше перфектно. „По-младо поколение [беше] забравило или не беше живяло през остров Три мили и Чернобил“, казва Едвин Лиман, старши учен в програмата за глобална сигурност към Съюза на заинтересованите учени във Вашингтон, окръг Колумбия
Докато някои американци се затоплят до идеята за увеличаване на ядрената енергия, обществеността остава раздвоена по въпроса. Пет месеца преди катастрофата във Фукушима, 47 процента от американците, изследвани от изследователския център Pew, подкрепят нарастващото използване на ядрената енергия. Веднага след кризата подкрепата спадна до 39 процента, но мненията досега намаляват.
По-възприемчивата общественост може да отвори вратата само досега за ядрени. "Те не можаха да заобиколят икономическите въпроси на ядрената енергия, дори преди да се случи Фукушима", казва Лиман. Кризата през 2011 г. в Япония "хвърли още един маймунски гаечен ключ".
Понякога ядрената енергия се рекламира като важно оръжие в борбата срещу изменението на климата, но „нивото на разполагане на ядрената енергия, което ще ви е необходимо през следващите няколко десетилетия, за да направите вдлъбнатина в емисиите от глобалното затопляне, би било толкова огромно, просто не е възможно, "Казва Лиман.
А след Фукушима безопасността отново е проблем. Сред уроците за излизане от бедствието е необходимостта да се подготвим за невероятни поредици от събития, казва Петерсън от Беркли. След 11 септември Комисията за ядрено регулиране, отговорна за регулирането на ядрената промишленост на САЩ, започна да разглежда пренебрегвани, ако не и невероятни, заплахи за широки щети - въпроси, като „какво бихме направили, ако терористите отвлекат самолет и решат да го летят. в ядрена централа в САЩ ", казва Питърсън. NRC разгледа щетите, които биха настъпили на системите за безопасност на централата при такъв сценарий, казва той, и сега изисква инсталациите да придобият преносимо аварийно оборудване като резервно копие.
Това, което не беше отчетено, беше възможността за едно събитие или комбинация от природни опасности да свалят множество реактори в централата, всеки от които изискваше аварийна реакция и усилията на обучен персонал. Повече от една трета от атомните електроцентрали в САЩ в момента разполагат с два или повече реактора. И въпреки това плановете за реагиране при извънредни ситуации допускат само един провал. "В САЩ винаги се подготвяше, че това ще се случи на едно от звена", казва Джо Поллок, вицепрезидент по ядрени операции на Института за ядрена енергия. "Трябва да можем да се справим с всички звена едновременно във всички наши планове и подготовка."
Полок казва, че атомните централи в САЩ вече са по-добре оборудвани за спешни случаи, но критиците твърдят, че реформите не са стигнали достатъчно далеч. Съюзът на загрижените учени предупреди, че много реактори в Съединените щати можеха да се справят далеч по-лошо от Фукушима Даичи в случай на повреда на охладителната система, тъй като техните резервоари за отработено гориво са по-плътно опаковани и по-трудно да се съхраняват на хладно при спешни случаи. Групата твърди, че растенията трябва да са способни да издържат на денонощно закъснение на станцията, без да прибягват до преносимо оборудване, а не за осемте часа, препоръчани, макар и да не се изискват от НРК, организирана в отговор на Фукушима, и те трябва да са готови да функция за цяла седмица без поддръжка извън сайта, за разлика от само три дни.
По-новите реактори с пасивни системи за охлаждане, като AP1000 на Westinghouse, показват стъпки към подобрена безопасност. Вместо помпи и дизелови генератори, AP1000 използва естествена конвекция, гравитация и изпаряване на водата, за да предотврати прегряване и натрупване на налягане, без да се нуждаете от външна мощност или дори от операторски действия. Той е проектиран да издържи 72 часа пълно затъмнение на станцията. Четири реактора AP1000 са в процес на изграждане в Китай и са предвидени два блока за лятната атомна централа VC в Южна Каролина.
Дори в този усъвършенстван модел Westinghouse успя да идентифицира потенциални области за подобрение след аварията във Фукушима. Липман казва, че компанията "се върна и проучи дизайна много съществено, за да види какви промени трябва да бъдат направени", обсъждайки промените в дизайна, като позициониране на батерии по-нагоре или инсталиране на водонепроницаеми врати за устойчивост на наводнение. Въпреки това, компанията заключи, че AP1000 може да издържи събитие, подобно на това, което осакати Фукушима Даичи.
Бъдещите ядрени реактори могат да заобиколят някои от предизвикателствата за разходите и безопасността, свързани с днешните гиганти от 1000 плюс-мегават, като намаляват. Министерството на енергетиката на САЩ има амбициозна цел да види технология за по-малки, самостоятелни и предимно фабрично изградени реактори, разположени в рамките на следващото десетилетие. Известни като малки модулни реактори или SMRs, тези мини ядрени централи биха имали електрическа мощност, равна на по-малко от 300 мегавата и биха били достатъчно компактни за транспортиране с железопътен или камион. Вече изследователите работят по десетки различни концепции по целия свят.
Един обещаващ тип е известен като интегрален воден реактор под налягане. Наречен mPower, този модел от фирмата за ядрено оборудване Babcock & Wilcox призовава за двойка 180-мегаватни еквивалентни модули, които могат да работят четири години без зареждане - два пъти по-дълго от днешните реактори. И те са достатъчно малки, за да използват потенциално съществуващата инфраструктура в стареещи въглищни централи, повишавайки възможността да се даде нов живот с ядрено гориво на въглищните централи от 1950-те години след пенсионирането им. Прогнозните разходи за разполагане на SMR варират от 800 милиона до 2 милиарда долара за единица - около една пета от разходите за големите реактори.
"Наистина е много по-лесно да се проектират безопасни, малки реактори", казва Петерсън. При големите реактори съществува опасност от развитие на „горещи точки“ в горивото. "След като горивото се повреди, става по-трудно да се охлади и по този начин щетите могат да се разпространят", обяснява Питърсън. Добре проектираните по-малки реактори, които могат да избегнат този проблем и може би дори да преустановят нуждата от външно оборудване и грешно вземане на човешки решения в момент на криза, могат да бъдат „присъщи по-безопасни“, казва той. Въпреки това, степента, в която малките модулни реактори могат да подобрят безопасността в реална употреба, остава несигурна.
Не са гарантирани и разходните предимства. „Историята на ядрената енергетика задвижва реакторите да стават все по-големи и по-големи“, за да се възползват от икономиите от мащаба, казва Лиман. "Ако ще направите малки реактори конкурентоспособни с големи реактори, трябва да намалите експлоатационните разходи, " трябва да намалите разходите за труд по начин, който е безотговорен. Недоказано е, че е безопасно да намалите броя на оператори [и] персонал по сигурността и все още поддържат безопасността. " Възможно е да се направи малък реактор по-безопасен от по-голям реактор, добавя той, „но това няма да стане автоматично“.
За всяка иновативна технология, която може да замени или да успее днешните реактори, предстои дълъг път. "Дори и най-добре проучените растения имат много мистерии", казва Лиман. След стремежа след Фукушима да се разгледат тези неизвестни и да се елиминира ненужният риск може да се окаже твърде кратко, за да се постигне трайна промяна. Този път Лиман казва: "Това би било хубаво, ако се случи промяна преди катастрофални удари. "
