Μια μελέτη του MIT βλέπει την πυρηνική ενέργεια σαν όπλο για να αντιμετωπιστεί η παγκόσμια θέρμανση

Από σελίδα του Physics Today, 2 Δεκεμβρίου 2003

Αν και το κοινό δεν βλέπει ακόμα την πυρηνική ενέργεια σαν έναν τρόπο να μετριαστεί η παγκόσμια θέρμανση, μια μελέτη του MIT λέει ότι με έναν τριπλασιασμό της πυρηνικής παραγωγής ενέργειας, σε παγκόσμιο επίπεδο, θα μπορούσαμε να αποφύγουμε σχεδόν 2 δισεκατομμύρια τόνους εκπομπών του άνθρακα ετησίως.

Κι ενώ οι νέες πυρηνικές εγκαταστάσεις ενέργειας δεν είναι οικονομικά ανταγωνιστικές με τα συμβατικά καύσιμα, μια διεπιστημονική ερευνητική ομάδα του MIT συστήνει περιορισμένη ομοσπονδιακή υποστήριξη των νέων πυρηνικών εγκαταστάσεων ενέργειας, σαν έναν τρόπο να αναζωογονηθεί  η βιομηχανία και να μειώσει τον πιθανό αντίκτυπο από την παγκόσμια θέρμανση. Η έκθεση, με τίτλο: Το μέλλον της πυρηνικής ενέργειας, αναγνωρίζει τη στασιμότητα του πεδίου στα τελευταία χρόνια, αλλά συμπεραίνει ότι "το δικαίωμα στην πυρηνική ενέργεια πρέπει να διατηρηθεί, ακριβώς επειδή είναι μια σημαντική πηγή ενέργειας ελεύθερη από άνθρακα". 

Η μελέτη του MIT, την οποία διευθύνουν από κοινού ο καθηγητής John Deutch και ο καθηγητής της φυσικής Ernest Moniz, σημειώνει ότι κατά τη διάρκεια των επόμενων 50 ετών, "εκτός και αν μεταβληθούν δραματικά οι συνθήκες, η παραγωγή της ενέργειας και η χρήση θα συμβάλουν στη παγκόσμια θέρμανση μέσω μιας μεγάλης κλίμακας εκπομπών των αερίων του θερμοκηπίου -- εκατοντάδες δισεκατομμυρίων τόνων του άνθρακα υπό μορφή διοξειδίου του άνθρακα."

Το πυρηνικό σενάριο που προσφέρεται από τη μελέτη θα επεκταθεί η παγκόσμια παραγωγή πυρηνικής ενέργειας, "σε σχεδόν τριπλάσια παραγωγή, σε 1000 δισεκατομμύρια Watt μέχρι το έτος 2050. Με μια τέτοια αύξηση θα αποφεύγαμε την εκπομπή 1.8 δισεκατομμυρίων τόνων του άνθρακα ετησίως από τη χρήση του άνθρακα. (Βλ. την έκθεση σε http://www.mit.edu/afs/athena/org/n/nuclearpower .)

Ενδιαφέρον για την πυρηνική ανάπτυξη

Αν και αυξάνεται το ενδιαφέρον για εμπορική χρήση της πυρηνικής ενέργειας, εν τούτοις υπάρχουν ακόμα  σημαντικοί φραγμοί για μια αναγέννηση της πυρηνικής βιομηχανίας. Η έκθεση σημειώνει ότι, "για να επεκταθεί σημαντικά η παραγωγή της πυρηνικής ενέργειας και να πετύχει, πρέπει να υπερνικηθούν τέσσερα κρίσιμα προβλήματα."

Το πρώτο κρίσιμο πρόβλημα είναι το κόστος. Βασισμένη σε νούμερα η μελέτη αναφέρει ότι οι νέες πυρηνικές εγκαταστάσεις κοστίζουν 6,7 σεντς ανά κιλοβατώρα ηλεκτρικής ενέργειας. Ακόμα και αν μειωθούν τα κύρια και λειτουργικά κόστη θα μπορούσε να πάει σε 5,1 σεντς. Ο άνθρακας κοστίζει 4,2 σεντς, και το φυσικό αέριο κυμαίνεται από 3,8 σε 5,6 σεντς, ανάλογα με την εποχή. Εάν το υψηλό αρχικό κόστος των πυρηνικών εγκαταστάσεων ενέργειας μπορεί να μειωθεί, και εάν ο άνθρακας και το αέριο φορολογούνται (με περιβαλλοντικό φόρο), τότε η πυρηνική ενέργεια γίνεται ανταγωνιστικότερη. Με 100 δολλάρια φόρο ανά τόνο εκπεμπόμενου άνθρακα, ο άνθρακας θα κόστιζε τότε 6,6 σεντς ανά κιλοβατώρα και το φυσικό αέριο θα κυμαινόταν μεταξύ 4,8 και 6,7 σεντς, αναφέρει η έκθεση.

Για να κτιστούν οι πρώτοι εμπορικοί αντιδραστήρα, η έκθεση καλεί την ομοσπονδιακή κυβέρνηση των ΗΠΑ "να κάνει μια επιχορήγηση, υπό μορφή φορολογικής πίστωσης", αλλά και άλλα βήματα, νόμοι κλπ για να υπερνικηθούν οι  αβεβαιότητες που αντιμετωπίζει η πυρηνική ενέργεια.

Το δεύτερο πρόβλημα που αντιμετωπίζει η εμπορική πυρηνική ενέργεια είναι η ασφάλεια, και η έκθεση κάνει πρόσκληση για τη διατήρηση των τρεχόντων στάνταρτ ασφαλείας, που προβλέπουν "λιγότερο από ένα  σοβαρό ατύχημα ραδιενέργειας για 50 χρόνια από όλη την πυρηνική δραστηριότητα".

Τα στάνταρτ "υπονοούν μια δεκαπλάσια μείωση της αναμενόμενης συχνότητας των σοβαρών ατυχημάτων των πυρηνικών αντιδραστήρων," μια μείωση που πρέπει να επιτευχθεί στις νέες εγκαταστάσεις, ελαφρού ύδατος, αντιδραστήρων.

Η πυρηνική βιομηχανία ενέργειας δέχεται ότι η εμπιστοσύνη του κοινού στην πυρηνική ενέργεια διαβρώθηκε σοβαρά από το πυρηνικό ατύχημα του 1976 στον αντιδραστήρα Three Mile Island στην Πενσυλβανία και στο  Τσέρνομπιλ το 1986 στην Ουκρανία. Η δημόσια αντίδραση στην πυρηνική ενέργεια έχει παίξει σημαντικό ρόλο στο πάγωμα νέων εγκαταστάσεων, έτσι η ασφάλεια πρέπει να παίζει κεντρικό ρόλο στις προσπάθειες ανανέωσης των σταθμών.

Το τρίτο εμπόδιο που πρέπει να υπερνικηθεί είναι τα ραδιενεργά απόβλητα. Σύμφωνα με την έκθεση, "η διαχείριση και η διάθεση των ραδιενεργών αποβλήτων είναι ένα από τα πιο μεγάλα προβλήματα που αντιμετωπίζει η πυρηνική βιομηχανία ενέργειας σε όλο τον κόσμο. Καμία χώρα ακόμα δεν έχει επιτυχώς εφαρμόσει ένα σύστημα διαχείρισης για αυτά τα απόβλητα."

Οι συντάκτες της έκθεσης θεωρούν ότι οι αποθήκες αποβλήτων βαθιά μέσα στη γη μπορούν να δουλέψουν, αλλά δείχνουν μια περιοχή που μελετήθηκε, την Yucca Mountain της Νεβάδας των ΗΠΑ , ως παράδειγμα της δυσκολίας του προβλήματος. Παρά τα 15 χρόνια της προσπάθειας, η Yucca Mountain ακόμα δεν έχει χορηγήσει άδεια, και ακόμα κι αν αποκτηθεί, "μια νέα αποθηκευτική μονάδα ίση με την αποθηκευτική ικανότητα του Yucca Mountain θα πρέπει να δημιουργείται σε όλο τον κόσμο κάθε τρία ή τέσσερα χρόνια, εάν είναι η πυρηνική ενέργεια να επεκτείνεται σημαντικά", λέει η έκθεση.

Η έκθεση συστήνει ότι, εκτός από την περιοχή Yucca Mountain, το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ, DOE, προωθεί ένα ερευνητικό πρόγραμμα για να καθοριστεί η βιωσιμότητα της γεωλογικής διάθεσης των αποβλήτων σε βαθιά πηγάδια".

Η τέταρτη πρόκληση στην επέκταση της πυρηνική ενέργειας είναι ο πολλαπλασιασμός, η εξάπλωση. "Το διεθνές σημερινό καθεστώς της ασφάλειας είναι ανεπαρκές για να απαντήσει στις προκλήσεις της ασφάλειας για μια εντυπωσιακά εκτεταμένη χρήση της πυρηνικής ενέργειας", προσθέτει η έκθεση. "Το επαναεπεξεργάσιμο σύστημα που χρησιμοποιείται τώρα στην Ευρώπη, την Ιαπωνία, και τη Ρωσία, που περιλαμβάνουν το διαχωρισμό και την ανακύκλωση του πλουτώνιου, παρουσιάζει αδικαιολόγητους κινδύνους πολλαπλασιασμού. Συμπεραίνουμε ότι, κατά τη διάρκεια τουλάχιστον των επόμενων 50 χρόνων, η καλύτερη επιλογή για να απαντηθούν αυτές οι προκλήσεις είναι η επεξεργασία με ένα στάδιο του καυσίμου."

Η συζήτηση της μεταστοιχείωσης

Ίσως η κρισιμότερη ανάλυση της έκθεσης MIT προήλθε από τον φυσικό Burton Richter, ομότιμο διευθυντή του SLAC. Ο Richter, που είναι επικεφαλής της επιτροπής Μεταστοιχείωσης των Αποβλήτων στους Επιταχυντές του DOE, έγραψε μια αναφορά έξι σελίδων απαριθμώντας τις διαφωνίες με τις συστάσεις σχετικά με τις μελλοντικές κατευθύνσεις της πυρηνικής ενέργειας.

"Συμφωνώ με τα περισσότερα από αυτά," αναφέρει ο Richter για την έκθεση. Αλλά στην εργασία του στη συμβουλευτική επιτροπή του Υπουργείου Ενέργειας, είπε ότι "αρχίζει να πιστεύει ότι η μεταστοιχείωση (ο μετασχηματισμός ενός στοιχείου σε κάποιο άλλο με το βομβαρδισμό των πυρήνων του με σωματίδια), μπορεί να γίνει πραγματικότητα."

Ο φυσικός Richter σημείωσε ότι τα απόβλητα με τον τρόπο που προτείνεται, ένα στάδιο επεξεργασίας του καυσίμου, από την έκθεση "απαιτούν την απομόνωση από το περιβάλλον για μια χρονική περίοδο 300.000 ετών." Η μεταστοιχείωση, αναφέρει ο Richter, "έχει τη δυνατότητα να μειώσει τον χρόνο απομόνωσης που απαιτείται για μόνο χίλια χρόνια, μειώνοντας έτσι πολύ τις ανησυχίες για τα απίθανα γεωφυσικά γεγονότα που μπορεί να συμβούν."

Ο Moniz αποκρίθηκε ότι η έκθεση υποστηρίζει ότι πρέπει να δοθούν περισσότερα χρήματα για έρευνα πάνω στη μεταστοιχείωση των αποβλήτων, αλλά όμως αυτή η τεχνολογία είναι για το απόμακρο μέλλον. Άρα δεν μπορεί να διαδραματίσει κανέναν ρόλο στις σημερινές προσπάθειες για την αναβίωση της πυρηνικής ενέργειας.

Ο Richter απαντάει ότι η μελέτη του MIT πρέπει να δίνει μεγαλύτερη έμφαση στο κόστος της απομάκρυνσης του άνθρακα για τα συμβατικά καύσιμα, που παίζει σπουδαίο ρόλο για να καταστήσουν την πυρηνική ενέργεια ανταγωνιστική στα συμβατικά καύσιμα.

Ο Moniz, τέλος, ανέφερε ότι οι συντάκτες της μελέτης χρησιμοποίησαν ένα "μοντέλο ανάπτυξης των πυρηνικών εγκαταστάσεων με ιδιωτικοοικονομικά κριτήρια",  που σημαίνει ότι καθόρισαν κόστη που βασίζονται στην ιδιωτική χρηματοδότηση. "Βασίσαμε τα συμπεράσματα μας στην πραγματική εμπειρία," είπε.

Ο Deutch είπε ότι ελπίζει η έκθεση για την πυρηνική ενέργεια να είναι η πρώτη σε μια σειρά μελετών του MIT για διάφορα ζητήματα ενέργειας. "Σκέφτομαι ότι η απομάκρυνση του άνθρακα θα ήταν η επόμενη μελέτη που θα θέλαμε να κάνουμε," είπε.