Sõja ja kliima väljakutsed

Ühendkuningriigi peaminister ütles eelmisel nädalal, et võib kaaluda tuumaenergiale üleminekut, et kompenseerida maagaasi hinnatõusu, mis on Ukraina sõja algusest alates Euroopas tõusnud umbes 150%. See hinnatõus on enam kui kahekordne.

See toetaks ka Ühendkuningriigi tugevat kliimamuutust kasvuhoonegaaside (KHG) heitkoguste osas, sest tuumaenergia annab rohelist energiat. Muus osas pole see aga nii puhas – vt allpool.

Kuid suure energiatarbega riigid on nihkunud tuumaenergialt maagaasi poole. Bloomberg Green Newsletter ütles, et Saksamaa tuumaenergia tootmine oli 2021. aastal 60% madalam kui selle tipp, Ühendkuningriigis 50% ja Jaapanis 87%.

Kuna Ukrainas möllab sõda, soovitas üks vaatleja, et Saksamaa võib gaasipuuduse korral taasavada tuumaelektrijaamad, mida oli tabanud koi. Saksamaa impordib 49% oma gaasist Venemaalt.

Kas tuumaenergia õigustab maagaasienergia alternatiivi ja maailma süsinikdioksiidi heitkoguste vähendamise viisi?

Maagaas versus tuumaenergia Euroopas.

Kui Venemaa lülitaks välja Saksamaale suunduva magistraaltoru Nordstream 1, siis kuidas saaks Saksamaa ja teised Euroopa riigid gaasi asendada? Uuest kaksikjuhtmest Nordstream 2 ei ole abi, sest Saksamaa sulges selle hiljuti Ukraina sõjale viidates, enne kui see Venemaalt gaasi välja voolama hakkas.

Üks lahendus oleks suurendada veeldatud maagaasi importi Euroopasse juhtivate eksportijate Austraalia, Katari ja USA poolt. Vaja on lihtsalt rohkem eksporditerminale ja rohkem spetsiaalseid veeldatud maagaasi kaubatankereid.

Kas tuumaenergia on maagaasienergia asendamise võimalus? Mitte kergelt, sest 28 riigist 34-st tarbis Euroopas 2020. aastal rohkem maagaasi kui tuumaenergiat.

Saksamaa tarbis 2.6 eksadžauli (EJ) rohkem energiat gaasist kui tuumast. Järgmised suurimad erinevused on Itaalia (2.4 EJ) ja Ühendkuningriik (2.2 EJ).

Enamik riike sõltub maagaasist rohkem kui tuumaenergiast. Prantsusmaa on üks suur erand, sest 37% Prantsusmaa elektrienergiast toodavad tuumajaamad – tuumaenergiat kulub oluliselt rohkem kui maagaasi (1.7 EJ rohkem).

Kliima vaatenurk.

Maagaas on fossiilkütus, välja arvatud juhul, kui see on saadud jäätmetest. Paljud on väitnud, et gaas on taastuvenergiale üleminekul sillakütus, sest see põleb kaks korda puhtamalt kui kivisüsi ja nafta. Näiteks nafta peamised bp-d Energiavaade 2020 postuleeritud tulevikustsenaariumid, mille kohaselt gaas oleks domineeriv fossiilkütus, mida on vaja 2050. aastaks nulli jõudmiseks, kuid see oleks vaid pool tuule-, päikese- ja hüdroenergiast saadavast energiast.

Kuid mõne tuumaelektrijaama ülesehitamine aitaks kindlasti vähendada kasvuhoonegaaside heitkoguseid ja sõltuvust gaasi- ja söeküttel töötavatest elektrijaamadest.

Bill Gates lisab tuumaenergiale veel ühe positiivse. Tema raamatus Kuidas vältida kliimakatastroofiGates ütleb, et iga naela ehitusmaterjali kohta annab tuumareaktor palju rohkem energiat kui traditsiooniline taastuvenergia. Päikese-, hüdro- ja tuulesüsteemid vajavad sama toodetud energiaühiku jaoks 10–15 korda rohkem betooni ja terast kui tuumareaktori ehitamiseks. See on tema sõnul suur asi, sest kasvuhoonegaaside heitkoguseid tekib palju tootmine need betoon- ja terasmaterjalid.

Mida oleks vaja kogu Euroopa maagaasi asendamiseks tuumaenergiaga? Üks hinnang on 50-150 uut tuumaelektrijaama. Keskmiselt 34 riigi kohta tähendaks see, et iga riik peaks ehitama ligikaudu 1-4 tuumaelektrijaama. Võib-olla on see 2050. aastaks teostatav, kuid allpool käsitletavad vaidlusküsimused muudaksid selle väga ebatõenäoliseks.

Vaidlused tuumaküsimused.

Kaks suurt probleemi on see, et tuumareaktori lubamine, reguleerimine ja ehitamine võtab kaua aega ning on ka kallis ja tavaliselt üle eelarve. Võrrelge seda tuule- ja päikeseenergia ning taastuvate akudega, mis lähevad kogu aeg odavamaks.

Teiseks on kasutatud tuumkütus radioaktiivne ja on kohutavalt raske olla kindel, et maa-alune hoidla on pikka aega ohutu. Kuigi ainult a väike osa tuumajäätmetest on pikaealine ja väga radioaktiivne (3% koguhulgast), tuleb see eraldada ja isoleerida, tavaliselt kümneteks tuhandeteks aastateks sügava geoloogilise ladustamise teel.

Külgribana on tuumajäätmete ladustamine USA-s a mõjuv küsimus. USA-s leidub tuumakütuse jäätmeid 33 erinevas osariigis, kus neid hoitakse 75 kohas. Jäätmed kasvavad igal aastal 2,000 tonni võrra ja tohutu vastutus ulatub 30 miljardi dollarini.

On pakutud välja ajutine lahendus ladustamiseks kahes kohas: ühes New Mexicos nimega Holtec ja teises Texases, mida nimetatakse ISP-ks. Mõlemad asuvad Permi vesikonnas, kuid on vastuolulised osaliselt kasvava arvu tõttu maavärinad. Selle juhtumise peatamiseks on USA senatis välja pakutud uus seaduseelnõu.

Väikesed moodulreaktorid.

SMR on väike modulaarne reaktor, mis minimeerib esimese probleemi ülalt – kaua aega tuumajaama lubamiseks, reguleerimiseks ja ehitamiseks. SMR toodab tavaliselt 300 MW elektrit ja on ette nähtud tehases ehitamiseks. Selline reaktor võiks toita üle 200,000 50 kodu. SMR-ide jaoks on rohkem kui XNUMX erinevat kujundust.

DOE on kulutanud SMR-ide osas on praeguseks rohkem kui 1.2 miljardit dollarit ja soovib nüüd anda sellistele ettevõtetele nagu NuScale vähemalt 5.5 miljardit dollarit rohkem, et järgmise kümnendi jooksul SMR-i disainilahendusi välja töötada ja demonstreerida. Praktiline rakendamine on ilmselt 10-20 aasta pärast.

Kui kiiresti tuumasünteesi?

Vesiniku sulandumisel vabaneb ülemäära palju energiat, nagu on näidanud 1950. aastatel Vaikse ookeani piirkonda valgustanud vesinikupommid. Sees Euroopa ühisettevõte Ühendkuningriigis Oxfordshire'is nimega JET, tohutu sõõrikukujuline magnet sisaldab plasmat, mida kuumutatakse ülikõrge temperatuurini 100 miljonit kraadi.

Meeskond teatas hiljuti, et on kahekordistanud toodetud termotuumasünteesi energia, mis on suur samm edasi. Vesiniku sulandumine kestis umbes 5 sekundit – suur edasiminek võrreldes eelmiste katsetega. Sõõrikumagneti sees olev plasma jäljendas need 5 sekundit meie päikese sisemuses valitsevaid tingimusi. Termotuuma on loomulikult päikeseenergia allikas.

Järgmine samm toimub Prantsusmaal asuvas suuremas ja paremas laboris nimega Iter, mis peaks käivituma 2035. aastal. Atraktsioon on see, et 1 nael termotuumasünteesikütust toodab rohkem kui 10 miljonit korda rohkem energiat kui 1 nael söe, nafta või gaas. Kuid termotuumasünteesi kaubanduslik rakendamine on aastakümnete kaugusel, seega ei ole see lahendus kliimamuutustele enne 2050. aastat.

Tee edasi.

Tuumaenergia on puhas energia ja rajatised on tuuleparkide pindalaga võrreldes kompaktsed, kuid kallimad. Tuumareaktori ehitamiseks kasutatavate materjalide, nagu betoon ja teras, tootmisel tekitab tuumaenergia ka palju vähem kasvuhoonegaase. Peale 1986. aasta Tšernobõli on tuumaenergial ka suurepärane ohutus. 2011. aasta Fukushima oli hirmutav, kuid inimelusid ei kaotatud.

Eelpool mainitud murekohad aga tähendavad, et tuumaenergia ei ole otstarbekas lahendus maagaasi asendamiseks Euroopas, kui selle hind aina hüppeliselt tõuseb või kui sõjaga seotud sanktsioonid või sanktsioonide tasuvus toob kaasa Venemaalt lähtuva gaasivoo sulgemise.

Samuti on ebatõenäoline, et tuumaenergia aitaks oluliselt kaasa ülemaailmsete kasvuhoonegaaside heitkoguste vähendamisele, kuna see aitas ainult kaasa 4.4% maailma energiatarbimisest aastal 2020. Uute ehitatavate tuumajaamade load, eeskirjad, ehitamine ja kulud on lihtsalt liiga palju. Ja stardijoon on enamiku Euroopa riikide jaoks liiga kaugel – tuumaenergia tarbimise osa on Ühendkuningriigis vaid 6.7%, Saksamaal 4.9% ja USA-s 8.6%, välja arvatud juhul, kui koivatest tuumareaktoritest saaks kiiresti ellu äratada.