Όταν ένα από τα μεγάλα τεκτονικά πιάτα της γης ώθησε κάτω από ένα άλλο από την ανατολική ακτή της Ιαπωνίας το Μάρτιο του 2011, δημιούργησε ένα βίαιο σεισμό και ξεκίνησε ένα τσουνάμι με κύματα που έφτασαν τα ύψη των 20 ποδιών και άνω. Αυτός ο καταστροφικός συνδυασμός άφησε τη ζωή δεκάδων χιλιάδων ανθρώπων και πυροδότησε μια πυρηνική κρίση όταν το θαλασσινό νερό πλημμύρισε την τοποθεσία του πυρηνικού σταθμού Fukushima Daiichi, κόβοντας δύναμη και απενεργοποιώντας τον εφεδρικό εξοπλισμό ασφαλείας.
Τα πληρώματα δεν μπόρεσαν να διατηρήσουν τους αντιδραστήρες δροσερούς, πράγμα που οδήγησε σε τήξη καυσίμου, έκρηξη υδρογόνου και έκλυση ραδιενεργού υλικού. Πέρασαν περισσότερο από εννέα μήνες πριν οι αρχές αναγγείλουν ότι οι αντιδραστήρες είχαν φθάσει σε μια σταθερή κατάσταση ψυχρού τερματισμού λειτουργίας. Οι ανησυχίες για την ασφάλεια οδήγησαν επίσης στο κλείσιμο σχεδόν όλων των άλλων πυρηνικών σταθμών της Ιαπωνίας.
Το γεγονός της Φουκουσίμα-το χειρότερο πυρηνικό ατύχημα από το Τσερνομπίλ το 1986- έχει σκιά πάνω από την ατομική ενέργεια και τις ανερχόμενες ελπίδες της βιομηχανίας για μια "πυρηνική αναγέννηση". Πάνω από δύο χρόνια αργότερα, η Ιαπωνία επανεκκίνησε μόνο δύο από τους 54 αντιδραστήρες του έθνους και εξακολουθούν να υπάρχουν κίνδυνοι στη Φουκουσίμα, καθώς οι εργαζόμενοι προσπαθούν να περιορίσουν τις διαρροές ραδιενεργών αποβλήτων. Η Γερμανία και η Ελβετία αποφάσισαν τη σταδιακή κατάργηση της πυρηνικής ενέργειας και πολλά άλλα έθνη επανεξετάζουν τις πυρηνικές τους φιλοδοξίες. Τον Ιούνιο του 2011, οι Ιταλοί ψηφοφόροι απέρριψαν το δημοψήφισμα για το πυρηνικό πρόγραμμα της χώρας τους.
Ωστόσο, για έναν κόσμο που κινδυνεύει ολοένα και περισσότερο από την ενέργεια, η πυρηνική ενέργεια παραμένει μια εξαιρετικά αξιόπιστη πηγή ηλεκτρικής ενέργειας χωρίς άνθρακα και ένας ελκυστικός τρόπος διαφοροποίησης του ενεργειακού εφοδιασμού και απομάκρυνσης από πηγές όπως ο άνθρακας που συμβάλλει στην αλλαγή του κλίματος. «Χρειαζόμαστε μια αναγέννηση κάποιας τεχνολογίας που μπορεί να πάρει τη θέση του άνθρακα», λέει ο Per Peterson, καθηγητής πυρηνικής μηχανικής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, στο Berkeley. Τόσο ο άνθρακας όσο και τα πυρηνικά εργοστάσια είναι δαπανηρά για την κατασκευή αλλά είναι σε θέση να παρέχουν αξιόπιστη ισχύ όλο το εικοσιτετράωρο με σχετικά χαμηλό κόστος καυσίμων. "Είναι δύσκολο να δούμε πώς θα μπορούσατε ενδεχομένως να εκτοπίσουμε άνθρακα αν δεν συμπεριλάβετε πυρηνικά", λέει ο Peterson.
Σε παγκόσμιο επίπεδο, το μέλλον της πυρηνικής ενέργειας βρίσκεται όλο και περισσότερο στην Κίνα και την Ινδία. "Η πυρηνική αναγέννηση βρίσκεται σε εξέλιξη, αλλά κυρίως εκτός των ΗΠΑ", λέει ο Dan Lipman, εκτελεστικός διευθυντής προγραμμάτων στρατηγικών προμηθευτών για το Ινστιτούτο Πυρηνικής Ενέργειας, μια βιομηχανική ομάδα. Επτά από τα 66 εργοστάσια που βρίσκονται σήμερα υπό κατασκευή παγκοσμίως βρίσκονται στην Ινδία. Και η Κίνα συνδέει τον 17ο πυρηνικό αντιδραστήρα με το δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας τον Φεβρουάριο.
Η ιστορία είναι πιο μικτή στις Ηνωμένες Πολιτείες, αν και η χώρα οδηγεί τον κόσμο στην παραγωγή πυρηνικής ενέργειας. Μέχρι πρόσφατα, 104 αντιδραστήρες σε 31 κράτη παρείχαν περίπου το 19% της ηλεκτρικής ενέργειας του έθνους. Η αμερικανική Υπηρεσία Πληροφοριών για την Ενέργεια αναμένει ότι οι νέοι αντιδραστήρες θα προσθέσουν περίπου 5, 5 gigawatts - συγκρίσιμα με σχεδόν τρία φράγματα Hoover - έως το 2025. Την άνοιξη αυτή άρχισε η κατασκευή δύο νέων αντιδραστήρων για 30 χρόνια.
Αλλά οι χαμηλές τιμές φυσικού αερίου έχουν πάρει ένα δάγκωμα από τα έσοδα για τους ιδιοκτήτες των εγκαταστάσεων. Ο στόλος μειώθηκε σε 102 αντιδραστήρες αυτή την άνοιξη λόγω κλεισίματος εργοστασίων, το πιο πρόσφατο παράδειγμα είναι ο πυρηνικός σταθμός Kewaunee του Wisconsin, ο οποίος είδε τα κέρδη του να τρώγονται από το γλουτέν φυσικού αερίου. Το κλείσιμο έχει τροφοδοτήσει προβλέψεις ότι περισσότερα κλεισίματα μπορεί να είναι στο δρόμο, όπως τα παλαιότερα πυρηνικά φυτά αγωνίζονται να ανταγωνιστούν. Η Duke Energy έπεσε τα σχέδια για δύο νέους αντιδραστήρες στη Βόρεια Καρολίνα και αποσύρθηκε επισήμως τον αντιδραστήρα Crystal River-offline για δύο χρόνια στη Φλόριντα μετά από δεκαετίες λειτουργίας, επιλέγοντας τη διακοπή και όχι την επισκευή. Σύμφωνα με τις προβλέψεις του ΕΠΕ, το φυσικό αέριο και οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας αναλαμβάνουν μεγαλύτερες φέτες μιας αυξανόμενης αμερικανικής ενεργειακής πίτας, ανάλογα με τις τιμές και τις επιδοτήσεις.
Το πυρηνικό ατύχημα του 1979 στο νησί Three Mile στο κέντρο της Πενσυλβανίας, όπως η Φουκουσίμα, ήρθε σε μια παρόμοια περίοδο πυρηνικής ανάπτυξης. Ωστόσο, μέχρι την καταστροφή του Τσερνομπίλ, αυτή η ανάπτυξη είχε αρχίσει να επιβραδύνεται. Σταθερόταν όχι μόνο λόγω των αυξημένων ανησυχιών για την ασφάλεια, αλλά και λόγω της μείωσης των τιμών των ορυκτών καυσίμων σε συνδυασμό με τις μεγάλες καθυστερήσεις, τους προϋπολογισμούς με μπαλόνια και τα υψηλά τέλη χρηματοδότησης που ήταν τα χαρακτηριστικά της κατασκευής νέων εγκαταστάσεων στη δεκαετία του 1980 και του '90. Τότε, όπως και τώρα, τα οικονομικά της πυρηνικής αποδείχθηκαν τρομακτικά.
Το ενδιαφέρον για την πυρηνική ενέργεια αναζωπυρώθηκε τελικά. Από το 2005 περίπου, λέει ο Lipman, μια συρροή παραγόντων που πυροδότησαν την κατασκευή. Η οικονομική ανάπτυξη αύξησε την ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας και οι ιστορικά αμετάβλητες τιμές του φυσικού αερίου ήταν ανοδικές. Ο νόμος περί ενεργειακής πολιτικής του 2005 παρείχε εγγυήσεις δανείων και άλλα κίνητρα για νέες πυρηνικές εγκαταστάσεις, ενώ η ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας σε νοτιοανατολικά κράτη - ειδικά στη Φλώριδα - «αυξανόταν σαν gangbusters», λέει. Επιπλέον, για μια στιγμή, φαινόταν πιθανό ότι η ρύθμιση του κλίματος θα μπορούσε να καταστήσει πιο δαπανηρή την παραγωγή άνθρακα.
Ο χρόνος ήταν τέλειος. "Μια νεότερη γενιά [είχε] ξεχάσει ή δεν είχε ζήσει από το νησί Three Mile και το Τσερνομπίλ", λέει ο Edwin Lyman, ανώτερος επιστήμονας στο Πρόγραμμα Παγκόσμιας Ασφάλειας στην Ένωση Ανησυχόντων Επιστημόνων στην Ουάσιγκτον, DC
Ενώ ορισμένοι Αμερικανοί έχουν θερμαστεί στην ιδέα της αύξησης της πυρηνικής ενέργειας, το κοινό εξακολουθεί να χωρίζεται στο θέμα. Πέντε μήνες πριν από την καταστροφή στην Fukushima, το 47% των Αμερικανών που έλαβαν μέρος στο ερευνητικό κέντρο Pew τάχθηκαν υπέρ της αυξανόμενης χρήσης της πυρηνικής ενέργειας. Αμέσως μετά την κρίση, η στήριξη έπεσε στο 39%, αλλά από τότε οι απόψεις μειώθηκαν κάπως.
Ένα πιο ευαίσθητο κοινό μπορεί να ανοίξει την πόρτα μόνο μέχρι τώρα για πυρηνικά. «Δεν μπόρεσαν να ξεπεράσουν τα οικονομικά ζητήματα της πυρηνικής ενέργειας, ακόμη και πριν συμβεί η Φουκουσίμα», λέει ο Lyman. Η κρίση του 2011 στην Ιαπωνία "έριξε ένα άλλο κλειδί μαϊμού στα έργα."
Η πυρηνική ενέργεια έχει προωθηθεί μερικές φορές ως σημαντικό όπλο για την καταπολέμηση της αλλαγής του κλίματος, αλλά «το επίπεδο ανάπτυξης της πυρηνικής ενέργειας που θα χρειαστείτε τις επόμενες δύο δεκαετίες για να μειώσουμε τις εκπομπές θερμότητας θα είναι τόσο τεράστιο, δεν είναι εφικτό, Λέει ο Lyman.
Και μετά από τη Φουκουσίμα, η ασφάλεια είναι και πάλι μια ανησυχία. Μεταξύ των διδαγμάτων που θα προκύψουν από την καταστροφή είναι η ανάγκη προετοιμασίας για απίθανες ακολουθίες γεγονότων, λέει ο Peterson του Berkeley. Μετά τις 9/11, η Επιτροπή Ρυθμιστικών Πυρηνικών, υπεύθυνη για τη ρύθμιση της αμερικανικής πυρηνικής βιομηχανίας, άρχισε να εξετάζει τις αβέβαιες, αν όχι απίθανες, απειλές για εκτεταμένα ζητήματα ζημιών, όπως "τι θα κάναμε αν τρομοκράτες αεροπειρατήκαν και αποφάσισαν να πετάξουν σε ένα αμερικανικό πυρηνικό εργοστάσιο ", λέει ο Peterson.Το NRC εξέτασε τη ζημιά που θα συνέβαινε στα συστήματα ασφαλείας ενός εργοστασίου σε ένα τέτοιο σενάριο, λέει, και τώρα απαιτεί τα εργοστάσια να αποκτήσουν φορητό εξοπλισμό έκτακτης ανάγκης ως εφεδρικό.
Αυτό που δεν υπολογίστηκε ήταν η πιθανότητα ενός γεγονότος ή ενός συνδυασμού φυσικών κινδύνων που θα κατέστρεφαν πολλούς αντιδραστήρες σε ένα εργοστάσιο, το καθένα από το οποίο θα απαιτούσε την αντιμετώπιση έκτακτης ανάγκης και τις προσπάθειες εκπαιδευμένου προσωπικού. Περισσότερο από το ένα τρίτο των πυρηνικών σταθμών στις Ηνωμένες Πολιτείες έχουν σήμερα δύο ή περισσότερους αντιδραστήρες. Και όμως τα σχέδια αντιμετώπισης έκτακτης ανάγκης επέτρεψαν μόνο μία αποτυχία. "Στις ΗΠΑ, η προετοιμασία μας ήταν πάντα ότι θα συνέβαινε σε μία από τις μονάδες", λέει ο Joe Pollock, αντιπρόεδρος πυρηνικών επιχειρήσεων του Ινστιτούτου Πυρηνικής Ενέργειας. "Πρέπει να είμαστε σε θέση να αντιμετωπίσουμε όλες τις μονάδες ταυτόχρονα σε όλα τα σχέδιά μας και την προετοιμασία μας."
Ο Pollock λέει ότι τα πυρηνικά εργοστάσια στις ΗΠΑ είναι πλέον καλύτερα εξοπλισμένα για καταστάσεις έκτακτης ανάγκης, αλλά οι επικριτές λένε ότι οι μεταρρυθμίσεις δεν έχουν φτάσει αρκετά. Η Ένωση ανησυχούντων επιστημόνων έχει προειδοποιήσει ότι πολλοί αντιδραστήρες στις Ηνωμένες Πολιτείες θα μπορούσαν να έχουν χειριστεί πολύ χειρότερα από τη Fukushima Daiichi σε περίπτωση βλαβών του συστήματος ψύξης, επειδή οι δεξαμενές αναλωμένου καυσίμου τους είναι πιο πυκνοκατοικημένες και πιο δύσκολο να διατηρούνται δροσερές σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης. Η ομάδα υποστηρίζει ότι τα φυτά θα πρέπει να είναι σε θέση να αντέξουν σε 24ωρη διακοπή του σταθμού χωρίς να καταφεύγουν σε φορητό εξοπλισμό παρά στις οκτώ ώρες που συνιστάται, αν και δεν απαιτείται, από μια ομάδα εργασίας NRC που οργανώνεται σε απάντηση της Φουκουσίμα και πρέπει να είναι έτοιμοι λειτουργία για μια πλήρη εβδομάδα χωρίς υποστήριξη εκτός του χώρου, σε αντίθεση με μόνο τρεις ημέρες.
Οι νεότεροι αντιδραστήρες με παθητικά συστήματα ψύξης, όπως το AP1000 της Westinghouse, δείχνουν βήματα προς τη βελτίωση της ασφάλειας. Αντί για τις αντλίες και τις γεννήτριες ντίζελ, το AP1000 χρησιμοποιεί τη φυσική μεταφορά, τη βαρύτητα και την εξάτμιση του νερού για να αποτρέψει την υπερθέρμανση και την αύξηση της πίεσης χωρίς να χρειαστεί εκτός λειτουργίας ή ακόμα και ενέργεια του χειριστή. Είναι σχεδιασμένο να αντέχει σε 72 ώρες πλήρους συστολής. Τέσσερις αντιδραστήρες AP1000 βρίσκονται υπό κατασκευή στην Κίνα και προγραμματίζονται δύο μονάδες για το θερινό πυρηνικό εργοστάσιο VC στη Νότια Καρολίνα.
Ακόμη και σε αυτό το προηγμένο μοντέλο, η Westinghouse κατάφερε να εντοπίσει πιθανές περιοχές βελτίωσης μετά το ατύχημα της Φουκουσίμα. Η Lipman λέει ότι η εταιρεία "επέστρεψε και εξέτασε το σχέδιο πολύ σημαντικά για να δει τι είδους αλλαγές έπρεπε να γίνουν", συζητώντας τις αλλαγές σχεδιασμού, όπως η τοποθέτηση των μπαταριών υψηλότερα ή η τοποθέτηση υδατοστεγών θυρών για την αντίσταση στις πλημμύρες. Το AP1000 θα μπορούσε να αντέξει ένα γεγονός παρόμοιο με αυτό που παραμόρφωσε τη Fukushima Daiichi.
Οι μελλοντικοί πυρηνικοί αντιδραστήρες ενδέχεται να παρεμποδίσουν ορισμένες από τις προκλήσεις κόστους και ασφάλειας που συνδέονται με τους γίγαντες της τάξης των 1.000 μεγαβάτ, με μείωση του μεγέθους τους. Το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ έχει έναν φιλόδοξο στόχο να δει την τεχνολογία για μικρότερους, αυτόνομους και κυρίως εργοστασιακούς αντιδραστήρες που αναπτύσσονται μέσα στην επόμενη δεκαετία. Γνωστοί ως μικρές δομοστοιχειωτές αντιδραστήρες ή SMRs, αυτές οι μίνι πυρηνικές εγκαταστάσεις θα έχουν ηλεκτρική ισχύ ισοδύναμη με λιγότερο από 300 megawatts και θα είναι αρκετά συμπαγείς για να μεταφερθούν με σιδηροτροχιές ή φορτηγά. Ήδη, οι ερευνητές εργάζονται σε δεκάδες διαφορετικές έννοιες παγκοσμίως.
Ένας υποσχόμενος τύπος είναι γνωστός ως ολοκληρωμένος αντιδραστήρας πεπιεσμένου νερού. Ονομάστηκε mPower, αυτό το μοντέλο της εταιρείας πυρηνικών εξοπλισμών Babcock & Wilcox απαιτεί ένα ζεύγος μονάδων ισοδύναμων με 180 megawatt που μπορούν να λειτουργήσουν για τέσσερα χρόνια χωρίς ανεφοδιασμό - δύο φορές περισσότερο από τους σημερινούς αντιδραστήρες. Και είναι αρκετά μικρές για να χρησιμοποιήσουν ενδεχομένως υπάρχουσες υποδομές σε παλιές εγκαταστάσεις άνθρακα, αυξάνοντας την πιθανότητα να δώσουν νέα ζωή πυρηνικής ενέργειας στα εργοστάσια άνθρακα της δεκαετίας του '50 μετά τη συνταξιοδότησή τους. Το εκτιμώμενο κόστος για τη διάθεση των ΟΠΠ κυμαίνεται από 800 έως 2 δισεκατομμύρια δολάρια ανά μονάδα, περίπου το ένα πέμπτο του κόστους των μεγάλων αντιδραστήρων.
"Είναι πολύ πιο εύκολο να σχεδιάσετε ασφαλείς, μικρούς αντιδραστήρες", λέει ο Peterson. Με μεγάλους αντιδραστήρες, υπάρχει κίνδυνος να αναπτυχθούν "καυτά σημεία" στα καύσιμα. "Όταν καταστρέφεται το καύσιμο, γίνεται πιο δύσκολο να κρυώσει και έτσι η ζημιά μπορεί να διαδοθεί", εξηγεί ο Peterson. Καλά σχεδιασμένοι μικρότεροι αντιδραστήρες που μπορούν να αποφύγουν αυτό το πρόβλημα και ίσως ακόμη και να απαλείψουν την ανάγκη για εξωτερικό εξοπλισμό και τη λανθασμένη λήψη ανθρώπινων αποφάσεων σε περίοδο κρίσης, μπορεί να είναι «εγγενώς ασφαλέστερες», λέει. Ωστόσο, ο βαθμός στον οποίο οι μικρές αρθρωτοί αντιδραστήρες μπορεί να βελτιώσουν την ασφάλεια στην πραγματική χρήση του, παραμένει αβέβαιος.
Τα πλεονεκτήματα κόστους δεν είναι εγγυημένα. «Η ιστορία της πυρηνικής ενέργειας έχει οδηγήσει τους αντιδραστήρες να γίνουν όλο και μεγαλύτεροι», για να εκμεταλλευτούν τις οικονομίες κλίμακας, λέει ο Lyman. "Εάν πρόκειται να κάνετε μικρούς αντιδραστήρες ανταγωνιστικούς με μεγάλους αντιδραστήρες, θα πρέπει να μειώσετε το λειτουργικό κόστος", λέει. "Πρέπει να μειώσετε το κόστος εργασίας με τρόπο ανεύθυνο. τους φορείς εκμετάλλευσης [και] προσωπικό ασφαλείας και εξακολουθούν να διατηρούν την ασφάλεια. " Είναι δυνατό να γίνει ένας μικρός αντιδραστήρας ασφαλέστερος από έναν μεγαλύτερο αντιδραστήρα, προσθέτει, "αλλά αυτό δεν πρόκειται να συμβεί αυτόματα".
Για κάθε καινοτόμο τεχνολογία που μπορεί να αντικαταστήσει ή να επιτύχει τους σημερινούς αντιδραστήρες, υπάρχει ένας μακρύς δρόμος μπροστά. "Ακόμα και τα καλύτερα μελετημένα φυτά έχουν πολλά μυστήρια, " λέει ο Λυμάνι. "Η μετά την Φουκουσίμα προσπάθεια να εξεταστούν τα άγνωστα αυτά και να εξαλειφθεί ο περιττός κίνδυνος μπορεί να είναι πολύ σύντομος για να δώσει διαρκή αλλαγή. ωραίο αν επέλθει αλλαγή πριν από την καταστροφή της καταστροφής. "
