Забезпечення безпечного майбутнього для атомної енергетики

Світу необхідно розширити глобальне виробництво ядерної енергії, щоб допомогти зменшити глобальні викиди вуглецю. Цей висновок ґрунтується на численних моделях і прогнозах, які показують, що відновлювані джерела енергії не можуть зробити це поодинці.

Але є суттєве застереження. Ми просто не можемо мати великих ядерних інцидентів, подібних до тих, що відбулися в Чорнобилі в Україні та Фукусімі в Японії. Це те, що я вважаю подіями з низьким ризиком, але з високими наслідками.

В історії ядерної енергетики було небагато серйозних інцидентів. Але атомні електростанції мають унікальний потенціал, щоб назавжди перемістити цілі міста в разі серйозної аварії.

Через аварію на Чорнобильській АЕС близько 350,000 XNUMX людей залишили свої домівки. Тисячі квадратних кілометрів були виділені як безлюдна зона відчуження навколо Чорнобильської АЕС. Багато людей також були переміщені внаслідок аварії на Фукусімі, хоча це не так багато, як у Чорнобилі.

Якщо ядерна енергетика хоче реалізувати свій потенціал щодо скорочення викидів вуглецю, ми повинні гарантувати, що такі аварії більше не можливі.

Будівництво безпечніших атомних станцій

Нещодавно я мав нагоду поговорити про ці проблеми з доктором Кетрін Хафф, помічником секретаря Управління ядерної енергетики Міністерства енергетики.

Доктор Хафф пояснив, що пасивні системи безпеки є ключовими для того, щоб у разі аварії працівники могли піти з атомної станції, і вона зупинилася в безпечному стані.

Тут слід зробити важливу відмінність. Громадськість може очікувати, що ядерні проекти будуть стійкими до відмов, але є багато причин, чому цей показник ніколи не буде досягнутий. Ви просто не можете захиститися від усіх можливих інцидентів, які можуть статися. Таким чином, ми намагаємося пом’якшити можливі наслідки та впровадити безвідмовні конструкції.

Простим прикладом безвідмовної конструкції є електричний запобіжник. Це не запобігає інциденту, коли занадто великий струм намагається протікати через запобіжник. Але якщо це станеться, з’єднання плавиться і припиняється потік електроенергії — безвідмовний стан. Ні Чорнобиль, ні Фукусіма не були безвідмовними проектами.

Але як можна реалізувати такі безвідмовні конструкції? Доктор Хафф навів два приклади.

Першим є новий реактор з водою під тиском AP1000® (PWR) від Westinghouse. Проблема у Фукусімі полягала в тому, що після зупинки потрібна була електроенергія для циркуляції води для охолодження реактора. Коли електроенергія була втрачена, можливість охолоджувати активну зону реактора зникла.

Новий реактор APR покладається на природні сили, такі як сила тяжіння, природна циркуляція та стиснуті гази, щоб циркулювати вода та утримувати активну зону та захисну оболонку від перегріву.

Окрім пасивного охолодження, були інновації у розробці типів палива наступного покоління, стійких до аварій. Наприклад, триструктурний ізотропний (TRISO) тверде паливо складається з уранового, вуглецевого та кисневого палива. Кожна частинка є власною системою утримання завдяки потрійним шарам. Частинки TRISO можуть витримувати набагато вищі температури, ніж сучасне ядерне паливо, і просто не можуть розплавитися в реакторі.

Доктор Хафф сказав, що до кінця десятиліття в Інтернеті буде доступна демонстраційна версія передового реактора, на якій буде представлено гальковий шар, повний частинок TRISO.

Ці дві інновації можуть гарантувати, що на майбутніх атомних станціях ніколи не станеться великої аварії. Але є додаткові питання, які потребують вирішення, наприклад утилізація ядерних відходів. Я розповім про це, а також про те, що США роблять для просування ядерної енергії, у другій частині моєї розмови з доктором Хаффом.