Nye politiske modeller og omkostningsbesparende teknologier kan hjælpe nuklear til at spille en afgørende rolle i klimaløsninger

Hvordan kan verden opnå de dybe reduktioner af CO2-emissioner, der er nødvendige for at bremse eller vende virkningerne af klimaændringer? Forfatterne af en ny MIT-undersøgelse siger, at medmindre atomenergi er meningsfuldt inkorporeret i den globale blanding af kulstoffattige energiteknologier, udfordringen med klimaændringer vil være meget sværere og dyrere at løse. For at atomenergi skal indtage sin plads som en vigtig energikilde med lavt kulstofindhold, imidlertid, spørgsmål om omkostninger og politik skal behandles.

I "The Future of Nuclear Energy in a Carbon-strained World, " udgivet af MIT Energy Initiative (MITEI) den 3. september, forfatterne analyserer årsagerne til den nuværende globale stilstand af nuklear energikapacitet - som i øjeblikket kun tegner sig for 5 procent af den globale primære energiproduktion - og diskuterer foranstaltninger, der kan træffes for at standse og vende denne tendens.

Studiegruppen, ledet af MIT-forskere i samarbejde med kolleger fra Idaho National Laboratory og University of Wisconsin i Madison, præsenterer sine resultater og anbefalinger ved arrangementer i London, Paris, og Bruxelles i denne uge, efterfulgt af begivenheder den 25. september i Washington, og den 9. oktober i Tokyo. MIT kandidat- og bachelorstuderende og postdocs, samt fakultet fra Harvard University og medlemmer af forskellige tænketanke, bidrog også til undersøgelsen som medlemmer af forskerholdet.

"Vores analyse viser, at realisering af atomenergiens potentiale er afgørende for at opnå en dybt dekarboniseret energifremtid i mange regioner i verden, " siger studieformand Jacopo Buongiorno, TEPCO-professoren og associeret afdelingsleder for Institut for Nuklear Science and Engineering ved MIT. Han tilføjer, "Inkorporering af ny politik og forretningsmodeller, såvel som innovationer inden for byggeri, der kan gøre udbygning af omkostningseffektive atomkraftværker mere overkommelige, kunne gøre det muligt for atomenergi at hjælpe med at imødekomme den voksende globale efterspørgsel efter energiproduktion og samtidig reducere emissioner for at imødegå klimaændringer."

Undersøgelsesholdet bemærker, at især elsektoren er en førsteklasses kandidat til dyb dekarbonisering. Det globale elforbrug er på vej til at vokse med 45 procent i 2040, og holdets analyse viser, at udelukkelse af atomkraft fra kulstoffattige scenarier kan få de gennemsnitlige omkostninger til elektricitet til at eskalere dramatisk.

"Forståelse af de muligheder og udfordringer, som atomenergiindustrien står over for, kræver en omfattende analyse af tekniske, kommerciel, og politiske dimensioner, " siger Robert Armstrong, direktør for MITEI og Chevron Professor of Chemical Engineering. "I løbet af de sidste to år, dette team har undersøgt hvert problem, og den resulterende rapport indeholder vejledning, som politikere og industriledere kan finde værdifulde, når de vurderer muligheder for fremtiden."

Rapporten diskuterer anbefalinger til opførelse af atomkraftværker, nuværende og fremtidige reaktorteknologier, forretningsmodeller og politikker, og reaktorsikkerhedsregulering og licensering. Forskerne finder, at ændringer i reaktorkonstruktionen er nødvendige for at indlede en æra med sikrere, mere omkostningseffektive reaktorer, herunder dokumenteret byggeledelsespraksis, der kan holde nukleare projekter til tiden og på budgettet.

"Et skift i retning af seriel fremstilling af standardiserede anlæg, herunder mere aggressiv brug af fabrikation på fabrikker og skibsværfter, kan være en levedygtig omkostningsreduktionsstrategi i lande, hvor produktiviteten i den traditionelle byggesektor er lav, " siger MIT-gæsteforsker David Petti, studiedirektør og Laboratory Fellow ved Idaho National Laboratory. "Fremtidige projekter bør også inkorporere reaktordesign med iboende og passive sikkerhedsfunktioner."

Disse sikkerhedsfunktioner kan omfatte kernematerialer med høj kemisk og fysisk stabilitet og konstruerede sikkerhedssystemer, der kræver begrænset eller ingen nødstrømforsyning og minimal ekstern indgriben. Funktioner som disse kan reducere sandsynligheden for, at alvorlige ulykker opstår og afbøde konsekvenser uden for stedet i tilfælde af en hændelse. Sådanne designs kan også lette licenseringen af ​​nye anlæg og fremskynde deres globale udbredelse.

"Regeringens rolle vil være afgørende, hvis vi skal drage fordel af den økonomiske mulighed og det lave kulstofpotentiale, som nuklear har at tilbyde, " siger John Parsons, studieformand og seniorlektor ved MIT's Sloan School of Management. "Hvis denne fremtid skal realiseres, embedsmænd skal skabe nye dekarboniseringspolitikker, der sætter alle kulstoffattige energiteknologier (dvs. vedvarende energi, atomisk, fossile brændstoffer med kulstoffangst) på lige fod, samtidig med at man udforsker muligheder, der ansporer private investeringer i nuklear fremskridt."

Undersøgelsen opstiller detaljerede muligheder for regeringsstøtte til atomkraft. For eksempel, Forfatterne anbefaler, at politikere bør undgå for tidlig lukning af eksisterende anlæg, som underminerer indsatsen for at reducere emissionerne og øge omkostningerne ved at nå emissionsreduktionsmålene. En måde at undgå disse lukninger på er implementeringen af ​​nul-emissionskreditter – betalinger til elproducenter, hvor elektricitet produceres uden drivhusgasemissioner – som forskerne bemærker i øjeblikket er på plads i New York, Illinois, og New Jersey.

Et andet forslag fra undersøgelsen er, at regeringen støtter udvikling og demonstration af nye nukleare teknologier gennem brugen af ​​fire "håndtag":finansiering til at dele regulatoriske licensomkostninger; finansiering til at dele forsknings- og udviklingsomkostninger; finansiering til opnåelse af specifikke tekniske milepæle; og finansiering til produktionskreditter for at belønne vellykket demonstration af nye designs.

Undersøgelsen omfatter en undersøgelse af det nuværende nukleare reguleringsklima, både i USA og internationalt. Mens forfatterne bemærker, at betydelige sociale, politisk, og kulturelle forskelle kan eksistere blandt mange af landene i atomenergisamfundet, de siger, at det grundlæggende grundlag for at vurdere sikkerheden af ​​atomreaktorprogrammer er ret ensartet, og bør afspejles i en række grundlæggende afstemte reguleringsprincipper. De anbefaler, at regulatoriske krav til avancerede reaktorer koordineres og tilpasses internationalt for at muliggøre international implementering af kommercielle reaktordesigns, og at standardisere og sikre et højt sikkerhedsniveau på verdensplan.

Undersøgelsen afsluttes med en vægt på det presserende behov for både omkostningsbesparende fremskridt og fremsynet politik for at gøre fremtiden for atomenergi til virkelighed.

"The Future of Nuclear Energy in a Carbon-Constrained World" er den ottende i "Future of..."-serien af ​​undersøgelser, der er beregnet til at tjene som guider til forskere, politiske beslutningstagere, og industri. Hver rapport udforsker rollen af ​​teknologier, der kan bidrage i stor skala til at imødekomme den hurtigt voksende globale energiefterspørgsel i en kulstofbegrænset verden. Atomkraft var genstand for den første af disse tværfaglige undersøgelser, med rapporten "Future of Nuclear Power" fra 2003 (en opdatering blev offentliggjort i 2009). Serien har også inkluderet en undersøgelse om fremtiden for det nukleare brændselskredsløb. Andre rapporter i serien har fokuseret på kuldioxidbinding, naturgas, elnettet, og solenergi. Disse omfattende rapporter er skrevet af tværfaglige teams af forskere. Forskningen er informeret af et fornemt eksternt rådgivende udvalg.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), et populært websted, der dækker nyheder om MIT-forskning, innovation og undervisning.