Kan små modulære reaktorer afbøde klimaændringer?

Mens verden kæmper med en klimakrise forårsaget af kulstofemissioner fra storstilet afbrænding af fossile brændstoffer, er der fornyet interesse for atomenergi, specielt i den nye generation af små modulære reaktorer.

FN's mellemstatslige panel for klimaændringer (IPCC) forudser i sin sjette vurderingsrapport, udgivet den 9. august, at de globale gennemsnitlige lufttemperaturer kan stige med mere end 1,5 grader Celsius i forhold til førindustrielle niveauer inden 2040. Den seneste rapport bringer nye presserende behov for at skære ned emissioner drastisk.

I henhold til Paris-aftalen fra 2015 er alle lande forpligtet til at sætte mål for at hjælpe med at holde sig inden for 1,5 graders celsius-grænsen og arbejde hen imod et kulstofneutralt mål ved at finde alternativer til kul, olie, naturgas og andre fossile brændstoffer.

Af de mange alternativer vinder små modulære reaktorer – defineret af International Atomic Energy Association som atomreaktorer med en kapacitet på 300 megawatt eller mindre (konventionelle reaktorer producerer 1.000 megawatt eller mere) – for at have minimalt miljømæssigt fodaftryk. De fylder også langt mindre end konventionelle kraftværker eller vind- og solparker, der producerer vedvarende energi.

Nanda Kumar Janardhanan, som underviser i energistudier ved Jawaharlal Nehru University, New Delhi, og driftskoordinator i Sydasien for Institute for Global Environmental Strategies, Japan, siger, at "i modsætning til konventionelle store atomkraftanlæg, som kan tage et årti eller mere for at bygge og blive operationelle, kan små reaktorer være klar på en brøkdel af den tid", da de er små nok til at blive fremstillet på en fabrik og transporteret til driftsstedet.

"Lande, der har brug for ren energiforsyning, kan muligvis bruge små modulære reaktorer som et alternativ til at være afhængige af miljøskadelig termisk energi. Dette er en af ​​de direkte fordele, som det giver i forhold til klimabegrænsning," siger Janardhanan. Efterhånden som efterspørgslen efter brint som brændstof til transport og industri vokser, kan små modulære reaktorer også levere den nødvendige energi til at generere brint, tilføjer han.

"På trods af disse fordele vil den bredere brug af små modulære reaktorer kræve en transformativ ændring af sikkerhedsforanstaltninger for at opbygge offentlig tillid og opnå accept," siger Janardhanan med henvisning til katastrofer som Tjernobyl og Fukushima, "som har ført til anti-nukleare opfattelser. blandt visse samfund eller mennesker."

Nuklear industri rolle

Atomkraft giver mulighed for at nå frem til Paris-aftalens mål, siger World Nuclear Association (WNA). En hvidbog udgivet den 27. maj af WNA antyder, at frygten for risici forbundet med atomkraft har ført til accept af fossile brændstoffer på trods af, at de har forårsaget millioner af for tidlige dødsfald som følge af luftforurening og bidraget til klimaændringer.

Som reaktion på IPCC's sjette vurderingsrapport gentog WNA's generaldirektør Sama Bilbao y León krav i hvidbogen om, at regeringer, regulatorer og industrien arbejder sammen for at fremskynde udbredelsen af ​​nye nukleare projekter, herunder små modulære reaktorer, for at hjælpe med hurtig dekarbonisering.

Karthik Ganesan, stipendiat og forskningsdirektør ved Rådet for energi, miljø og vand i New Delhi, siger, at Asien er en region, hvor atomkraftkapaciteten er stigende. "Udvikling af Asien (Kina, Indien) og udviklet Asien (Korea og Japan), som allerede administrerer store civile atomprogrammer, skal forblive investeret i små modulære reaktorteknologier," siger Ganesan.

"Men for at konceptet med små modulære reaktorer skal lykkes i Asien, skal det opfylde de primære krav om øget sikkerhed, enkelhed i konstruktion og drift og være økonomisk sammenligneligt med konventionelle atomkraftværker," siger Ganesan.

Andre topeksperter er mindre bevidste om udsigterne for, at små modulære reaktorer spiller en væsentlig rolle i dekarboniseringen i løbet af det næste årti.

"Menneskeheden har ikke tid til at investere i små modulære reaktorer - klimaproblemet er påtrængende," siger M. V. Ramana, fysiker ved Nuclear Futures Laboratory, Princeton University, som arbejder med atomkraft i forbindelse med klimaændringer og atomnedrustning .

"Hele forsyningskæder vil skulle etableres, efter at de første små modulære reaktorer er blevet bygget, testet og bevist," siger Ramana til SciDev.Net. "Der er ingen realistisk udsigt til, at det kan gøre et væsentligt indhug i behovet for hurtigt at omstille sig til et kulstoffrit elsystem."

I et papir offentliggjort i juli i Bulletin of the Atomic Scientists Ramana hævder, at atomkraftreaktorer, der genererer nok elektricitet til at bidrage til klimabegrænsning, vil have brug for komplekse teknologier til at kontrollere reaktionerne og håndtere produkter fra radioaktiv fission.

Spredningsrisici

Ramana er også bekymret over, at da små og mellemstore reaktorprojekter typisk involverer klynger af flere små reaktormoduler, er der en øget risiko for nuklear spredning.

"Hver reaktor er en potentiel kilde til plutonium eller beriget uran eller begge dele - jo flere atomreaktorer er, jo større potentiale er der for at fremstille atomvåben. Enhver med adgang til disse materialer er så meget tættere på et atomvåben," siger han. .

Like their larger counterparts, small modular reactors will also produce radioactive nuclear waste, the safe disposal of which is yet to be resolved satisfactorily. Ramana's paper says that the 1982 Nuclear Waste Policy Act in the US envisaged deep geological burial by 1998 but the US government continues to pay billions of dollars in fines for failing to take charge of spent fuel.

Such concerns have not stopped the development of small modular reactors. According to the International Atomic Energy Agency (IAEA), over 70 SMR designs are either under construction or being developed in 18 countries.

The world's first small modular reactor plant, located in Russia's remote Chukotka region, has been operational since 2019 December, while Argentina is developing a 25-megawatt plant, intended for small grids, according to IAEA. A small modular reactor plant in China's Shidao Bay is slated to begin operation in 2021.

India, which has an advanced nuclear power program with an installed capacity of 7,480 megawatts, has plans to develop small modular reactors partly based on its vast reserves of thorium, according to Sunil Ganju, a member of the nuclear controls and planning wing of India's Department of Atomic Energy.

Speaking at a February webinar on small modular reactors, organized by the India Energy Forum, Ganju said a 500-megawatt "protype fast breeder reactor" being developed at Kalpakkam, Tamil Nadu state, could be classified as a small reactor.

According to Janardhanan, the advantage of nuclear power is that it is a mature technology with a proven history of investment of millions of research hours. "The fact that there is hardly any other mature technology available makes it important for clean energy supply."