Kada se u ožujku 2011. godine jedna od velikih zemaljskih tektonskih ploča zavukla pod drugu kraj istočne obale Japana, stvorio je snažan potres i započeo cunami s valovima koji dosežu visinu od 20 i više metara. Ova razorna kombinacija ostavila je mrtve na desetke tisuća ljudi i započela nuklearnu krizu kada je morska voda poplavila mjesto nuklearne elektrane Fukushima Daiichi, prekinuvši struju i onesposobivši sigurnosnu opremu.
Posade nisu bile u stanju držati reaktore hladnima, što je dovelo do topljenja goriva, eksplozija vodika i oslobađanja radioaktivnog materijala. Prošlo je više od devet mjeseci prije nego što su vlasti objavile da su reaktori dovedeni u stabilno stanje hladnog gašenja. Pitanja sigurnosti dovela su i do gašenja gotovo svih ostalih nuklearnih elektrana u Japanu.
Događaj u Fukušimi - najgora nuklearna nesreća od Černobila 1986. - bacio je sjenu na atomsku energiju i industrija se nadala za "nuklearnu renesansu". Više od dvije godine kasnije, Japan je ponovno pokrenuo samo dva od 54 nacionalna reaktora, a u Fukušimi i dalje postoje opasnosti dok se radnici bore da spriječe istjecanje radioaktivnih otpadnih voda. Njemačka i Švicarska odlučile su ukinuti nuklearnu energiju, a mnoge druge nacije ponovno ocjenjuju svoje nuklearne ambicije. U lipnju 2011. talijanski su birači na referendumu odbacili nuklearni program svoje zemlje.
Ipak, za svijet koji sve više gubi energiju, nuklearna energija ostaje pouzdan, pouzdan izvor energije bez ugljika i atraktivan način za diverzifikaciju opskrbe energijom i udaljavanje od izvora, uključujući ugljen koji pridonosi klimatskim promjenama. "Trebamo renesansu neke tehnologije koja može zauzeti mjesto ugljena", kaže Per Peterson, profesor nuklearnog inženjerstva na Kalifornijskom sveučilištu u Berkeleyu. Oba ugljena i nuklearne elektrane skupe su za izgradnju, ali mogu pružiti pouzdanu snagu svakodnevno uz relativno male troškove goriva. "Teško je vidjeti kako biste mogli ukloniti ugljen ako ne uvrstite i nuklearni", kaže Peterson.
U globalu, budućnost nuklearne energije sve više leži u Kini i Indiji. "Nuklearna renesansa je u tijeku, ali prvenstveno izvan Sjedinjenih Država", kaže Dan Lipman, izvršni direktor strateških programa dobavljača za industrijsku instituciju za nuklearnu energiju. Sedam od 66 postrojenja koja su u izgradnji širom svijeta nalaze se u Indiji. A Kina je u veljači povezala svoj 17. nuklearni reaktor s elektroenergetskom mrežom.
Priča je više miješana u Sjedinjenim Državama, iako ta zemlja predvodi svijet u proizvodnji nuklearne električne energije. Donedavno su 104 reaktora u 31 državi osiguravali oko 19 posto električne energije u zemlji. Američka uprava za informiranje o energiji predviđa da će novi reaktori do 2025. dodati oko 5, 5 gigavata - usporedivo s gotovo tri Hooverove brane - nuklearnog kapaciteta. Ovog proljeća izgradnja dva nova reaktora započela je prvi put u 30 godina.
No, niske cijene prirodnog plina uzele su zalogaj u prihodima za vlasnike postrojenja. Flota se ovog proljeća spustila na 102 reaktora zbog zatvaranja postrojenja, najnoviji primjer je nuklearna stanica Kewaunee iz Wisconsina, koja je svoj prihod pojela od gipke prirodnim plinom. Zaustavljanje je potaknulo predviđanja da će biti moguće više zatvaranja kada se starije nuklearne elektrane bore za konkurenciju. Duke Energy odbacio je planove za dva nova reaktora u Sjevernoj Karolini i službeno je povukao svoj reaktor Crystal River - izvan dvije godine - na Floridi nakon desetljeća rada, odlučivši se za gašenje, a ne za popravak. Procjene utjecaja na okoliš procjenjuju da prirodni plin i obnovljivi izvori zauzimaju veće kriške rastuće američke energetske pite, ovisno o cijenama i subvencijama.
Nuklearna nesreća 1979. godine na otoku Three Mile u središnjem Pensilvaniji, poput Fukušime, dogodila se u slično vrijeme nuklearnog rasta. U vrijeme černobilske katastrofe, međutim, taj je rast počeo usporavati. Stagnirala je ne samo zbog povećanih briga za sigurnost, već i zbog pada cijena fosilnih goriva u kombinaciji s dugim kašnjenjima, proračunom za baloniranje i visokim troškovima financiranja koji su bili obilježje izgradnje novih postrojenja u 1980-im i 90-ima. Tada se, kao i sada, ekonomija nuklearne pokazala zastrašujućom.
Interes za nuklearnu energiju na kraju je ponovno rasplamsao. Otprilike 2005. godine, kaže Lipman, mnoštvo je čimbenika pokrenulo izgradnju. Gospodarski rast potaknuo je potražnju za električnom energijom, a povijesno nestabilne cijene prirodnog plina bile su u porastu. Zakon o energetskoj politici iz 2005. pružio je garancije za zajmove i druge poticaje za nove nuklearne elektrane, a potražnja za električnom energijom u jugoistočnim državama - posebno na Floridi - „rasla je poput gangbustera“, kaže. Osim toga, na trenutak se činilo da bi klimatska regulacija mogla ugljiku povećati potrošnju energije.
Vrijeme je bilo savršeno. "Mlađa generacija [je] zaboravila ili nije živjela kroz Ostrvo Tri milje i Černobil", kaže Edwin Lyman, stariji znanstvenik u Globalnom programu sigurnosti pri Uniji zabrinutih znanstvenika u Washingtonu, DC
Dok su se neki Amerikanci zagrijavali na ideju o povećanju nuklearne energije, javnost ostaje podijeljena po tom pitanju. Pet mjeseci prije katastrofe u Fukušimi, 47 posto Amerikanaca koje je istraživao istraživački centar Pew podržavalo je sve veću uporabu nuklearne energije. Odmah nakon krize podrška je pala na 39 posto, ali mišljenja su se od tada donekle smanjila.
Preosjetljivija javnost može otvoriti vrata za sada samo za nuklearnu energiju. "Nisu mogli zaobići ekonomska pitanja nuklearne energije, čak ni prije nego što se Fukushima dogodila", kaže Lyman. Kriza 2011. u Japanu "bacila je još jedan majmunski ključ u djela".
Nuklearna energija ponekad se promovira kao važno oružje u borbi protiv klimatskih promjena, ali "razina upotrebe nuklearne energije koja bi vam bila potrebna tijekom sljedećih nekoliko desetljeća da ispustite emisiju globalnog zagrijavanja bila bi tako ogromna, to jednostavno nije izvedivo, "Kaže Lyman.
A nakon Fukušime sigurnost je opet briga. Berkeley's Peterson, među lekcijama za izlazak iz katastrofe, mora se pripremiti za nevjerojatne redoslijede događaja. Nakon 11. rujna, Komisija za nuklearnu regulaciju, odgovorna za regulaciju nuklearne industrije SAD-a, počela je ispitivati previdjene, ako ne i nevjerojatne, prijetnje raširene štete - pitanja poput "što bismo učinili kada bi teroristi oteli avion i odlučili letjeti njime u američku nuklearnu postrojenje ", kaže Peterson." NRC je gledao štetu koja bi se dogodila sigurnosnim sustavima postrojenja u takvom scenariju, kaže on, i sada zahtijeva da postrojenja nabave prijenosnu opremu za hitne slučajeve kao rezervu.
Ono što nije obračunato bila je mogućnost da se jedan događaj ili kombinacija prirodnih opasnosti sruši više reaktora u postrojenju, a svaki od njih zahtijeva hitnu reakciju i napore obučenog osoblja. Više od trećine nuklearnih elektrana u Sjedinjenim Državama trenutno ima dva ili više reaktora. Pa ipak, planovi za reagiranje u hitnim situacijama omogućili su samo jedan neuspjeh. "U SAD-u smo uvijek bili spremni da se to dogodi jednoj od jedinica", kaže Joe Pollock, potpredsjednik nuklearnih operacija Instituta za nuklearnu energiju. "Moramo biti u stanju da se bavimo sa svim jedinicama istovremeno u svim našim planovima i pripremama."
Pollock kaže da su nuklearne elektrane u SAD-u sada bolje opremljene za hitne slučajeve, ali kritičari kažu da reforme nisu dovoljno napredovale. Savez zabrinutih znanstvenika upozorio je da bi se mnogim reaktorima u Sjedinjenim Državama moglo dogoditi daleko gore nego Fukushima Daiichi u slučaju kvara na rashladnom sustavu, jer su njihovi rezervoari za potrošeno gorivo gušće pakirani i teže ih je održavati u hladnom. Skupina tvrdi da bi postrojenja trebala biti u stanju izdržati 24-satno zatamnjenje stanica bez pribjegavanja prijenosnoj opremi, umjesto osam sati koje preporučuje, iako nije potrebno, radna skupina NRC-a, organizirana kao odgovor na Fukušimu, i one bi trebale biti spremne da funkcioniraju cijeli tjedan bez podrške izvan mjesta, za razliku od samo tri dana.
Noviji reaktori sa pasivnim sustavima hlađenja, poput Westinghouseovog AP1000, pokazuju korake prema poboljšanoj sigurnosti. Umjesto pumpi i dizelskih agregata, AP1000 koristi prirodnu konvekciju, gravitaciju i isparavanje vode kako bi se spriječilo pregrijavanje i nagomilavanje tlaka bez potrebe za vanjskom snagom ili čak radom radnika. Dizajniran je da izdrži 72 sata potpunog nestanka stanica. Četiri reaktora AP1000 u izgradnji su u Kini, a dvije jedinice planirane su za VC Ljetnu nuklearnu elektranu u Južnoj Karolini.
Čak je i u ovom naprednom modelu Westinghouse uspio identificirati potencijalna područja za poboljšanje nakon nesreće u Fukušimi. Lipman kaže da se tvrtka "vratila i pregledala dizajn vrlo značajno da bi se vidjele kakve promjene je potrebno izvršiti", razgovarajući o promjenama dizajna, poput postavljanja baterija na višu ili ugradnju vodonepropusnih vrata za otpornost na poplavu. Ipak, tvrtka je zaključila da AP1000 bi mogao podnijeti događaj sličan onome koji je osakatio Fukushima Daiichi.
Budući nuklearni reaktori mogu smanjiti brojne izazove troškova i sigurnosti povezane s današnjim gigantima od 1000 megavata. Američko Ministarstvo energetike ima ambiciozan cilj da vidi tehnologiju za manje, samostalne i uglavnom tvornički izgrađene reaktore, raspoređene u sljedećem desetljeću. Poznate kao mali modularni reaktori, ili SMRs, ove mini nuklearne elektrane imale bi električnu snagu manju od 300 megavata i bile bi dovoljno kompaktne za isporuku željeznicom ili kamionom. Istraživači već rade na desecima različitih koncepata širom svijeta.
Jedna obećavajuća vrsta poznata je kao integralni vodeni reaktor pod pritiskom. Nazvavši mPower, ovaj model tvrtke za nuklearnu opremu Babcock & Wilcox zahtijeva par modula ekvivalentnih 180 megavata koji mogu raditi četiri godine bez dolijevanja goriva - dvostruko duže od današnjih reaktora. I oni su dovoljno mali da potencijalno mogu koristiti postojeću infrastrukturu u starećim postrojenjima ugljena, povećavajući mogućnost davanja novih, nuklearnih pogona, uglenskim postrojenjima iz 1950-ih godina nakon umirovljenja. Procijenjeni troškovi za implementaciju SMR-a kreću se u rasponu od 800 milijuna do 2 milijarde dolara po jedinici - što je otprilike petinu troškova velikih reaktora.
"Stvarno je puno lakše oblikovati sigurne, male reaktore", kaže Peterson. Kod velikih reaktora postoji opasnost od razvijanja "vrućih žarišta" u gorivu. "Jednom kada se gorivo ošteti, hladi se i teže, pa se šteta može proširiti", objašnjava Peterson. Dobro dizajnirani manji reaktori koji mogu izbjeći ovaj problem, a možda čak i umanjiti potrebu za vanjskom opremom i pogrešnim ljudskim donošenjem odluka u vrijeme krize, mogu biti "intrinzično sigurniji", kaže on. Međutim, stupanj do kojeg mali modularni reaktori mogu poboljšati sigurnost u stvarnom korištenju ostaje neizvjestan.
Nisu zagarantovane ni troškovne prednosti. "Povijest nuklearne energije pokrenula je reaktore da postanu sve veći i veći", kako bi iskoristili ekonomiju razmjera, kaže Lyman. "Ako ćete male reaktore učiniti konkurentnim velikim reaktorima, morate smanjiti operativne troškove. Trebate smanjiti troškove rada na način koji je neodgovoran. Dokazano je da je sigurno smanjiti broj operateri [i] sigurnosno osoblje i dalje održavaju sigurnost. " Moguće je napraviti mali reaktor sigurnijim od većeg reaktora, dodaje, "ali to se neće dogoditi automatski".
Za svaku inovativnu tehnologiju koja bi mogla zamijeniti ili naslijediti današnje reaktore, pred nama je dug put. "Čak i najbolje proučavane biljke imaju puno misterija", kaže Lyman. Pokušaj post-Fukušime da se pomno prouče te nepoznanice i ukloni nepotreban rizik možda je previše kratak da bi se postigla trajna promjena. Ovaj put, Lyman kaže, "bilo bi to lijepo ako bi se dogodile promjene prije udara katastrofe. "
