Почему атомная энергия нужна в энергетическом балансе

Возобновляемые источники энергии имеют свое место. Но ядерная энергия заслуживает большего, чем антиядерные предрассудки и страхи, которые её преследуют

Многие защитники окружающей среды выступают против ядерной энергетики, ссылаясь на ее опасность и сложность захоронения радиоактивных отходов. Но лауреат Пулитцеровской премии утверждает, что ядерная энергия безопаснее большинства источников энергии и ее присутствие необходимо, если мир надеется радикально сократить выбросы углерода.

В конце 16-го века, когда растущие цены на дрова вынуждали простых лондонцев неохотно переходить на уголь, елизаветинские проповедники протестовали против топлива, которое они считали буквально экскрементами дьявола. В конце концов, уголь был черным, грязным, находился в слоях под землей - вниз к аду в центре земли - и сильно пах серой, когда горел. Переход на уголь в домах, в которых обычно не было дымоходов, был достаточно сложным. Откровенное осуждение духовенством, хотя и безусловно оправданное с экологической точки зрения, еще более усложнило и задержало своевременное решение насущной проблемы энергоснабжения.

Для слишком многих экологов, озабоченных глобальным потеплением, ядерная энергия - это экскременты сегодняшнего дьявола. Они осуждают его за производство и использование радиоактивного топлива и за предполагаемую проблему утилизации его отходов. По некоторому мнению, осуждение этого эффективного, низкоуглеродного источника энергии неуместно. Ядерная энергия не только является экскрементом дьявола, но и может быть одним из основных компонентов нашего спасения в более горячем, более разрушительном с точки зрения метеорологии мира.

Как и все источники энергии, ядерная энергетика имеет свои преимущества и недостатки. Каковы преимущества ядерной энергетики? Прежде всего, поскольку производство энергии происходит посредством ядерного деления, а не химического сжигания, оно генерирует электроэнергию с базовой нагрузкой без выброса углерода, зловещего элемента глобального потепления.

Переход с угля на природный газ является шагом к обезуглероживанию, так как при сжигании природного газа образуется в два раза меньше углекислого газа, чем при сжигании угля. Но переход с угля на атомную энергию обезуглероживает производство энергии радикально, поскольку атомные электростанции выделяют парниковые газы только в результате вспомогательного использования ископаемого топлива при строительстве, добыче, переработке топлива, обслуживании и выводе электростанции из эксплуатации - примерно столько же, сколько при использовании солнечной энергии.

Во-вторых, атомные электростанции работают при гораздо более высоких коэффициентах мощности, чем возобновляемые источники энергии или ископаемое топливо. Коэффициент мощности - это показатель того, какой процент времени электростанция фактически производит энергию. Это проблема для всех источников энергии с перебоями в поставках. Солнце не всегда светит, ветер не дует, вода не проходит сквозь турбины плотины.

В Соединенных Штатах в 2016 году атомные электростанции, которые производили почти 20 процентов электроэнергии страны, имели средний коэффициент мощности 92,3 процента, то есть они работали на полной мощности 336 из 365 дней в году (в течение остальных 29 дней проводилось техническое обслуживание).

В отличие от этого, гидроэлектростанции США вырабатывали электроэнергию в течение 38,2 процентов времени (138 дней в году), ветряные турбины - 34,5 процента (127 дней) и солнечные электросети - только 25,1 процента (92 дня). Даже электростанции, работающие на угле или природном газе, вырабатывают электроэнергию только половину времени по таким причинам, как стоимость топлива, сезонные и ночные колебания спроса. Ядерная энергетика - явный победитель по надежности бесперебойных поставок.

В-третьих, как ни странно, ядерная энергия выделяет меньше радиации в окружающую среду, чем любой другой крупный источник энергии. Это утверждение покажется парадоксальным для многих читателей, поскольку мало известно, что неядерные источники энергии тоже выделяют некоторое количество радиации в окружающую среду.

В большей степени это относится к углю, минералу земной коры, в котором содержится значительное количество радиоактивных элементов - урана и тория. Сжигание угля газифицирует его органические материалы, концентрируя минеральные компоненты в оставшиеся отходы, называемые летучей золой. В мире сжигается так много угля и производится столько летучей золы, что уголь на самом деле является основным источником радиоактивных выбросов в окружающую среду.

В начале 1950-х годов, когда Комиссия по атомной энергии США посчитала, что руд с высоким содержанием урана внутри страны не хватает, она рассматривала в качестве источника возможность извлечения урана для ядерного оружия из обильных запасов летучей золы от сжигания угля.

В 2007 году Китай начал изучать такую добычу, собрав около 5,3 миллиона метрических тонн бурой угольной летучей золы в Юньнани. Китайская зола в среднем содержит около 0,18 кг триоксида октоксида (U3O8), соединения урана, на метрическую тонну. Венгрия и Южная Африка также изучают возможность извлечения урана из угольной летучей золы.

Каковы ядерные недостатки? По мнению общественности, существует два аспекта, оба из которых связаны с радиацией: риск аварий и вопрос утилизации ядерных отходов.

С момента появления коммерческой ядерной энергии в середине 1950-х годов произошли три крупномасштабные аварии с участием ядерных энергетических реакторов: Три-Майл-Айленд в Пенсильвании, Чернобыль в СССР и Фукусима в Японии.

Частичное обрушение реактора на Три-Майл-Айленде в марте 1979 года, ставшее катастрофой для владельцев завода в Пенсильвании, послужило выбросу минимального количества радиации в окружающую среду. По данным Комиссии по ядерному регулированию США:

«По оценкам, около 2 миллионов человек вокруг TMI-2 во время аварии получили среднюю дозу облучения всего на 1 миллирем выше обычной фоновой дозы. Чтобы поместить это в контекст, облучение от рентгеновских снимков грудной клетки составляет около 6 миллирем, а естественная радиоактивная фоновая доза для данного района составляет около 100-125 миллирем в год… Несмотря на серьезное повреждение реактора, фактический выброс оказал незначительное влияние на физическое здоровье людей или окружающую среду".

Взрыв и последующий пожар в большом реакторе с водяным охлаждением и графитовым замедлителем в Чернобыле 1986 года стал крупнейшей ядерной аварией в истории. Двадцать девять работников по оказанию помощи при стихийных бедствиях умерли от острого радиационного облучения сразу же после аварии.

В последующие три десятилетия НКДАР ООН - Научный комитет Организации Объединенных Наций по воздействию атомной радиации, в состав которого входят ведущие ученые из 27 государств-членов, - регулярно наблюдал и сообщал о последствиях чернобыльской аварии для здоровья.

Он не выявил никаких долгосрочных последствий для здоровья населения, пострадавшего от чернобыльских выбросов, за исключением случаев рака щитовидной железы у жителей Беларуси, Украины и западной части России, которые были детьми или подростками на момент аварии, которые пили молоко, загрязненное 131 йодом, и которые не были эвакуированы.

К 2008 году НКДАР ООН зарегистрировала около 6 500 случаев заболевания раком щитовидной железы в Чернобыльской области с 15 смертельными исходами. Распространенность этого вида рака резко возросла с 1991 по 1995 год, что исследователи связывают главным образом с радиационным облучением.

«Средние эффективные дозы» радиации из Чернобыля, как заключили в НКДАР ООН , «из-за внешнего и внутреннего облучения, полученного населением за 1986-2005 гг., [составили] около 30 мЗв для эвакуированных, 1 мЗв для жителей из бывшего Советского Союза и 0,3 мЗв для населения остальной части Европы».

Зиверт - это мера радиационного облучения, миллизиверт - одна тысячная зиверта. Житель США получает среднюю фоновую дозу радиации, без учета радона, около 1 мЗв в год.

Приведенная здесь статистика чернобыльских облучений настолько мала, что тем, кто следил за широким освещением аварии и ее последствий в СМИ, они должны казаться намеренно минимизированными. Тем не менее, они являются рецензируемым продуктом обширного исследования международного научного агентства ООН.

Это указывает на то, что даже самая страшная авария на атомной электростанции - полное расплавление и сгорание радиоактивного топлива - была гораздо менее разрушительной, чем другие крупные промышленные аварии за последнее столетие.

Назовем только два: Бхопал, в Индии, где сразу погибли по меньшей мере 3800 человек, и еще многие тысячи заболели, когда 40 тонн метилизоцианатного газа просочилось с завода пестицидов и провинция Хэнань в Китае, где утонули как минимум 26000 человек после аварии крупной гидроэлектростанции.

«Измерено, как число ранних смертей на единицу электроэнергии, произведенных на Чернобыльской АЭС (9 лет эксплуатации, общее производство электроэнергии 36 ГВт-год, 31 ранняя смерть), дает 0,86 смерти/ГВт-год)», - говорит Збигнев Яворовский, врач и бывший Председатель НКДАР ООН. «Этот показатель ниже среднего уровня смертности от [аварий с участием] большинства других источников энергии. Например, показатель чернобыльской аварии в девять раз ниже, чем смертность от сжижения газа ... и в 47 раз ниже, чем от гидроэлектростанций».

Авария в Японии на Фукусима-дайити в марте 2011 года последовала за сильным землетрясением и цунами. Цунами затопило системы электропитания и охлаждения трех энергетических реакторов, заставив их расплавиться и взорваться, нарушив условия их эксплуатации.

Хотя 154 000 японских граждан были эвакуированы из 12-мильной зоны отчуждения вокруг электростанции, радиационное воздействие за пределами территории станции было ограниченным. Согласно отчету, представленным Международным агентством по атомной энергии в июне 2011 года:

«Никаких вредных последствий для здоровья не было обнаружено у 195 345 жителей, проживающих в непосредственной близости от завода, которые были обследованы к концу мая 2011 года. Все 1080 детей, прошедших обследование, касающихся воздействия излучения на щитовидную железу, показали результаты в безопасных пределах. К декабрю государственные санитарные проверки, коснувшиеся около 1700 жителей, которые были эвакуированы из трех муниципалитетов, показали, что две трети получили дозу внешнего облучения в международных пределах нормы 1 мЗв/год, 98 процентов были ниже 5 мЗв/год, и 10 человек подверглись воздействию более 10 мЗв… [Там] не было никакого крупного массового облучения, не говоря уже о смертельных случаях от радиации».

Утилизация ядерных отходов, хотя и остается постоянной политической темой в США, больше не является технологической проблемой. Большая часть отработавшего топлива США, более 90 процентов которого можно было бы переработать для увеличения производства ядерной энергии на сотни лет, в настоящее время безопасно хранится в непроницаемых бетонных и стальных сухих резервуарах, и его излучение медленно снижается.

Пилотный завод по утилизации отходов США (WIPP) вблизи Карлсбада, штат Нью-Мексико, в настоящее время хранит низкоактивные и трансурановые военные отходы в толще кристаллической соли толщиной 2 километра, остатках древнего моря. Соляная формация простирается от юга Нью-Мексико вплоть до северо-востока до юго-западного Канзаса. Она может легко вместить ядерные отходы всего мира в течение следующей тысячи лет.

Финляндия еще сильнее продвинулась в создании постоянного хранилища, находящегося в гранитной породе на глубине 400 метров под Олкилуото, острова в Балтийском море у западного побережья страны. Предполагается начать постоянное хранение отходов в 2023 году.

Последняя жалоба на ядерную энергетику заключается в том, что она стоит слишком дорого. Вопрос о том, будет ли ядерная энергетика слишком дорогой, в конечном итоге будет зависеть от рынков, но нет никаких сомнений в том, что полный учет внешних затрат различных энергетических систем приведет к тому, что ядерная энергия будет дешевле, чем уголь или природный газ.

Ядерная энергетика - не единственный ответ на угрозу глобального потепления в мировом масштабе. Возобновляемые источники энергии имеют свое место. Но ядерная энергия заслуживает большего, чем антиядерные предрассудки и страхи, которые её преследуют. Это не версия экскрементов дьявола в 21 веке. Это ценная, даже незаменимая часть решения самой большой энергетической проблемы в истории человечества.

Источник: Richard Rhodes. Why Nuclear Power Must Be Part of the Energy Solution