Utfordringene til krig og klima

Den britiske statsministeren sa i forrige uke at han kan vurdere å gå over til atomkraft for å kompensere for stigende priser på naturgass, som har økt med rundt 150 % i Europa siden starten av krigen i Ukraina. Denne prisøkningen er mer enn det dobbelte.

Dette vil også støtte Storbritannias sterke klimaholdning med netto-null-utslipp av klimagasser (GHG) - fordi kjernekraft leverer grønn energi. Det er imidlertid ikke så rent på andre måter – se nedenfor.

Men høyenergiland har gått bort fra atomkraft og mot naturgass. Bloomberg Green Newsletter sa at Tysklands atomkraftproduksjon i 2021 var 60 % lavere enn toppen, Storbritannias var 50 % lavere, og Japans var 87 % lavere.

Mens krigen raste i Ukraina, antydet en observatør at Tyskland, hvis de står overfor en gassnød, kan gjenåpne atomkraftverk som var lagt i møll. Tyskland importerer 49 % av gassen fra Russland.

Berettiger kjernekraft et nytt utseende som et alternativ til naturgassenergi og som en måte å dekarbonisere verden på?

Naturgass versus kjernekraft i Europa.

Hvis Russland skrudde av hovedrørledningen til Tyskland, Nordstream 1, hvordan kunne Tyskland og andre europeiske land erstattet gassen? Den nye rørlednings-tvillingen, Nordstream 2, vil ikke hjelpe fordi den nylig ble stengt av Tyskland, med henvisning til Ukraina-krigen, før den i det hele tatt begynte å strømme gass fra Russland.

En løsning ville være å øke importen av LNG til Europa av ledende eksportører Australia, Qatar og USA. Trenger bare flere eksportterminaler og flere av de spesialiserte LNG-lasttankskipene.

Er kjernekraft et alternativ for å erstatte naturgassenergi? Ikke lett, fordi 28 av 34 land i Europa i 2020 forbrukte mer naturgassenergi enn kjernekraft.

Tyskland konsumerte 2.6 Exajoule (EJ) mer energi fra gass enn fra atomkraft. De neste største forskjellene er Italia (2.4 EJ) og Storbritannia (2.2 EJ).

De fleste land er mer avhengige av naturgass enn de er av atomkraft. Frankrike er det eneste store unntaket fordi 37 % av Frankrikes elektrisitet leveres av kjernekraftverk – forbrukt kjernekraft er betydelig mer enn naturgass (1.7 EJ mer).

Klimasynspunkt.

Naturgass er et fossilt brensel, med mindre det er hentet fra avfall. Mange har hevdet at gass vil være et brodrivstoff i overgangen til fornybar, fordi den brenner dobbelt så rent som kull og olje. For eksempel olje-major bp'ene Energy Outlook 2020 postulerte fremtidsscenarier der gass ville være det dominerende fossile brenselet som trengs for å nå netto-null innen 2050, men dette ville bare være halvparten av mengden energi som kommer fra vind, sol og vann.

Men å skru opp noen atomkraftverk vil absolutt bidra til å redusere klimagassutslippene og redusere avhengigheten av gass- og kullkraftverk.

Bill Gates legger til et annet positivt for kjernekraft. I boken hans Hvordan unngå en klimakatastrofeGates sier at for hvert pund konstruksjonsmateriale gir en atomreaktor mye mer energi enn tradisjonell fornybar energi. Sol-, vann- og vindsystemer krever 10-15 ganger mer betong og stål enn å bygge en atomreaktor, for samme enhet produsert energi. Dette er en stor sak, sier han, fordi det er mye klimagassutslipp når produksjon disse betong- og stålmaterialene.

Hva skal til for å erstatte all Europas naturgass med kjernekraft? Ett anslag er 50-150 nye kjernekraftverk. Hvis gjennomsnittet over 34 land, ville dette bety at hvert land måtte bygge omtrent 1-4 atomkraftverk. Kanskje dette er mulig innen 2050, men de omstridte spørsmålene som er diskutert nedenfor vil gjøre det svært usannsynlig.

Omstridte atomspørsmål.

To store problemer er at en atomreaktor tar lang tid å tillate, regulere og bygge, og den er også dyr og vanligvis over budsjett. Sammenlign dette med vind og sol og fornybare batterier som blir billigere hele tiden.

For det andre er brukt kjernebrensel radioaktivt og det er fryktelig vanskelig å være sikker på at underjordisk lagring vil være trygg i lang tid. Selv om bare en liten del av atomavfallet er langlivet og svært radioaktivt (3 % av totalen), må dette separeres og isoleres, vanligvis ved dyp geologisk lagring, i titusenvis av år.

Som sidefelt er lagring av atomavfall i USA en overbevisende problemstilling. Avfallet kjernebrensel i USA finnes i 33 forskjellige stater hvor det er lagret på 75 steder. Avfallet vokser med 2,000 tonn hvert år og det enorme ansvaret nærmer seg 30 milliarder dollar.

En midlertidig løsning er foreslått for lagring på to steder: en i New Mexico kalt Holtec og en i Texas kalt ISP. Begge disse vil ligge i Perm-bassenget, men er kontroversielle delvis på grunn av et økende antall jordskjelv. Et nytt lovforslag i det amerikanske senatet har blitt foreslått for å stoppe dette.

Små modulære reaktorer.

En SMR er en liten modulær reaktor som minimerer det første problemet ovenfra - lang tid på å tillate, regulere og bygge et kjernekraftverk. En SMR produserer vanligvis 300 MW elektrisitet, og er designet for å bygges i en fabrikk. En slik reaktor kan drive over 200,000 50 hjem. Det finnes over XNUMX forskjellige design for SMR-er.

DOE har brukt mer enn 1.2 milliarder dollar på SMR-er til dags dato, og ønsker nå å gi selskaper som NuScale minst 5.5 milliarder dollar mer til å utvikle og demonstrere SMR-design i løpet av det neste tiåret. Praktisk anvendelse er trolig 10-20 år unna.

Hvor snart kjernefysisk fusjon?

Fusjon av hydrogen frigjør en overdreven mengde energi, som har blitt demonstrert av hydrogenbomber som lyste opp Stillehavet på 1950-tallet. I en felles europeisk virksomhet kalt JET i Oxfordshire, Storbritannia, inneholder en diger smultringformet magnet plasma som varmes opp til en ultrahøy temperatur på 100 millioner grader.

Teamet kunngjorde nylig at de har doblet fusjonsenergien som produseres, et stort skritt fremover. Fusjonen av hydrogen fortsatte i omtrent 5 sekunder – et stort fremskritt i forhold til tidligere tester. Plasmaet inne i smultringmagneten etterlignet forholdene i solens indre i disse 5 sekundene. Fusjon er selvfølgelig kilden til solens energi.

Det neste trinnet vil skje i et større og bedre laboratorium i Frankrike kalt Iter, som forventes å starte opp i 2035. Attraksjonen er at 1 pund fusjonsdrivstoff vil generere mer enn 10 millioner ganger energien til 1 pund kull, olje eller gass. Men kommersiell anvendelse av fusjon er flere tiår unna, så det er ikke en løsning for klimaendringer før 2050.

Veien videre.

Kjernekraft er ren energi og anlegg er kompakte sammenlignet med arealer med vindparker, men er dyrere. Atomkraft slipper også ut mye mindre klimagasser når man produserer materialer som betong og stål som brukes til å bygge en atomreaktor. Nuclear har også en stor sikkerhetsrekord bortsett fra Tsjernobyl i 1986. Fukushima i 2011 var skremmende, men ingen liv gikk tapt.

Men bekymringene nevnt ovenfor betyr at kjernekraft ikke er en praktisk løsning for å erstatte naturgass i Europa hvis prisen fortsetter å stige eller hvis krigsrelaterte sanksjoner eller tilbakebetaling av sanksjoner fører til stenging av gassstrømmen fra Russland.

Det er også usannsynlig at kjernekraft kan gi et stort bidrag til å lette globale klimagassutslipp, siden det bare bidro 4.4 % av det globale energiforbruket i 2020. Tillatelsene, forskriftene, byggingen og utgiftene til nybyggede atomkraftverk er bare for mye. Og startstreken er for langt tilbake for de fleste europeiske land - forbruket av kjernefysisk energi er bare 6.7 % i Storbritannia, 4.9 % i Tyskland og 8.6 % i USA – med mindre atomreaktorer med mothatt kan gjenoppstå raskt.