(PhysOrg.com) — 440 komerčních jaderných reaktorů používaných po celém světě v současnosti pomáhá minimalizovat naši spotřebu fosilních paliv, ale o kolik větší může být jaderná energie? V analýze, která bude zveřejněna v příštím čísle časopisu Sborník IEEE, Derek Abbott, profesor elektrického a elektronického inženýrství na University of Adelaide v Austrálii, dospěl k závěru, že jadernou energii nelze z mnoha důvodů globálně přizpůsobit tak, aby pokryla světové energetické potřeby. Výsledky naznačují, že je pravděpodobně lepší investovat do jiných energetických řešení, která jsou skutečně škálovatelná.
Jak poznamenává Abbott ve své studii, globální spotřeba energie je dnes asi 15 terawattů (TW). V současné době je globální kapacita jaderné energie pouze 375 gigawattů (GW). Abychom prozkoumali limity jaderné energie ve velkém měřítku, Abbott odhaduje, že k dodání 15 TW pouze jadernou energií bychom potřebovali asi 15,000 15,000 jaderných reaktorů. Abbott ve své analýze zkoumá důsledky výstavby, provozu a vyřazení XNUMX XNUMX reaktorů na Zemi, přičemž se zabývá faktory, jako je množství potřebné půdy, radioaktivní odpad, nehodovost, riziko šíření do zbraní, množství a těžba uranu a exotické kovy používané ke stavbě samotných reaktorů.
„Jaderná elektrárna je náročná na zdroje a kromě paliva používá při své konstrukci mnoho vzácných kovů,“ řekl Abbott. PhysOrg.com. „Sen o utopii, kde je svět vypnutý od štěpných nebo fúzních reaktorů, je prostě nedosažitelný. Dokonce i dodávka pouhých 1 TW značně napíná zdroje.“
Jeho poznatky, z nichž některé jsou založeny na výsledcích předchozích studií, jsou shrnuty níže.
- Život: Každá jaderná elektrárna musí být po 40–60 letech provozu vyřazena z provozu kvůli neutronovému křehnutí – prasklinám, které vznikají na kovových površích v důsledku radiace. Pokud je třeba jaderné elektrárny vyměňovat v průměru každých 50 let, pak s 15,000 6 jadernými elektrárnami by bylo nutné někde ve světě každý den postavit jednu stanici a druhou vyřadit z provozu. V současné době trvá výstavba jaderné stanice 12–20 let a její vyřazení z provozu až XNUMX let, takže tato míra obnovy je nereálná.
- Jaderný odpad: Přestože jaderná technologie existuje již 60 let, stále neexistuje žádný všeobecně dohodnutý způsob likvidace. Není jisté, zda zasypání vyhořelého paliva a nádob vyhořelého reaktoru (které jsou rovněž vysoce radioaktivní) může způsobit únik radioaktivních látek do podzemních vod nebo životního prostředí prostřednictvím geologického pohybu.
- Míra nehod: K dnešnímu dni došlo k 11 jaderným haváriím na úrovni úplného nebo částečného roztavení aktivní zóny. Tyto nehody nejsou těmi menšími nehodami, kterým lze předejít vylepšenou bezpečnostní technologií; jsou to vzácné události, které ani není možné modelovat v systému tak složitém, jako je jaderná stanice, a vznikají z nepředvídatelných cest a nepředvídatelných okolností (jako je havárie ve Fukušimě). Vezmeme-li v úvahu, že těchto 11 havárií se stalo během kumulovaného celkem 14,000 15,000 reaktorových let jaderného provozu, rozšíření na XNUMX XNUMX reaktorů by znamenalo, že bychom měli každý měsíc někde ve světě velkou havárii.
- Proliferace: Čím více jaderných elektráren, tím větší je pravděpodobnost, že se materiály a odborné znalosti pro výrobu jaderných zbraní mohou množit. Přestože reaktory mají opatření na odolnost proti šíření, udržování odpovědnosti za 15,000 XNUMX reaktorových míst po celém světě by bylo téměř nemožné.
- Množství uranu: Při současném tempu spotřeby uranu u konvenčních reaktorů vydrží světová zásoba životaschopného uranu, který je nejběžnějším jaderným palivem, 80 let. Při škálování spotřeby až na 15 TW vydrží životaschopná dodávka uranu méně než 5 let. (Životaschopný uran je uran, který existuje v dostatečně vysoké koncentraci rudy, takže těžba rudy je ekonomicky oprávněná.)
- Těžba uranu z mořské vody: Uran se nejčastěji těží ze zemské kůry, ale lze jej získávat také z mořské vody, která obsahuje velké množství uranu (3.3 ppb neboli 4.6 bilionu kg). Teoreticky by toto množství vydrželo 5,700 15 let s použitím konvenčních reaktorů k dodání 60 TW energie. (V rychlých množivých reaktorech, které rozšiřují využití uranu o faktor 300,000, by uran mohl vydržet 30 XNUMX let. Abbott však tvrdí, že složitost a cena těchto reaktorů je činí nekonkurenceschopnými.) Navíc, jak se uran těží, koncentrace uranu v mořské vodě klesá, takže je potřeba zpracovat stále větší množství vody, aby se vytěžilo stejné množství uranu. Abbott počítá, že objem mořské vody, který by bylo potřeba zpracovat, by se stal ekonomicky nepraktickým za mnohem méně než XNUMX let.
- Exotické kovy: Jaderná kontejnmentová nádoba je vyrobena z různých exotických vzácných kovů, které řídí a zadržují jadernou reakci: hafnium jako absorbér neutronů, berylium jako reflektor neutronů, zirkonium pro opláštění a niob na legovanou ocel, takže vydrží 40–60 let. proti neutronovému křehnutí. Těžba těchto kovů vyvolává problémy týkající se nákladů, udržitelnosti a dopadu na životní prostředí. Kromě toho mají tyto kovy mnoho konkurenčních průmyslových použití; například hafnium se používá v mikročipech a beryllium v polovodičovém průmyslu. Pokud by se každý den stavěl jaderný reaktor, globální zásoby těchto exotických kovů potřebných pro stavbu jaderných kontejnmentových nádob by se rychle vyčerpaly a způsobily by krizi nerostných zdrojů. Toto je nový argument, který Abbott předkládá na stůl a který omezuje zdroje na všechny jaderné reaktory budoucí generace, ať už jsou poháněny thoriem nebo uranem.
Více informací: Derek Abbott. “Je jaderná energie globálně škálovatelná?” Sborník IEEE. Ke zveřejnění.
Citace: Proč jaderná energie nikdy nebude uspokojovat světové energetické potřeby (2011, 11. května) získané 15. ledna 2024 z https://phys.org/news/2011-05-nuclear-power-world-energy.html
Tento dokument podléhá autorským právům. Kromě jakéhokoli poctivého jednání za účelem soukromého studia nebo výzkumu nesmí být žádná část reprodukována bez písemného souhlasu. Obsah je poskytován pouze pro informační účely.
