С точки зрения производства энергии человечество в настоящее время стоит на пороге истории. Человечество подошло к тому моменту, когда ему необходимо принять конкретные решения о том, как обеспечить, примерно, восемь миллиардов человек электроэнергией, достаточной для работы на каждом континенте. Вдобавок ко всему, рост популярности электромобилей, означает, что довольно скоро глобальный спрос на электроэнергию будет только расти в геометрической прогрессии.
Поскольку к середине следующего десятилетия мировой автомобильный сектор должен стать полностью электрическим, ядерная энергетика становится приоритетным направлением, т.к. превосходит остальные по абсолютному уровню мощности, которую она может производить. Но с учетом резкого разделения общественных настроений на проядерную и антиядерную, стремление к всеобъемлющему переходу на ядерную энергетику по всему миру будет тяжелой битвой во всех смыслах. Сектор атомной энергетики в 2023 года существенно отличается от того, каким он был во времена Три-Майл-Айленда или Чернобыля. Сейчас отрасль изобилует мощными, ультрасовременными ядерными реакторами, разработанными для удовлетворения потребностей будущих энергосистем, одновременно решая проблемы безопасности.
Но чтобы понять, почему дороги, забитые до краев электромобилями, могут стать хорошим предзнаменованием для ядерной энергетики в долгосрочной перспективе, нам нужно понять, сколько энергии потребуется экосистеме полностью электрических транспортных средств, чтобы не развалиться. Начнем с того, что американцы потребили колоссальные 142,8 миллиарда галлонов бензина в 2019 году. Если предположить, что каждый галлон бензина равен 33,7 кВт * ч, как заявлено Агентством по охране окружающей среды США, это будет означать, что примерно 300 миллионам легковых и грузовых автомобилей, которые в настоящее время находятся на дорогах Америки, потребуется около 4800 миллиардов кВт * ч энергии.
Хотя, по оценкам EPA, зарядка электромобиля обходится на 20-50 процентов дешевле, чем заправка эквивалентного топливного бака, огромная емкость батарей электромобилей высокого класса в сочетании с пропорционально большим количеством времени, которое североамериканцы проводят за рулем, означает, что выработка энергии, необходимая для поддержания полностью электрической автомобильной сети, все равно будет астрономической. Трудно предсказать, сколько еще энергии потребуется для питания такой энергосистемы.
Однако Министерство энергетики США считает, что для поддержания парка электромобилей, в течение года, потребуется от 800 до 1900 миллиардов кВт * ч энергии, или на 20-50 процентов больше, чем сегодня. Такой уровень увеличения выходной мощности не может быть удовлетворен одними солнечными фермами и ветряными турбинами. Фактически, большая часть этой энергии, будет поступать от электростанций, работающих на ископаемом топливе. Существует только одна форма производства энергии без использования углерода, позволяющая надеяться на удовлетворение потребности в электроэнергии, и это ядерная энергетика.
Будь то традиционное ядерное деление или передовые достижения в области ядерного синтеза, есть все основания полагать, что ядерная энергия может стать путём к низкоуглеродному энергетическому будущему, в котором доминируют электромобили, нуждающиеся в подзарядке. Только в США в настоящее время эксплуатируется 93 ядерных реактора в 23 штатах.
Следует сказать, что на эти почти 100-сильные ядерные реакторы приходится чуть менее 20 процентов общего производства энергии в США. Но могут ли более совершенные, безопасные и мощные реакторы изменить ситуацию в ближайшем будущем? Некоторые утверждают, что это уже произошло. Вы видите, что все ядерные реакторы, построенные до середины 1990-х годов, представляют собой второе поколение коммерческих реакторов. Будь то кипящие реакторы General Electric на АЭС “Фукусима-Дайити” или РБМК, вышедший из строя в Чернобыле, они оба относятся к этой широкой категории ядерных объектов, построенных в период с конца 1960-х по начало 90-х годов.
Первыми ядерными реакторами третьего поколения, которые вышли на полномасштабную коммерческую эксплуатацию, были два усовершенствованных реактора GE Hitachi на кипящей воде (ABWR) на атомной электростанции Касивадзаки-Карива в префектуре Ниигата, Япония, в 1996 и 1997 годах. По всему миру ведущие компании в области производства энергии, такие как General Electric и Westinghouse в США, Candu Energy Inc. в Канаде, Mitsubishi и Toshiba в Японии, а также различные российские и китайские энергетические конгломераты, контролируемые государством, построили, по данным Всемирной ядерной ассоциации, еще дюжину реакторов gen-III.
Благодаря способности генерировать большое количество ядерного деления с помощью относительно небольшого количества делящегося топлива расширение глобальных энергосистем с реакторами поколения III может способствовать глобальному переходу на зарядку электромобилей без ущерба для энергии в других областях. Их потенциальная масштабируемость вплоть до крошечных реакторов, которые легко помещаются на обычном складе, как в случае с eVinci от Westinghouse, выводит потенциальные парки небольших реакторов, работающих параллельно, в сферу жизнеспособности. В таких городах, как Лондон, Нью-Йорк или Лос-Анджелес, где миллионы электромобилей вскоре будут заряжаться одновременно, распространение таких ядерных реакторов в ближайшем будущем было бы долгожданным знаком, тем более что стоимость бензина неизбежно выйдет из-под контроля достаточно скоро.
Но в то время как различные европейские страны, такие как Франция и Великобритания, а также штаты США, такие как Иллинойс и Пенсильвания, полностью приняли ядерную энергию близко к сердцу, у их соседей часто совершенно иная история. По ту сторону границы, в Германии и Италии, два государства в значительной степени отказались от своих гражданских программ в области атомной энергетики. Последний действующий реактор ядерного деления в Германии был остановлен в апреле 2023 года, а в 12 штатах США действуют моратории на строительство новых реакторных площадок, включая Калифорнию, Коннектикут и Нью-Йорк. Во многих случаях во главе этого законодательства стоит растущее общественное мнение против потенциальных площадок для ядерных реакторов в их собственных районах.
Но это те же самые опасения за безопасность со стороны общественности, которые современные реакторы деления стремятся преодолеть своими инновационными разработками. Быстрое развитие делящегося топлива, когда требуется лишь небольшая часть количества топлива по сравнению со старыми реакторами, снижает риск крупных неконтролируемых расплавов, выбрасывающих тонны радиоактивного материала в атмосферу во время чрезвычайной ситуации. В последние годы были внедрены дополнительные способы решения распространенных проблем, таких как положительный коэффициент пустоты чернобыльских реакторов РБМК. Несмотря на аварии, вызванные стихийными бедствиями, такими как Фукусима, с 1986 года не было ни одной крупной ядерной аварии, вызванной исключительно человеческой ошибкой.
В условиях, когда страны-производители нефти и природного газа в мире бросают все силы, как никогда раньше, правительствам, которые когда-то отвернулись от ядерной энергии, может потребоваться изменить курс, поскольку постоянно растущее количество электромобилей доводит местные энергосистемы до предела. Но даже помимо простого сосредоточения внимания на электромобилях, еще более насущные проблемы, такие как отопление и кондиционирование воздуха во время все более экстремальных зим и лета в Северном полушарии, вскоре потребуют энергии, которую реально может обеспечить только ядерное деление без выделения углерода.
В современном мире, где глубоко консервативный нефтехимический энергетический сектор делит недвижимость с репертуаром методов производства возобновляемой энергии, которые могут удовлетворить спрос только при совместном использовании, справедливо сказать, что включение ядерной энергии в ту же картину, что и ветряных турбин и гидроэлектроэнергии, является хорошим предзнаменованием для того, чтобы представить конкретный путь отказа от глобальной зависимости от конечного использования ископаемого топлива. Для некоторых людей это может показаться тривиальным изменением семантики, но эти различия имеют значение, когда будущее человечества зависит от представления действенных решений по долгосрочному отказу от природного газа, угля и нефти.
В конце концов, более насущный вопрос заключается в том, смягчат ли люди, которые когда-то отвергали ядерную энергию во всех ее формах, свою критику или продолжат заключать сделки с менее чем респектабельными нефтяными государствами, чтобы сохранить свои дома и бизнес каждую зиму. По чисто гуманитарным причинам, которые не имеют ничего общего с энергетикой, у нас есть основания подозревать, что Италия, Германия и многие другие страны по всему миру могут в один прекрасный день изменить свое отношение к ядерной энергии.