Стивен Котлер - Мир завтра. Как технологии изменят жизнь каждого из нас
Споры продолжаются, но некоторые считают их следствием недоразумения. «В большинстве случаев, говоря о ненадежности ядерных реакторов, – говорит эксперт Том Блис, – люди имеют в виду аварию на АЭС Three Mile Island и технологии 70-х годов, то есть вспоминают те времена, когда атомная энергетика США приостановила свое развитие. Но научные исследования и разработки при этом не прекращались ни на минуту, прекратилось лишь строительство новых станций. От тех времен нас отделяют уже два поколения, и изменения в технологиях произошли колоссальные».
В свете всего сказанного вопрос правильнее поставить так: что мы понимаем под надежностью и безопасностью атомной энергетики?
3Мы расходуем много энергии. Очень много. Таким образом, если мы хотим говорить о надежности и безопасности, начинать нужно с обсуждения существующих альтернативных вариантов. Могут ли солнце, ветер и прочие зеленые технологии удовлетворить наши потребности в энергии – хотя бы самые базовые, хоть когда-нибудь? Можно ли в скором времени ожидать появления более совершенных систем хранения энергии? Трудно сказать. Из-за этой неопределенности споры сводятся большей частью к сравнению атомных электростанций с тепловыми, работающими на угле. «Атомная энергетика выигрывает по всем статьям, – говорит физик-ядерщик из Аргоннской национальной лаборатории Джордж Стэнфорд. – В Чернобыле погибло 56 человек. Даже три-четыре Чернобыля в год не причинили бы такого урона, какой причиняют угольные станции».
Журналист из New York Times, автор книги «Способная спасти мир: Вся правда об атомной энергетике» Гвинет Кревенс объясняет подробнее: «Если бы американцы всю энергию, которую они расходуют на протяжении жизни, получали от атомных реакторов, доля каждого из них в общем объеме веществ, загрязняющих окружающую среду, уместилась бы в пивную банку. А если бы американцы всю энергию, которую они расходуют на протяжении жизни, получали от сжигания угля, доля каждого из них в общем объеме веществ, загрязняющих окружающую среду, весила бы 68,5 тонны и для их транспортировки потребовалось бы шесть 12-тонных железнодорожных вагонов. А доля каждого в общем объеме углекислого газа, образующегося при сжигании угля, составила бы 77 тонн». Атомная же энергетика углеродного следа практически не оставляет».
Угольное топливо, помимо всего прочего, содержит множество вредных веществ, таких как мышьяк, ртуть и свинец, а уровень содержащихся в нем радиоактивных веществ (урана, тория и радия) в сотни раз превосходит уровень радиоактивных отходов атомных реакторов. Тем не менее на угольные станции директивы, касающиеся опасных отходов, не распространяются. В США от причин, связанных со сжиганием угля на ТЭС, умирает 24 тысячи человек ежегодно, а в Китае таковых 400 тысяч. «В целом по всему миру, – говорит Кревенс, – ядерная энергетика как причина смертности находится на последнем месте по сравнению с другими способами производства электроэнергии».
Чтобы эти споры утихомирились, нужно время, а поскольку время – и это единственное, в чем согласны обе стороны, – роскошь, которой у нас нет, возникают новые разногласия относительно того, какие первоочередные меры нужно принять ввиду надвигающегося энергетического кризиса. Зеленые считают каждый доллар, не направленный на развитие энергетики, основанной на возобновляемых источниках энергии, долларом, потраченным зря, тогда как в лагере сторонников атомной энергетики то же самое говорят о строительстве новых реакторов. Но даже если новые реакторы в ближайшем будущем начнут расти как грибы после дождя, есть целый перечень экономических вопросов, требующих безотлагательного решения.
«Убытки первых 75 реакторов, построенных в США, составили 100 миллиардов долларов, – говорит Джим Риччо, курирующий вопросы ядерной энергетики в Гринпис. – Атомная индустрия получила от государства более 100 миллиардов долларов субсидий [то есть около 13 миллиардов в расчете на одну станцию, что примерно равняется стоимости строительства новой станции], но так и не научилась зарабатывать деньги». На это отвечают, что любое новое предприятие претерпевает мучительный период роста и что 103 реактора, действующих в настоящее время в США, имеют очень высокий коэффициент эффективности, работая на уровне 90 процентов теоретически максимальной мощности, а данный показатель заметно выше 60 процентов, которых едва удавалось достичь в 1970-е годы. Но этот аргумент почему-то не производит ожидаемого впечатления на потенциальных инвесторов. В недавней статье на эту тему в журнале Time указывалось: «Модная ныне индустрия альтернативной энергетики, основанной на возобновляемых источниках энергии, привлекла в прошлом году 71 миллиард долларов частных инвестиций, тогда как в атомную энергетику деньги вкладывать не хочет никто». При этом цитируются слова известного эксперта в области энергетики Эмори Ловинса: «Уолл-стрит высказал свою позицию вполне определенно: атомная энергетика гроша ломаного не стоит».
Ясно, что введение налога на выбросы углерода или дополнительное государственное субсидирование атомной энергетики могли бы изменить картину, хотя, по расчетам Совета по защите природных ресурсов, чтобы обеспечить конкурентоспособность атомной энергии, углеродный налог должен составить от 40 до 60 долларов на тонну выбросов. Правда, эти цифры базируются на предположении, что атомная станция будет строиться 10 лет и расходы составят от 6 до 10 миллиардов долларов в расчете на один гигаватт мощности. Компания General Electric только что закончила строительство двух АЭС в Японии. Первая была построена за тридцать шесть месяцев, а вторая – за тридцать девять. Окончательные расходы на строительство составили 1,4 миллиарда долларов в расчете на 1 гигаватт.
Однако затраты – не единственный фактор, требующий внимания. Немало тревог доставляет непредсказуемость дальнейшего развития событий в энергетике в целом. Насколько еще хватит запасов нефти и газа? Сколько лет у нас в запасе для стабилизации климата – пять или пятьдесят? Если только пять, тогда можно забыть об экономических доводах, поскольку мы просто не успеем построить достаточное количество новых атомных станций в нужные сроки. Но если у нас в запасе еще лет пятьдесят, тогда оправдывается ли риск, связанный с ядерными реакторами, их потенциальными преимуществами?
Пытаясь найти ответ на этот вопрос, Роберт Соколов и Стивен Пакала из Принстонского университета рассчитали, что, если мы хотим избежать удвоения содержания углекислого газа в атмосфере по сравнению с временами, предшествовавшими промышленной революции, в ближайшие 50 лет необходимо уменьшить прогнозируемые выбросы углерода в общей сложности на 25 миллиардов тонн.
Они изучили 15 различных стратегий, способствующих решению этой задачи, – от использования энергии ветра до повышения эффективности транспортных средств и сокращения вырубки лесов. Ядерная энергетика также присутствует в этом списке. Соколов и Пакала указывают на то, что ядерные реакторы, оставляющие нулевой углеродный след, в настоящее время во всем мире вырабатывают 17 процентов электроэнергии и удвоение этой цифры за счет замены угольных станций атомными позволило бы решить седьмую часть задачи, но тут же замечают, что ввиду тревог, связанных с хранением ядерных отходов и опасностью распространения ядерного оружия, это единственный из пятнадцати перечисленных ими факторов, от которого можно было бы отказаться. Но остается вопрос: от каких именно ядерных технологий мы хотим отказаться?
4Ученые классифицируют ядерные реакторы по поколениям. Первое поколение – это реакторы, построенные в 1950–60-е годы. Реакторы второго поколения появились в 70-е годы, и в настоящее время ими оснащены все американские АЭС; наибольшую долю среди них составляют легководные тепловые реакторы, работающие на топливе, состоящем на 3 процента из делящегося урана-235 и на 97 процентов из воспроизводящего урана-238.
Разница между этими двумя изотопами урана – в степени их стабильности. Принцип работы любого реактора заключается в бомбардировке тяжелых металлов нейтронами. Когда нейтрон попадает в ядро урана-235, оно расщепляется, выделяя энергию и высвобождая новые нейтроны. Уран-238 отличается тем, что в одних случаях ядро тоже расщепляется, а в других захватывает нейтрон и превращается в плутоний-239, ядро которого при дальнейшем расщеплении выделяет больше энергии.
В современных реакторах продолжительность ядерного топливного цикла составляет три года. К концу цикла в реакторе остается менее 1 процента урана-235 и больше половины энергии вырабатывается за счет расщепления ядер плутония. Отработавшее ядерное топливо, таким образом, состоит из трех компонентов. Около 5 процентов отходов составляют более легкие элементы, сохраняющие радиоактивные свойства около 300 лет. Львиная доля – 94 процента – приходится на уран, по своим свойствам мало чем отличающийся от того сырьевого урана, что добывают из земли. Но оставшийся 1 процент приходится на смесь изотопов плутония, приправленную америцием, которая остается «горячей» десятки тысяч лет и требует чрезвычайно надежных мест захоронения (типа строящегося хранилища «Юкка-Маунтин»).
