Prečo pokročilé jadrové reaktory prospievajú priemyslu a štátom závislým od uhlia

Výrobca chemikálií DowDOW
vyvinie malý jadrový reaktor pre priemyselné aplikácie, ktorý potenciálne nahradí zemný plyn, ktorý sa teraz spaľuje pri extrémne vysokých teplotách, aby sa zmenili chemické zlúčeniny. Pokročilé jadrové technológie však dosahujú rovnaký výsledok bez uvoľňovania uhlíkových emisií.

Takzvané vysokoteplotné reaktory IV. generácie sú najznámejšie na výrobu elektriny. Môže ich však využiť aj priemysel. Keďže fungujú pri 800 stupňoch Celzia, dokážu spracovávať chemikálie, odsoľovať oceánsku vodu a vyrábať čistý vodík na elektrinu a dopravu. Ešte lepšie: reaktory dokážu nájsť miesto, kde kedysi stáli uzavreté uhoľné elektrárne, čím obnovia ekonomické zdravie zdevastovaných oblastí krajiny.

„Elektrina je nízko visiace ovocie,“ hovorí Patrick White, projektový manažér spoločnosti Aliancia pre jadrové inovácie, v rozhovore s týmto spisovateľom. „Zatiaľ sme neintegrovali jadrovú energiu s veľkými chemickými zariadeniami. Môžu sa vyskytnúť nejaké čkanie a veci, ktoré je potrebné vyriešiť. Prvé reaktory pre priemyselné aplikácie však uvidíme až koncom dekády. Po vybudovaní štvrtého a piateho reaktora sa firmy húfne prihlásia. Cieľom je dekarbonizácia."

konkrétne Dow spolupracuje s X-energy vyvinúť malý modulárny reaktor v jednej z lokalít Dow pozdĺž pobrežia Mexického zálivu, ktorý by mohol byť uvedený do prevádzky v roku 2030. Dow tiež zaujíma menšinové vlastníctvo v X-energii. Každý modulárny reaktor môže generovať 80 megawattov. Možno ich však poskladať dohromady, aby vyprodukovali 320 MW, poskytujúc čistý, spoľahlivý a bezpečný výkon základného zaťaženia na podporu elektrických systémov alebo priemyselných aplikácií.

Existujúce americké jadrové reaktory sú druhej generácie, hoci spoločnosť Southern Company stavia reaktory tretej generácie vyvinuté spoločnosťou Westinghouse. Malé modulárne reaktory sú štvrtou generáciou, vyrábajúce viac elektriny pri nižších nákladoch. Tretia a štvrtá generácia sa v prípade núdze automaticky vypne.

„Pokročilá malá modulárna jadrová technológia bude kritickým nástrojom na ceste Dow k nulovým emisiám uhlíka a našej schopnosti riadiť rast dodávaním nízkouhlíkových produktov našim zákazníkom,“ hovorí Jim Fitterling, generálny riaditeľ spoločnosti Dow. „Technológia X-energy patrí medzi najpokročilejšie a po nasadení bude poskytovať bezpečnú, spoľahlivú, nízkouhlíkovú energiu a paru.“

Ťažko dekarbonizovať sektory

V súčasnosti 99 % svetovej produkcie vodíka pochádza z fosílnych palív. To sa nazýva šedý vodík. Cieľom je dostať sa k zelenému vodíku, pričom solárne panely alebo veterné turbíny vyrábajú elektrinu pomocou elektrolyzéra. Ale teplo a elektrina z jadrovej energie môžu tiež rozdeliť molekulu vody na výrobu vodíka - ktorý sa používa na rafináciu ropy, výrobu ocele alebo chemikálií.

Takýto proces je bez emisií a veľmi potrebný. Podľa Agentúra pre ochranu životného prostredia USAElektrická energia spôsobila 25 % celosvetových emisií skleníkových plynov, zatiaľ čo priemyselné prevádzky predstavovali 24 %. Doprava tvorila 27 %, všetko v roku 2020.

Jadrová energia môže odsoľovať aj morskú vodu. Podľa Medzinárodnej agentúry pre atómovú energiu sa denne vyrába 40 miliónov metrov kubických zásob pitnej vody – najmä na Blízkom východe a v severnej Afrike, pričom sa na uľahčenie procesu využíva fosílne palivá na čerpanie pary alebo elektriny. Poukazuje však na to, že jadrová energia a odsoľovacie zariadenia sa spájajú v Japonsku a Kazachstane, kde komerčné zariadenia fungujú od 1970. rokov minulého storočia.

„Ak sa zaujímame o čistú energiu, zamyslite sa nad všetkými zdrojmi paliva, ktoré máme,“ hovorí White aliancie. „Výroba elektriny tvorí asi 25 % našich emisií. Jadrová energia môže osloviť ťažko dekarbonizované priemyselné odvetvia. Aj jadrové elektrárne musia bežať na plný výkon. Ich použitie na odsoľovanie a výrobu vodíka – pri výrobe spoľahlivej elektriny – je dobrá synergia a nákladovo efektívne.“

Iste, existuje veľa prekážok, ktoré treba prekonať. Jadrové palivá sa často charakterizujú na základe koncentrácie špecifického izotopu uránu U-235. Reaktory, ktoré dnes fungujú v Spojených štátoch, vyžadujú úroveň obohatenia paliva 3% až 5% U-235, známeho ako nízko obohatené uránové palivá. Mnohé pokročilé reaktory vo vývoji budú vyžadovať vyššie úrovne obohatenia paliva, niektoré až o 20 % U-235. Toto uránové palivo s vyšším obohatením sa nazýva high-assay, low-enriched uranium (HALEU).

Hlavnou výzvou pre pokročilé reaktory, ktoré vyžadujú palivo HALEU, je, že tento materiál nie je komerčne dostupný v Spojených štátoch. Jediným dodávateľom je ruská štátna spoločnosť TENEX, čo je za dnešných okolností nežiaduce. Federálne stimuly by však mohli katalyzovať domácu výrobu paliva a vytvoriť trvalý hodnotový reťazec. Inak to poskytuje aj Austrália, Kanada, Kazachstan.

Môže jadrová energia nahradiť uhlie?

Zároveň je ťažké vyčísliť náklady na výstavbu týchto vyspelých jadrových reaktorov. Viac istoty príde, keď vývojári začnú projektovať závody a náklady na modelovanie. Okrem toho, keďže spoločnosť zdražuje uhlík, jadrová energia bude príťažlivejšia. Zoberme si, že GE Hitachi Nuclear Energy spolupracuje s Ontario Power Generation na výstavbe malého reaktora, ktorý sa spustí v roku 2024: snažia sa primäť ostatných, aby implementovali rovnakú technológiu, aby znížili náklady.

Jadrová energia sa, samozrejme, stretáva s odporom od incidentu na Three Mile Island v roku 1979. Dekarbonizačné snahy by to však mohli zmeniť – najmä tie, ktoré majú pomôcť regiónom závislým od uhlia. Zákonodarný zbor Západnej Virgínie uzákonil politiku umožňujúcu malým modulárnym reaktorom nahradiť vyradené uhoľné elektrárne. Indiana, Illinois, Montana a Wyoming zvažujú podobné kroky.

V skutočnosti Simon Irish, generálny riaditeľ spoločnosti Pozemná energia, píše, že jadrové elektrárne štvrtej generácie môžu nahradiť uhoľné zariadenia a oživiť komunity, ktoré ich hostili. Pretože tieto pokročilé reaktory môžu pracovať pri rovnakých teplotách ako kotol na uhlie, je to praktický nápad. Náhradná jednotka je navyše bez emisií.

Jigar Shah, riaditeľ Úradu pre úverové programy ministerstva energetiky, súhlasí s týmto myslením a hovorí, že tento krok je logickým začiatkom, pretože infraštruktúra a sieťové pripojenia sú už na mieste. Jeho agentúra poskytuje 11 miliárd dolárov na pomoc pri vývoji malých modulárnych reaktorov.

„Ak bude jadrový priemysel robiť to, čo má už desaťročia, ľudia budú váhať,“ hovorí White z Aliancie pre jadrovú inováciu. „Nezaoberá sa to verejnosťou dobre. Teraz máme možnosť dať jadrovej energii ďalšiu šancu vďaka dekarbonizácii. Musíme si však vybudovať dôveru s komunitami a vysvetliť technológie. Musíme sa uistiť, že im to vyhovuje. Potrebujeme získať sociálnu licenciu na jadrovú energiu, aby ju ľudia chceli na svojich dvoroch.“

Konečne môže nastať renesancia jadrovej energie. Impulzom je dekarbonizácia. Ale Zákon o znižovaní inflácie pridáva daňové výhody, ktoré vzbudia záujem investorov a veriteľov, v prospech citlivých komunít a širšej ekonomiky. Dow vidí príležitosť – potenciálny predchodca pre iných výrobcov.