Článek o jaderné energii byl uveřejněn v časopisu Vesmír. Vzhledem k jeho důležitosti jej předkládáme v plném znění autora.
MINULOST, PŘÍTOMNOST A BUDOUCNOST JADERNÉ ENERGIE
29.12.2006
(Zdroj: Verlag Dashöfer, Vesmír)
Co říkal o jaderné energii a její budoucnosti Alvin M. Weinberg, jeden z průkopníků jaderného věku?
Článek byl publikován v roce 2003 v USA
Stále věřím naprosté většině toho, co jsem napsal v článcích „Technika ve věku úzkosti“ (1) a „Energetická politika ve věku nejistoty“ (2) . Budou se rozvíjet jaderné technologie s vnitřní bezpečností. Celková americká produkce elektrické energie roste pomaleji než by měla. Naše zásobování elektrikou energií se bude měnit postupně – alespoň v krátkodobém výhledu. Můj úhel pohledu se však určitým způsobem změnil v důsledku vývoje probíhajícího ve způsobu výroby elektřiny. Pozoruhodně se prodloužila životnost mnohých zařízení, především jaderných reaktorů. Jestliže bude tento trend pokračovat, mohou se dlouhodobé vyhlídky používání jaderné energie pro výrobu elektřiny podstatně změnit.
Z vývoje v posledních dvaceti letech je zřejmé, že jaderné reaktory budou mít velmi dlouhou životnost. Projektovaná životnost reaktoru je mnohem delší, než jsme původně odhadovali, když jsme žádali o licenci pro jaderné reaktory v elektrárnách na 30 až 40 let. Už nejméně 14 reaktorům v USA byla licence prodloužena, dalších 16 o ni požádalo a do konce roku 2004 se očekává ještě 18 žádostí (3). Podle bývalého předsedy NRC Richarda Merserva bude licence prodloužena nejméně o 20 let všem 103 americkým jaderným reaktorům.
Kdybychom však měli významně přispět k omezení CO2, museli bychom světovou kapacitu jaderných elektráren zvýšit asi desetinásobně (4).
Pokud budou jaderné reaktory kvalitně a kvalifikované udržovány, „nikdy“ se neopotřebují, což hluboce ovlivní jejich posouzení po ekonomické stránce, čas tedy umoří jejich kapitálové náklady. Ekonomickou Achillovou patou výroby elektřiny prostřednictvím jaderné energie jsou vysoké kapitálové náklady, které se nejvíce týkají vlastního reaktoru. V tom smyslu se jaderná energie podobá zdrojům obnovitelné energie, jakými jsou větrné turbíny, hydroelektrárny a fotovoltaické články, které mají vysoké náklady kapitálové, ale nízké náklady provozní. Jestliže tedy jaderný reaktor i další zařízení jaderné elektrárny vydrží déle, než je doba amortizace, břemeno zadluženosti prudce klesne. Podle skutečného odhadu mohou celkové výrobní náklady elektřiny v jaderné elektrárně (tj. provoz a údržba, palivo včetně kapitálových nákladů) pro plně amortizovaný jaderný reaktor klesnout pod dva centy za kilowatthodinu.
Díky tak levné energii by mohly být ekonomicky dostupné činnosti, jako je odsolování mořské vody apod., čímž by se splnil sen z raných dob jaderné energie. Prezident Eisenhower navrhl jaderný průmyslový komplex na západním břehu Jordánu jako řešení problému nedostatku vody na Středním východě, senátor Howard Baker se zasazoval o to, aby Senát USA přijal studii tohoto komplexu jako součást urovnání izraelsko-palestinského konfliktu.
Jestliže jsou jaderné reaktory v podstatě „nesmrtelné“, dosáhli jsme v principu cíle jaderné energie „elektřina může být tak levná, že její spotřebu nebude třeba ani měřit“. V tom je však značný zádrhel. Velmi levné energie nedosáhneme dříve, než je reaktor plně amortizován, což znamená, že generace, která reaktor (jadernou elektrárnu s dlouhou životností) zaplatí, dává dar levné energie generaci příští. Protože však takový názor pravděpodobně nepodporuje investování, musíme nejprve vyvinout metody financování, které umožní vybudovat jaderné elektrárny, které by se staly trvalou součástí infrastruktury společnosti.
Jestliže jediným přínosem výstavby jaderných elektráren bude budoucí výroba elektřiny a jedinou silou pohánějící investory bude trh, pak se hojného investování do jaderné energetiky nedočkáme. Kdyby však jaderné reaktory s velmi dlouhou životností svou podstatou sloužily účelům, které spadají mimo tržní ekonomiku, pak by jejich původní kapitálové náklady mohly být řešeny způsobem, jímž společnost financuje infrastrukturu.
Takový účel se v posledních letech objevil. Potřebujeme omezit emise CO2, abychom bránili změně klimatu. Do značné míry se pohnutka získávat energii z jádra posunula od uspokojení budoucích potřeb elektrické energie též k omezení CO2. Když budou ceny elektrické energie z jaderných elektráren mimořádně nízké, může být užívání elektřiny rozšířeno tak, aby zahrnovalo aktivity, jako je elektrolýza vody k výrobě vodíku apod..
Jestliže smyslem budování jaderných reaktorů se stane omezení CO2 v souvislosti s výrobou elektřiny, pak už problém jaderné cesty nebude záležitost prosté ekonomiky. Právě tak jako byl systém přehrad pro vodní elektrárny správou Tennessee Valey ospravedlňován tím, že slouží veřejnosti při regulaci povodní, byl by systém reaktorů v jaderných elektrárnách ospravedlňován regulací CO2. A stejně jako vláda poskytla finanční záruku správě Tennessee Valey, mohl by být federálně garantovanými půjčkami v budoucnu financován rozvoj jaderné energie a výstavba jaderných elektráren.
Larry Foulke, prezident Americké jaderné společnosti, navrhl, aby byla vytvořena Agentura pro nezávislost a bezpečnost energetiky, která by poskytovala finanční záruky na výstavbu jaderných elektráren, jejichž primárním cílem je omezit CO2. Jak již bylo řečeno, podstatné omezení CO2 by vyžadovalo vzrůst světové kapacity jaderné energie zhruba na desetinásobek. Kdyby se měl zajistit štěpný materiál – palivo pro několik tisíc reaktorů v jadernách elektrárnách na neomezenou dobu, musely by se používat množivé reaktory (technologie, která již je k dispozici) nebo extrakce uranu z mořské vody (technologie, která musí být vyvinuta), máme-li brát vizi světového systému s 4000 reaktory v jaderných elektrárnách vážně.
V roce 1944 sám Enrico Fermi varoval, že budoucnost jaderné energie závisí na tom, jak veřejnost přijme zdroj energie zatížený radioaktivitou a úzce související s výrobou jaderných zbraní. První stoupenci jaderné energie si byli těchto obav vědomi, a proto formulovali Achesonův-Lillienthalův plán, který požadoval, aby jadernou činnost přísně kontrolovala Mezinárodní agentura pro atomovou energii (IAEA, MAAE).
Postačí to však k tomu, aby 4000 velkých reaktorů přijala veřejnost? Harold Feiveson z Princetonské univerzity již řekl, že by se raději vzdal jaderné energie, než by přijal riziko šíření jaderných zbraní ve světě se 4000 reaktory. Nemohu však připustit, že by se naše vynalézavost nedokázala s existencí 4000 reaktorů vyrovnat. Při obezřetném plánování bychom všechna rizika mohli zvládnout. Dovedu si představit 500 jaderných zón, každou až s 10 reaktory včetně zařízením na přepracování paliva. Zóny by byly pod dozorem značně silnější MAAE.
Jak je to s možností dalšího Černobylu? Dnešní reaktory jsou jistě bezpečnější, než tomu bylo dříve, ale možnost nehody je reálná. Minulý rok (pozn. překl.: r. 2002) byla objevena v elektrárně Davis Besse v Ohiu znepokojivá koroze, zřejmě selhalo řízení a provoz této elektrárny.
Černobyl a Davis Besse ilustrují Fermiho varování: „I když je jaderná energie úspěšná technologie, která dnes zajišťuje 20 procent americké spotřeby elektřiny, je to technologie náročná.“ Kromě rizika nehody navíc vzrůstá nebezpečí, že jaderný materiál padne do rukou ničemných států nebo teroristických skupin a mohl by být použit k výrobě jaderných zbraní. Nesouhlasím s Feivesonovým závěrem, že riziko je příliš veliké, než abychom je podstoupili. jsem přesvědčen, že můžeme poskytnout přiměřenou bezpečnost všem 500 jaderným zónám.
Moje závěrečná poznámka: Jsou to všechno fantazie stárnoucího jaderného průkopníka? Možná ano. V žádném případě ale nechci být mimo a jen se dívat, jak se 21. století vypořádává s CO2, který jaderná elektrárna neprodukuje. Nicméně se zdá být jasné: Kdybychom měli vybudovat 500 jaderných zón a zajistit, aby se zabránilo šíření jaderného materiálu, museli bychom jak poznamenal George Schultz – již roku 1989 – rozšířit Achesonův-Lillienthalův plán způsobem vyžadujícím, aby se všechny státy vzdaly části státní suverenity.
Alvin M. Weinberg
Poznámky
1) Engineering in an Age of Anxiety (1989).
2) Energy Policy in an Age of Uncertainty (2003).
3) Článek byl napsán a publikován v létě 2003.
4) V době napsání tohoto článku bylo na světě v provozu asi 430 energetických reaktorů.
ALVIN M. WEINBERG
/*20. 4. 1915 v Chicagu, †19. 10. 2006 v Oak Ridge, Tennessee/
Narodil se ruským emigrantům žijícím v Chicagu. Vystudoval matematickou biofyziku na Chicagské univerzitě. Stal se členem vědeckého týmu legendárního projektu Manhattan, k němuž se připojil 8. 12. 1941, tj. den po útoku na Pearl Harbor. Do laboratoří v Oak Ridge (dnes Oak Ridge National Laboratory – ORNL) přišel r. 1945. Již r. 1948 byl pověřen vedením výzkumu a r. 1955 se stal ředitelem. Ve své funkci setrval 18 let a právě jemu je přičítána zásluha, že změnil válečné laboratoře ve vědecké pracoviště světové úrovně – býval nazýván „pan ORNL“. V roce 1975 se stal ředitelem amerického Ministerstva pro vědu a výzkum ve Washingtonu. Napsal řadu odborných i populárněvědeckých knih, zmiňme alespoň autobiografii The First Nuclear Era: The Life and Times of a Technological Fixer (1994). Snad každý student reaktorové fyziky zná jednu z prvních učebnic svého oboru – obšírnou The Physical Theory of Neutron Chain Reactors (University of Chicago Press, Chicago 1958), kterou Weinberg napsal spolu s neméně slavným Eugenem Paulem Wignerem. Od r. 1995 uděluje Americká nukleární společnost vyznamenání Alvina M. Weinberga, které připomíná jeho mimořádný přínos k pochopení významu jaderné energie pro lidstvo. Byl jedním z posledních žijících průkopníků začátku jaderného věku. Zemřel v roce 2006 ve věku 91 let.
