Miért előnyösek a fejlett atomreaktorok az iparnak és a szénfüggő államoknak?

A vegyszergyártó DowDOW
ipari alkalmazásokhoz egy kis atomreaktort fejleszt ki, amely potenciálisan helyettesítheti a jelenleg rendkívül magas hőmérsékleten elégetett földgázt, hogy megváltoztassák a kémiai vegyületeket. A fejlett nukleáris technológiák azonban szén-dioxid-kibocsátás nélkül érik el ugyanezt az eredményt.

Az úgynevezett IV. generációs magas hőmérsékletű reaktorok leginkább villamosenergia-termelésről ismertek. De az ipar is használhatja őket. Mivel 800 Celsius-fokon működnek, képesek vegyszereket feldolgozni, sótalanítani az óceánvizet, valamint tiszta hidrogént termelni elektromos áram és közlekedés számára. Még jobb: a reaktorok meg tudják találni azt a helyet, ahol egykor zsalugáteres szénerőművek álltak, ezzel helyreállítva a gazdasági egészséget az ország elpusztult régióiban.

„Az elektromosság az alacsonyan lógó gyümölcs” – mondja Patrick White, a projekt menedzsere Nukleáris Innovációs Szövetség, az íróval folytatott beszélgetés során. „Még nem integráltuk az atomenergiát nagy vegyipari létesítményekkel. Előfordulhat némi akadozás, és meg kell oldani a dolgokat. De az évtized végén látni fogjuk az első ipari alkalmazásokra szánt reaktorokat. A negyedik és ötödik reaktor megépítése után a cégek tömegesen jelentkeznek majd. A cél a dekarbonizáció.”

Kifejezetten, A Dow együttműködik az X-energy-vel egy kis moduláris reaktor kifejlesztése a Dow egyik telephelyén az Öböl-part mentén, amely 2030-ban indulhatna üzembe. A Dow az X-energy területén is kisebbségi tulajdonosi pozíciót foglal el. Minden moduláris reaktor 80 megawattot tud termelni. De egymásra rakva 320 MW-ot állíthatnak elő, tiszta, megbízható és biztonságos alapterhelést biztosítva az elektromos rendszerek vagy ipari alkalmazások támogatásához.

A meglévő amerikai atomreaktorok a második generációt képviselik, bár a Southern Company a Westinghouse által kifejlesztett harmadik generációs reaktorokat építi. A kis moduláris reaktorok a negyedik generációs reaktorok, amelyek több villamos energiát termelnek kevesebb költséggel. A harmadik és negyedik generáció vészhelyzetben automatikusan kikapcsol.

„A fejlett kis moduláris nukleáris technológia kulcsfontosságú eszköz lesz a Dow szén-dioxid-kibocsátás nélküli útjában, és abban, hogy a növekedést azáltal, hogy alacsony szén-dioxid-kibocsátású termékeket szállítunk ügyfeleinknek” Jim Fitterling, a Dow vezérigazgatója. „Az X-energy technológiája a legfejlettebbek közé tartozik, és bevetve biztonságos, megbízható, alacsony szén-dioxid-kibocsátású energiát és gőzt biztosít.”

Nehezen dekarbonizálható ágazatok

Jelenleg a világ hidrogéntermelésének 99%-a fosszilis tüzelőanyagokból származik. Ezt szürke hidrogénnek hívják. A cél a zöld hidrogén elérése, ahol a napelemek vagy szélturbinák elektrolizátor segítségével termelnek áramot. De a nukleáris energiából származó hő és elektromosság a vízmolekulát is megoszthatja hidrogén előállítására – amelyet olaj finomítására, acélgyártásra vagy vegyszerek előállítására használnak.

Egy ilyen eljárás kibocsátásmentes és nagyon szükséges. Szerint a Amerikai Környezetvédelmi Ügynökség, az elektromos energia okozta a globális üvegházhatású gázok kibocsátásának 25%-át, míg az ipari műveletek 24%-át. A közlekedés 27%-ot tett ki 2020-ban.

Az atomenergia a tengervizet is sótalaníthatja. A Nemzetközi Atomenergia Ügynökség adatai szerint naponta 40 millió köbméter ivóvizet állítanak elő – főként a Közel-Keleten és Észak-Afrikában, fosszilis tüzelőanyagok felhasználásával gőz- vagy elektromos áramfelvétellel a folyamat megkönnyítése érdekében. Arra azonban rámutat, hogy Japánban és Kazahsztánban egyesítik az atomenergiát és a sótalanító üzemeket, ahol az 1970-es évek óta működnek kereskedelmi létesítmények.

„Ha érdekel minket a tiszta energia, gondoljunk az összes rendelkezésre álló tüzelőanyagra” – mondja a szövetség White. „A villamosenergia-termelés a kibocsátásunk mintegy 25%-át teszi ki. A nukleáris energia a nehezen dekarbonizálható ipari ágazatokat tudja megcélozni. Az atomerőműveknek is teljes kapacitással kell működniük. Sótalanításra és hidrogéntermelésre történő felhasználásuk – miközben megbízható elektromos áramot állít elő – jó szinergia és költséghatékony.”

Az biztos, hogy sok akadályt kell leküzdeni. A nukleáris üzemanyagokat gyakran egy adott uránizotóp, az U-235 koncentrációja alapján jellemzik. Az Egyesült Államokban jelenleg működő reaktorok 3–5%-os U-235-ös üzemanyag-dúsítási szintet igényelnek, amelyet alacsony dúsítású urán üzemanyagként ismernek. Sok fejlesztés alatt álló fejlett reaktor magasabb üzemanyag-dúsítási szintet igényel, néhány akár 20%-os U-235-öt is. Ezt a magasabb dúsítású urán tüzelőanyagot magas dúsítású, alacsony dúsítású uránnak (HALEU) nevezik.

A HALEU-fűtőanyagot igénylő fejlett reaktorok számára a fő kihívás az, hogy az anyag kereskedelmi forgalomban nem kapható az Egyesült Államokban. Az egyetlen beszállító az orosz állami tulajdonú TENEX vállalat – ez a mai körülmények között nem kívánatos. A szövetségi ösztönzők azonban katalizálhatják az üzemanyag hazai termelését, és tartós értékláncot hozhatnak létre. Egyébként Ausztrália, Kanada és Kazahsztán is biztosítja.

Az atomenergia helyettesítheti a szenet?

Ugyanakkor nehéz számszerűsíteni a fejlett atomreaktorok építésének költségeit. Nagyobb bizonyosság azután lesz, hogy a fejlesztők megkezdik az üzemek tervezését és a költségek modellezését. Továbbá, ahogy a társadalom beárazza a szén-dioxidot, az atomenergia vonzóbb lesz. Gondoljunk arra, hogy a GE Hitachi Nuclear Energy az Ontario Power Generation vállalattal együttműködve egy 2024-ben induló kis reaktort épít fel: megpróbálnak másokat rávenni, hogy alkalmazzák ugyanazt a technológiát a költségek csökkentése érdekében.

Az atomenergia természetesen az 1979-es Three Mile Island-i incidens óta ellenállásba ütközik. A dekarbonizációs erőfeszítések azonban megváltoztathatják ezt – különösen azok, amelyek a szénfüggő régiók megsegítésére irányulnak. Nyugat-Virginia törvényhozása olyan politikákat fogadott el, amelyek lehetővé teszik a kis moduláris reaktorok számára a megszűnt szénerőművek helyettesítését. Indiana, Illinois, Montana és Wyoming hasonló lépéseken gondolkodik.

Valóban, Simon Irish, a cég vezérigazgatója Földi energia, azt írja, hogy a negyedik generációs atomerőművek helyettesíthetik a szénlétesítményeket, új életre keltve az őket befogadó közösségeket. Mivel ezek a fejlett reaktorok ugyanazon a hőmérsékleten működnek, mint egy széntüzelésű kazán, ez praktikus ötlet. Ráadásul a csereegység károsanyag-kibocsátásmentes.

Jigar Shah, az Energiaügyi Minisztérium Hitelprogramok Irodájának igazgatója támogatja ezt a gondolkodást, és szerinte a lépés logikus kezdet, mert az infrastruktúra és a hálózati csatlakozások már megvannak. Ügynöksége 11 milliárd dollárral segíti a kis moduláris reaktorok fejlesztését.

„Ha a nukleáris ipar azt csinálja, amit évtizedek óta, az emberek habozni fognak” – mondja White, a Nuclear Innovation Alliance munkatársa. „Nem bánt jól a nyilvánossággal. Most van lehetőségünk arra, hogy a dekarbonizáció miatt újabb esélyt adjunk a nukleárisnak. De bizalmat kell építenünk a közösségekkel, és el kell magyaráznunk a technológiákat. Meg kell győződnünk arról, hogy jól érzik magukat vele. Társadalmi engedélyt kell szereznünk az atomenergiára – hogy az emberek a kertjükben akarják azt.”

Végre megtörténhet az atomenergia reneszánsza. A dekarbonizáció a lendület. De a Inflációcsökkentési törvény adókedvezményeket ad, amelyek felkeltik a befektetők és a hitelezők érdeklődését, előnyösek a kényes közösségek és a tágabb értelemben vett gazdaság számára. A Dow felfedez egy lehetőséget – ez egy lehetséges előfutár más gyártók számára.