13.11.2017
Атомная энергия без выбросов: правда или ложь?

 

Ядерная индустрия утверждает, что атомная энергия практически углеродно-нейтральна и незаменима в борьбе с изменением климата. Новый доклад, в котором это утверждение оценивается с точки зрения физики, будет представлен на 23-й Конференции сторон Рамочной конвенции ООН по изменению климата, проходящей в Бонне 6-17 ноября. 

 

atom

 

Исследование «Изменение климата и атомная энергия» (автор Jan Willem Storm van Leeuwen из Nuclear Consulting Group) отвечает на следующие вопросы:

 

– Насколько велик вклад атомной энергетики в сокращение выбросов парниковых газов в настоящее время, если допустить, что она не производит выбросов углекислого газа?

 

– Насколько велико будет сокращение в будущем, при опубликованных МАГАТЭ сценариях ядерной генерации и том же допущении, что атомная энергия не производит выбросов углекислого газа?

 

– Насколько реалистичны прогнозы ядерной индустрии?

 

– Каков реальные выбросы СО2, связанных с производством атомной энергии, при подсчете на основании независимого анализа ее жизненного цикла?

 

– Производит ли атомная энергия выбросы других парниковых газов?

 

В официальных публикациях МАГАТЭ цифры, отражающие нынешний и прогнозируемый вклад атомной энергетики в сокращение выбросов, отсутствуют. Заполняя этот пробел, исследование рассматривает экономические, экологические и социальные аспекты, связанные с производством атомной энергии, фокусируясь исключительно на вопросе эмиссий парниковых газов. «Меньше двух» приводит основные выводы доклада.

 

Вклад в сокращение выбросов

 

30% всех выбросов парниковых газов – это углекислый газ, который появляется из-за сжигания ископаемого топлива для производства энергии. Атомная энергетика, по замыслу её сторонников, могла бы в будущем прийти на смену ископаемому топливу. В 2014 году доля атомной генерации в обеспечении пригодной к употреблению энергией в мире составила 1,6%. Вклад в сокращение выбросов за счет замены ископаемого топлива атомными мощностями мог бы составить около 4,7%, при условии, что атомная энергия углеродно-нейтральна (а это не так). При том же допущении гипотетический вклад атомной энергетики в сокращение выбросов к 2050 году варьируется от 1,3 – 2,4% (низкий сценарий МАГАТЭ, при котором доля атомной генерации в производстве энергии в мире составляет 0,44-0,8%) до 3,8 – 6,8% (высокий сценарий МАГАТЭ: атомная генерация производит 1,3-2,3% энергии в мире).

 

Скорость строительства

 

В 2060 году почти все ныне действующие атомные станции будут закрыты по завершении срока эксплуатации. Нынешняя скорость атомного строительства – 3-4 ГВт новых мощностей в год – слишком низка и, соответственно, происходит сокращение атомных мощностей в мире, благодаря набирающему силу процессу вывода из эксплуатации старых мощностей. Для того чтобы их объем оставался на нынешнем уровне, скорость строительства новых атомных станций должна быть вдвое выше. МАГАТЭ прогнозирует ввод 7-8 ГВт новых мощностей в год до 2050 года по низкому сценарию и 27 ГВт в год по высокому сценарию. В свете значительных превышений сметы и постоянных задержек графика строительства новых реакторов, с которыми сталкивается ядерная индустрия на протяжении последнего десятилетия, не вполне ясно, как именно прогнозируемая скорость строительства может быть достигнута.

 

Перспективы усовершенствования ядерной технологии

 

Ядерная индустрия обещает, что в ближайшие десятилетия будут запущены новые ядерные технологии, а именно урановые или ториевые реакторы замкнутого цикла, которые дадут человечеству возможность использовать атомную энергию сотни тысячи лет. Однако перспективы эти весьма сомнительны с учетом того факта, что после 60 лет исследований и разработок в США, Великобритании, Франции, Германии и бывшем СССР, в которые было вложено более 100 млрд евро, нигде в мире не существует ни одного действующего реактора замкнутого цикла.

 

Неудачи с разработкой уран-плутониевого или торий-уранового бридерного реактора объясняются фундаментальными законами природы, в частности вторым законом термодинамики, отмечается в исследовании.  Таким образом, в будущем атомной энергетике придется полагаться исключительно на технологию ядерного реактора на тепловых нейтронах, работающего на природном уране. Следовательно, запасы урана будут ограничивающим фактором в сценариях развития атомной энергетики.

 

Уран: спрос и запасы

 

При допущении, что после 2050 года новые атомные станции строиться не будут, а действующие будут постепенно выводиться из строя до 2100 года (прогнозы МАГАТЭ простираются лишь до 2050 г.), известных извлекаемых запасов урана будет достаточно для реализации низкого сценария, и недостаточно для высокого.

 

Ядерная индустрия считает, что в будущем рост цен на уран сделает экономически оправданной разработку тех месторождений урана, которые в настоящее время считаются не извлекаемыми. При таком подходе запасы урана практически неиссякаемы.

 

Энергетический обрыв

 

Запасы урана, находящиеся в земных недрах, оцениваются по определенному критерию: количество энергии, затраченной на их извлечение, должно быть меньше количества энергии, которую можно выработать при их использовании. Физический анализ процесса добычи урана показывает, что количество энергии, затраченной на добычу килограмма урана, по мере снижения качества руды растет в геометрической прогрессии. Никакой полезной атомной энергии не может быть выработано при использовании урановых запасов с содержанием урана менее 0,2-0,1 грамма на килограмм руды.

 

Истощение урановых энергетических запасов – понятие термодинамики. Вероятно, ядерная индустрия с этим наблюдением незнакома: некоторые запасы, классифицированные МАГАТЭ как «извлекаемые», не соответствуют понятию источника энергии с точки зрения термодинамики.

 

Реальные выбросы СО2 при производстве атомной энергии

 

Атомные станции не существуют сами по себе, они просто являются наиболее видимой частью последовательных промышленных процессов, называемых ядерным топливным циклом. Выбросы углекислого газа при сжигании ископаемого топлива и других химических реакциях производятся на всех стадиях этого цикла, за исключением работы атомного реактора.

 

Посредством того же термодинамического анализа, использованного выше, можно подсчитать, что сумма выбросов СО2 от всех процессов, связанных с производством атомной энергии составляет 88-146 гСО2/кВт-ч. Со временем, как объясняется далее, эта цифра будет расти.

 

С учетом высокого уровня потребления специфических материалов с уровнем эмиссий более 200 гСО2/кВт-ч, маловероятно, чтобы атомная энергетика была способна производить меньше выбросов, чем ветроэнергетика, выбросы которой составляют 5-6 гСО2/кВт-ч.

 

Углеродная ловушка

 

Наиболее легкодоступные и богатые месторождения вырабатываются первыми. Соответственно, качество остающихся запасов постепенно снижается, а добыча урана становится все более энерго- и углеродоемкой, и значит объем выбросов, связанных с производством атомной энергии тоже со временем растет. Когда средний уровень содержания урана в руде опустится до 0,2 г/кг, уровень выбросов СО2 от атомной энергетики превысит таковой от производства электроэнергии с помощью ископаемого топлива. Это явление называется «углеродной ловушкой». Следовательно, вклад атомной энергии в сокращение выбросов сократится до нуля уже в течение срока эксплуатации вновь построенных реакторов.

 

Выбросы других парниковых газов

 

Среди доступных источников не обнаруживается информации по выбросам при производстве атомной энергии других парниковых газов; вероятно, эти данные никогда не публиковались.  Но отсутствие данных не означает отсутствие выбросов. Оценка химических процессов, необходимых для обогащения урана и производства топливных элементов, показывает, что значительные выбросы фторированных и хлорированных газов неизбежны. По парниковому эффекту некоторые из этих газов в тысячи раз превосходят углекислый газ.

 

Криптон-85, ещё один опасный для климата газ

 

Атомные станции, хранилища отработавшего топлива и перерабатывающие заводы выбрасывают значительное количество различных продуктов распада, в том числе криптон-85, благородный радиоактивный газ. Криптон ионизирует атмосферу, что ведет к формированию озона в тропосфере. Тропосферный озон — парниковый газ, создает смог, наносит вред растениям и здоровью людей. Ионизация воздуха криптоном-85 влияет на электрические свойства атмосферы, что может иметь непрогнозируемые последствия для климата и погоды, теплового баланса и характера выпадения осадков на Земле.

 

Сравнение данных по выбросам атомной энергии и ВИЭ

 

Научно обоснованное сравнение атомной энергии с возобновляемыми источниками невозможно, поскольку описание многих физических и химических процессов ядерного топливного цикла не доступно в открытых источниках и связанные с ними неизбежные выбросы нельзя оценить.

 

Говоря о выбросах парниковых газов при производстве атомной энергии, ядерная индустрия учитывает только выбросы СО2, ошибочно используя такую величину, как гСО2экв/кВт-ч (грамм эквивалента СО2 на киловатт-час), там, где следует использовать гСО2/кВт-ч. Опубликованные данным по эмиссиям, связанным с использованием ВИЭ, включают все выбрасываемые газы. Ядерная же индустрия затуманивает картину, пытаясь сравнивать яблоки с апельсинами.

 

Кроме того, представляемые индустрией данные основываются на неполном анализе ядерного топливного цикла. Например, выбросы, связанные со строительством, эксплуатацией, модернизацией и демонтажом, в совокупности составляющие 70% ядерных эмиссий, не принимаются во внимание. В то же время именно эти части производственного процесса являются источниками выбросов при использовании ВИЭ: в отличие от атомной энергетики, ветровая и солнечная энергетика не потребляют топлива для производства энергии.

 

Скрытая энтропия

 

Любая система, которая производит энергию из минеральных источников, таких как ископаемое топливо и уран, неизбежно повышает энтропию в окружающем мире.

 

Энтропию можно понимать как рассеивание вещества, энергии или потока. Больше энтропии – больше беспорядка. Увеличение энтропии в биосфере может проявляться в рассеивании сбросного тепла, выбросах СО2 и других парниковых газов, нарушении экосистем, химическом загрязнении воздуха и воды. Антропогенное изменение климата – типичное явление энтропии.

 

Энтропия, содержащаяся в отработанном ядерном топливе, неизбежно попадет в биосферу, если не будут приняты предупредительные меры. Взрывы атомных бомб, катастрофы на Чернобыльской и Фукусимской АЭС демонстрируют возможные последствия атомной энтропии. Основной задачей завершающего этапа существования ядерной индустрии должно быть удержание латентной ядерной энтропии, хранящейся в виде отработавших топливных элементов, под контролем.

 

Энергетический долг и отложенные выбросы

 

То количество энергии, которое потребуется в будущем для выполнения этой задачи, является энергетическим долгом атомной индустрии. Чтобы сравнивать углеродную интенсивность атомной энергии с другими видами генерации, выбросы СО2, которые связаны с этими будущими процессами и по сути являются отложенными выбросами атомной энергетики, следует прибавить к выбросам, производимым при строительстве и эксплуатации атомных станций.

 

Утверждение, что атомная энергетика является даже более низкоуглеродной, чем ветроэнергетика или фотоэлектричество, выглядит странным с учетом того, что углеродный долг, накопленный ядерной индустрией за 60 лет существования, пока не оплачен.

 

Опубликовано на сайте «Меньше двух градусов» 8 ноября 2017 года

 

Источник: https://below2.ru/2017/11/08/nresearch/

 

НАШ TELEGRAM

Статьи / 31 / Искандер-ака / Рейтинг: 5 / 1
Всего комментариев: 0
«Эко.знай» — международный сетевой ресурс экологического просвещения © 2015-2017.    Редактор — Александр Жабский.    +7-904-632-21-32,    zhabskiy@mail.ru