En nigeriansk-född ingenjör som arbetar runt Pittsburgh kan rädda nyckeln till dekarbonisering genom att använda en sedan länge fördömd och missförstådd energikälla: kärnkraft.
Dr. Sola Talabi är docent i kärnteknik vid University of Pittsburgh och seniorkonsult vid Pittsburgh Technical, ett konsultföretag som tillhandahåller riskhanteringstjänster till kärnkraftsindustrin. Han är expert på avancerade små modulära reaktorer (SMR), minikärnkraftverk i storlek från tiotals till hundratals megawatt (MWe).
Som en stor reaktor genererar SMR elektricitet genom kärnklyvning. I deras kärnor kolliderar neutroner med bränsleatomer, som vanligtvis bryts ner av uran. När atomer sönderfaller frigör de fler neutroner och energi, vilket bryter upp fler atomer i en kontinuerlig kedjereaktion. Energi överförs till det cirkulerande köldmediet, vanligtvis vatten, och får dess temperatur att stiga. Det uppvärmda köldmediet passerar sedan genom en värmeväxlare, genererar ånga som driver den elektriska turbinen och genererar användbar energi.
Talabi anser att SMR erbjuder ett hållbart, miljövänligt alternativ till fossila bränslen som kan möta världens växande energibehov genom att minska koldioxidutsläpp och luftföroreningar. “Jag tror att kärnenergi har förmågan att lösa,” sa han [the world’s two biggest problems:] global energifattigdom och global uppvärmning, säger Talabi till The Daily Beast. “Kärnkraft kan lösa dessa problem på ett unikt sätt.”
Den lilla modulära reaktorn upptar en del av territoriet för ett traditionellt kärnkraftverk.
Med tillstånd från Idaho National Laboratory
Även om de är nya inom den civila energisektorn, har SMR:er opererat örlogsfartyg och ubåtar i nästan 70 år. Amerikanska marina kärnreaktorer har varit i drift i mer än 5 400 år och har färdats mer än 130 miljoner miles utan några radiologiska händelser eller strålningsrelaterade dödsfall. Detta fantastiska säkerhetsrekord gör att den amerikanska flottan kan driva sina reaktorer även i Japan, som har en stark anti-kärnkraftsrörelse skapad av Hiroshima och Nagasaki och förstärkt av Fukushima.
Trots framgångar har SMR och kärnkraft i allmänhet misslyckats med att fånga USA:s civila energisektor. Faktum är att kärnkraften bara levererar 20 procent av landets energi, allt från föråldrade storskaliga reaktorer. Händelser som Three Mile Island, Tjernobyl och Fukushima har ytterligare minskat allmänhetens stöd. Även om PR kan övervinna hinder, möter branschen fortfarande huvudvärk i olika finansiella och leverantörskedjor. Dr. Talabi insisterar dock på att alla dessa problem kan lösas eller minimeras helt enkelt genom att minimera dem.
Till att börja med hävdar han att SMR är säkrare än storskaliga reaktorer. De värsta scenarierna för konventionella kärnkraftverk är kylvätskeförluster eller flödesolyckor, där anläggningen förlorar sin förmåga att producera den värme som produceras av bränslet och kärnsmältan. På Three Mile Island berodde detta på att en öppen avlastningsventil satt fast i anläggningens trycksystem. I Fukushima var orsaken förlusten av elektricitet från stationens reaktorkylpumpar.
SMR använder dock den mest uppdaterade designen för att eliminera möjligheten för sådana olyckor. Cirkulation genom härden sker med termisk konvektion (varmt vatten stiger, kallt vatten faller), så att även om elektricitet går förlorad kan anläggningen generera värme som genereras av bränslet. Den nya generationen SMR:er är också designade på ett sådant sätt att de inte kräver ett trycksystem eftersom de misslyckades på Three Mile Island.
Efterfrågan sa att även i händelse av en omöjlig nödkraftskrasch är SMR fortfarande extremt säkra. Till skillnad från sina stora föregångare eliminerar den lilla storleken på SMR:er behovet av aktiva säkerhetssystem som stöds av mänskliga operatörer. Om radionuklidpartiklar – ett instabilt grundämne som är skadligt för människor – frigörs från kärnan, kommer andra naturfenomen som gravitation och värme- och ångkoncentration att tvinga dem att placeras säkert i växtens förvaringsbehållare. Medan radionuklidpartiklar är mindre benägna att bryta lagringstanken, tyder Talabis forskning på att de kommer att bosätta sig på ett mindre område än de som släpps ut från en storskalig reaktor, utgöra mindre hälso- och miljöfara och underlätta rengöring.
Bortsett från säkerhet är en av de största farhågorna kritiker har om SMR:er deras pris. En studie av de senaste produktionskostnaderna av den tyska regeringen visar att mer än 3 000 SMR måste produceras för att täcka de initiala byggkostnaderna. Talabi sa dock att den tyska regeringens beräkningar är helt felaktiga. “Det är som om vi precis har skapat traktorsläp och vi försöker ta reda på vad priset på en motorcykel är”, sa han.
Talabi hävdar att de flesta ekonomer helt enkelt tar kostnaden för att producera Westinghouse storskaliga AP1000-reaktor – en populär kärnkraftverksdesign – och antar att kostnaden för SMR kommer att vara proportionellt mindre. Till exempel uppskattar de att en SMR som producerar 100 MW blir 10 procent dyrare än en AP1000 som producerar 1 000 MW. Men ekonomer förstår inte att många av de system som krävs för storskaliga reaktorer, som de som upprätthåller tryck och köldmedieflöde i anläggningens kärna, inte kommer att miniatyriseras i små anläggningar. De kommer att elimineras.
SMR bör också vara billigare eftersom de kan tillverkas i fabriken och deras mindre delar blir lättare för tillverkaren att tillverka. Medan endast en eller två leverantörer i världen kan tillverka ett reaktorkärl för AP1000, måste många tillverkare i USA kunna tillverka en reaktor för SMR.
Även om Talabi är optimistisk om potentialen hos SMR, medger de att de har vissa brister. Utbredd användning kan minska koldioxidutsläppen, men kommer att kräva ökad uranproduktion. De utgör också en säkerhetsrisk, eftersom kärnbränsle kommer att behöva transporteras mellan tusentals platser och reaktorplatser kan bli föremål för krigförande stater och terrorister. Statliga lagar tar inte heller hänsyn till skillnaderna mellan SMR och storskaliga reaktorer och förhindrar att de byggs. Utvecklingsländer som är i stort behov av el har inte den reglerande infrastrukturen för att ta till sig tekniken. Det kan vara svårare för amerikaner att vinna över sina medborgare som har blivit utsatta för kärnkraft bara på grund av dåliga nyheter.
Talabi anser dock att potentialen hos SMR för att hantera klimatförändringar och global energifattigdom vida överväger deras risker och är värt att övervinna deras hinder. För detta ändamål etablerade han Climate Action (CANDiD) genom kärnkraftsutbyggnad i utvecklingsländer. CANDiD hoppas kunna använda tekniken för att skapa regelverk som utvecklingsländer kan använda för att anta och hantera SMR. Det syftar också till att bättre informera världen om arbetet och fördelarna med kärnkraftverk.
“Det är inte ett tekniskt problem,” sa Talabi. Med stöd av allmänheten och regeringen kommer SMR snart att kunna förse världen med kolfri el. Enligt efterfrågan är det helt enkelt att förstå och förstå.
