Att säkerställa en säker framtid för kärnkraft

Världen behöver utöka den globala kärnkraftsproduktionen för att hjälpa till att minska de globala koldioxidutsläppen. Den slutsatsen är baserad på många modeller och prognoser som indikerar att förnybar energi inte kan göra det ensam.

Men det finns en betydande varning. Vi kan helt enkelt inte ha stora kärnkraftsincidenter som de som ägde rum i Tjernobyl, Ukraina och Fukushima, Japan. Dessa är vad jag anser vara lågrisk, men högkonsekvenshändelser.

I kärnkraftens historia har det varit få allvarliga incidenter. Men kärnkraftverk har den unika potentialen att permanent förskjuta hela städer vid en allvarlig olycka.

Tjernobylolyckan fördrev till slut cirka 350,000 XNUMX människor från sina hem. Tusentals kvadratkilometer avsattes som en obebodd uteslutningszon runt kärnkraftverket i Tjernobyl. Många människor drevs också på flykt till följd av Fukushima-olyckan, om än inte lika många som i Tjernobyl.

Om kärnkraften ska förverkliga sin potential för att minska koldioxidutsläppen måste vi se till att sådana olyckor inte längre är möjliga.

Bygga säkrare kärnkraftverk

Jag hade nyligen en chans att prata om dessa frågor med Dr. Kathryn Huff, biträdande sekreterare vid Department of Energy's Office of Nuclear Energy.

Dr Huff förklarade att passiva säkerhetssystem är nyckeln till att i händelse av en olycka kan arbetare gå bort från ett kärnkraftverk och det skulle stängas av i ett säkert tillstånd.

Det finns en viktig skillnad att göra här. Allmänheten kan förvänta sig att kärnkraftskonstruktioner är misslyckade, men det finns många anledningar till varför det måttet aldrig kommer att uppnås. Du kan helt enkelt inte skydda dig mot alla möjliga incidenter som kan inträffa. Därför försöker vi mildra möjliga konsekvenser och implementera felsäkra konstruktioner.

Ett enkelt exempel på en felsäker design är en elektrisk säkring. Det förhindrar inte en incident där för mycket ström försöker flöda över säkringen. Men om det händer smälter anslutningen och stoppar flödet av el - ett felsäkert tillstånd. Varken Tjernobyl eller Fukushima var felsäkra konstruktioner.

Men hur kan sådana felsäkra konstruktioner förverkligas? Dr Huff pekade ut två exempel.

Den första är den nya AP1000® tryckvattenreaktorn (PWR) från Westinghouse. Problemet i Fukushima var att efter avstängningen behövde ström vara tillgänglig för att cirkulera vatten för att kyla reaktorn. När strömförsörjningen försvann var förmågan att kyla reaktorhärden borta.

Den nya APR-reaktorn är beroende av naturliga krafter som gravitation, naturlig cirkulation och komprimerade gaser för att cirkulera vatten och förhindra att härden och inneslutningen överhettas.

Utöver passiv kylning har det skett innovationer för att utveckla nästa generations bränsletyper som är olyckstoleranta. Till exempel tri-strukturell isotrop (TRISO) partikelbränsle är gjord av en kärna av uran, kol och syre. Varje partikel är sitt eget inneslutningssystem tack vare trippelbelagda lager. TRISO-partiklar tål mycket högre temperaturer än nuvarande kärnbränslen och kan helt enkelt inte smälta i en reaktor.

Dr Huff sa att en avancerad reaktordemo kommer att finnas online i slutet av decenniet, med en stenbädd full av TRISO-partiklar.

Dessa två innovationer kan säkerställa att framtida kärnkraftverk aldrig råkar ut för en större olycka. Men det finns ytterligare frågor som måste lösas, till exempel omhändertagande av kärnavfall. Jag kommer att ta upp det – liksom vad USA gör för att främja kärnkraft – i del II av mitt samtal med Dr Huff.