Mali modularni reaktori stvaraju daleko više nuklearnog otpada nego konvencionalni – studija

Mali modularni reaktori, u ovom trenutku još eksperimentalna tehnologija, generisali bi dva do trideset puta više radioaktivnog otpada po jedinici energije kojeg treba zbrinuti nego konvencionalne nuklearne elektrane, otkriva studija koju su objavili Stanford i Univerzitet u Britanskoj Kolumbiji.

S rasplamsavanjem energetske krize i ruskim napadom na Ukrajinu koji je počeo u februaru, vlade više evropskih zemalja su počele da promovišu male modularne reaktore ili SMR-ove kao rešenje za energetsku bezbednost i zadovoljavanje potreba za vodonikom. Investitori iz tog sektora obećavaju mogućnost omasovljavanja, automatizaciju, bržu i jeftiniju izgradnju i bolje sigurnosne mere.

Trenutno je u svetu aktivna tek šačica pilot-projekata za male modularne reaktore. Evropska unija je ove godine značajno poboljšala status nuklearne energije, proglasivši je za prelazno rešenje na putu obaranja emisija gasova s efektom staklene bašte u elektroenergetskom sektoru na neutralni nivo.

Milenijumi produženog rizika

Međutim, nova studija koju su objavili kalifornijski Stanford i Univerzitet u Britanskoj Kolumbiji pokazuje da bi mali modularni reaktori stvarali daleko više radioaktivnog otpada nego konvencionalne nuklearne elektrane. Ukoliko ti nalazi budu potvrđeni, to bi moglo radikalno da promeni percepciju ovog rešenja, kojeg reklamiraju kao revolucionarno.

Nuklearni reaktori su pouzdani u snabdevanju električnom energijom, a emisije gasova s efektom staklene bašte su im prilično niske. Radioaktivni otpad je drugo pitanje, jer mora da se izdvoji iz životne sredine na više stotina hiljada godina.

Velik deo koristi od niskougljenične proizvodnje struje u nuklearkama poništavaju visoki troškovi i opterećenje nuklearnim otpadom

Nuklearni sektor razvija SMR-ove, čija je karakteristika kapacitet ispod 300 megavata električne energije. Mogu da se sastavljaju u fabrikama. Analitičari koji pokrivaju tu industriju navode da će te napredne modularne odnosno sklopive konstrukcije biti jeftinije i da će generisati manje radioaktivnih nusproizvoda nego konvencionalni reaktori velike snage.

U novoj studiji stoji drugačije. „Naši rezultati pokazuju da će većina rešenja za konstrukciju malih modularnih reaktora zapravo povećati količine nuklearnog otpada kojim treba upravljati i zbrinuti ga, i to za dva do trideset puta u slučaju reaktora koje smo proučavali“, izjavila je glavna autorka Lindsay Krall sa Stanforda.

Mali modularni reaktori bi eksponencijalno povećali nagomilavanje radioaktivnog otpada

Na svetu ima nekih 440 nuklearnih reaktora i oni pokrivaju deseti deo globalne proizvodnje struje. Iz komercijalnih nuklearki je do sada samo u Sjedinjenim Državama izneseno više od 88.000 tona potrošenog nuklearnog goriva, uz znatne količine manje i srednje radioaktivnog otpada.

Najradioaktivniji otpad, kojeg uglavnom čini potrošeno gorivo, mora da se izoluje u geološkim spremištima u dubokim kopovima. SAD trenutno nemaju nikakav program razvoja takvih mesta, nakon što su decenijama trošile milijarde dolara na lokaciju na planini Juka u Nevadi.

Neverovatno je koliko je malo studija pokrilo upravljanje tokovima nuklearnog otpada iz SMR-ova i njegovo zbrinjavanje

„Jednostavne mere poput procena mase potrošenog goriva ne daju dovoljan uvid u potrebu za resursima za skladištenje, pakovanje i deponovanje potrošenog goriva i drugog radioaktivnog otpada. Zapravo je neverovatno koliko je malo studija pokrilo upravljanje tokovima nuklearnog otpada iz SMR-ova i njegovo zbrinjavanje“, izjavila je Krall, koja se sada bavi naučnim radom u švedskoj kompaniji za upravljanje nuklearnim gorivom i otpadom (SKB).

Ona je za potrebe rada analizirala tokove nuklearnog otpada iz tipova SMR-ova koje razvijaju Toshiba, NuScale i Terrestrial Energy, prenosi Stanford News.

Potrošeno gorivo nije jedini nuklearni otpad

Nuklearni reaktor proizvodi energiju kada neutron pocepa atom uranijuma u jezgru reaktora i dovede do oslobađanja drugih neutrona, pa oni u lančanoj reakciji cepaju sledeće atome uranijuma. Ali neki neutroni beže iz jezgra i udaraju u materijal oko njega kao što su čelik i beton, izazivajući takozvano propuštanje neutrona i čineći ga radioaktivnim.

U novoj studiji je otkriveno da zbog svoje manje veličine mali modularni reaktori trpe veće propuštanje neutrona nego konvencionalni.

„Zaključili smo da će mali modularni reaktori generisati barem devet puta više neutronski aktiviranog čelika nego konvencionalne elektrane. Tim radioaktivnim materijalima se mora pažljivo upravljati pre deponovanja, koje će biti skupo“, izjavio je Rodney Ewing sa Stanforda.

Dugoročna radijacija bi bila 50 odsto viša

Studija je takođe otkrila da će SMR-ovi generisati više potrošenog nuklearnog otpada po jedinici energije i da će biti daleko komplikovaniji za upravljanje.

Konstrukcije nekih malih modularnih reaktora podrazumevaju upotrebu hemijski egzotičnih goriva i rashlađivača, od kojih mogu nastati vrste otpada koje je teško deponovati, navela je Allison Macfarlane s Univerziteta u Britanskoj Kolumbiji.

NuScale Power je osporio studiju uz tvrdnju da se s njegovom tehnologijom generiše manje otpada po jedinici energije nego u velikim reaktorima

Jedan od izazova je i dugoročna radioaktivnost potrošenog nuklearnog goriva. Istraživački tim je procenio da će posle 10.000 godina radijacija iz plutonijuma u potrošenom gorivu iz tri studijska modula biti barem 50 odsto veća nego iz plutonijuma iz konvencionalne proizvodnje.

Diane Hughes iz kompanije NuScale Power osporila je studiju uz tvrdnju da autori koristili zastarele podatke i da se mera te kompanije za generisanje otpada bolje kotira nego ekvivalentni rezultati velikih reaktora, piše NewScientists.