Какво да правим с ядрената енергетика?

Какво да правим с ядрената енергетика?

Йордан Янков
Йордан Янков
Директор "Изследователски програми"

 

В края на миналата година в американското периодично издание „Проблеми на науката и технологиите“ беше публикувана амбициозна статия от Ричард Лестър, озаглавена „Програма за иновации в ядрената енергетика на САЩ“. Авторът поставя изключително важни за индустрията въпроси, които имат измерение и проекции не само контекста на американската ядрена индустрия, но в световен мащаб. Статията вече предизвика отговори и обсъждания, които осветлиха допълнително важни моменти от ситуацията в сектора, както посочиха и някои нови тенденции, които ще имат нарастваща роля в идните десетилетия. Тук ще се опитам да дам моята оценка, както на вижданията на Ричард Лестър и неговите коментатори, така и на ситуацията в малко по-глобален мащаб – проблемите на американската ядрена индустрия в глобален контекст.

Трябва да се отбележи, че Ричард Лестър дава точна диагноза на състоянието на сектора в САЩ, но това са неща, които са очевидни и за които се говори отдавна: неконкурентоспособност, липса на инвеститорски интерес, хронично неизпълнение на срокове за планиране и строителство, постоянно оскъпяване, свръх регулации, административни бариери пред иновациите.  Тези верни констатации обаче не се придружават от анализ на причините довели ядрената енергетика до това състояние. Нека да видим, какво всъщност поражда тези негативни явления, защото това е важен аспект в търсенето на отговор на въпроса, какво да се прави оттук нататък.

Исторически развитието на ядрената енергетика е било в контекста на развитието на военно-промишлените комплекси. Всички лаборатории и научни центрове, разработващи ядрени технологии, са били под контрола на военните и съвсем логично технологичното развитие на отрасъла се е определяло десетилетия наред от нуждите на военните. Тъкмо техните специфични нужди са направили водно-водните реактори фаворит, въпреки че в зората на ядрената енергетика са се тествали и експериментирали далеч повече начини за контрол на ядрените реакции. От своя страна водно-водните реактори имат своя специфика, която изисква твърде сложни системи за контрол на риска и управление на безопасността при тяхната експлоатация. Тези сложни системи няма как да не водят до относително високи капиталови разходи, което пък логично води след себе си постоянни усилия за увеличаване на мащаба на съоръженията, за да могат да се компенсират високите капиталови разходи. От друга страна, фактът че ядрената енергетика е била своего рода страничен продукт на военната индустрия, предопределя и силната намеса, контрола и регулациите от страна на държавата. Тя не е просто един от отраслите на гражданската икономика – тя е съществен момент от политиката на която и да е държавна администрация. Тъкмо тези исторически сложили се характеристики на ядрената енергетика се превръщат в основните спирачки пред нейното развитие, като дори заплашват нейното съществуване. Защо?

По един или друг начин и технологичните особености, и мащабът на съвременните ядрени централи, и регулацията на отрасъла генерират особени интереси, както в държавната администрация, така и в самите фирми-производителки на ядрено оборудване. Десетилетия наред компаниите в сектора свикнаха да имат по-особен статус, да имат гарантираното внимание на политиците. Това беше добре за техните интереси, защото се получаваше така, че каквото и решения да предложат, каквато и сметка да сложат на масата, те биваха приемани в името на сигурността и безопасността. От друга страна, това доведе и до силна концентрация на капиталите вътре в сектора, до формирането на няколко огромни конгломерата, които имаха гарантиран пазар в строежа и експлоатацията на големи и много скъпи ядрени реактори. Съвсем логично тези конгломерати дълги години нямаха икономически интерес да развиват технологии, различни от тази, която им носеше гарантирани печалби в особено големи размери.

От друга страна, самите държавни бюрокрации, отговарящи за отрасъла, се развиха също като корпорации с особени интереси, свързани основно с обслужването на големите ядрени реактори с водно-водни технологии. Колкото по-големи ставаха те, толкова по-сложни ставаха и системите за тяхната сигурност, колкото по-сложни бяха тези системи, толкова повече регулации бяха необходими за тяхното функциониране, колкото повече регулации имаше, толкова по-големи бяха политическите и финансови дивиденти за политиците и бюрокрацията, които създаваха и обслужваха тези регулации.

Получава се парадокс – ядрената индустрия, такава каквато я познаваме, няма мотиви и интереси да се развива. И големите корпорации, и държавните бюрокрации сякаш действат на принципа „след нас потоп“. Всъщност са прави – те се ръководят от специалисти и експерти, започнали своето кариерно развитие в зората на ядрената енергетика и пред тях съвсем естествено като житейска перспектива стои само тяхното пенсиониране. Колко от тях биха мислили и действали от абстрактни подбуди за развитие на нещо, бъдещите ядрени технологии, което не е било и никога няма да бъде тяхно?

Но нека се върнем към статията на Ричард Лестър. В светлината на така описания своеобразен бюрократично-ядрен комплекс, неговият фокус върху декарбонизацията на икономиката като основна причина за развитие на нови ядрени технологии е съвсем логичен и очакван. Аз приемам, че мотивите и стремежите му са съвсем искрени и излизащи извън господстващата в отрасъла нагласа за продължаване на „обичайния начин на правене на бизнес“. Но самата идея за ниско-въглеродна икономика като двигател на иновациите в ядрената индустрия страда от нейния основен родилен порок – търсене на оправдание и защита в държавни политики, които собствено не са вътрешно-присъщи на самата ядрена енергетика. Отново по стар навик ядрената индустрия иска да се присламчи към големите политически игри и така да намери извън пазарни аргументи срещу своите преки конкурент в световната енергетика. Това е опасна игра с много несигурен залог. Реално ядрената индустрия предава контрола върху собственото си развитие на сили, върху които самата тя няма контрол. Нещо повече, политическият призив за декарбонизация се поражда от т.нар. борба с климатичните промени. Но когато си имаме работа с климат, винаги трябва да помним, че за климата е вътрешно-присъща неговата промяна, че тази промяна по дефиниция е много трудна за прогнозиране. Ами ако се сбъднат не американските и западноевропейските прогнози за глобално затопляне, а руските, китайските и японските за глобално захлаждане? Тогава какво правим с декарбонизацията на световната енергетика като ултимативна причина за развитието на ядрената енергетика? И какво оправдание ще намери тогава ядрената индустрия за собственото си развитие?

Освен вътрешно-присъщите, исторически сложили се причини за кризата на ядрената енергетика, съществуват и фактори, които създават съвсем нов тип предизвикателства свързани с развитието на глобалната икономика и регионалните отражения в различните енергийни пазари. Дан Юрман в свой коментар на статията Ричард Лестър посочва ролята на т.нар. „четвърта индустриална революция“, свързана с масовото навлизане на умни технологии в бита и взаимното преплитане на технологични решения от различни отрасли. Това неизбежно променя из основи начина на потребление на енергия, а оттам и общите характеристики и топологии на енергийните системи. Наблюдава се устойчива тенденция към децентрализация и дистрибутирано производство на енергия, към които води стремежа на все повече хора за независимост от монополни структури и колебания в цените на суровини и услуги, традиционно предлагани в енергетиката. Авторът посочва, че по някакъв начин ядрената индустрия трябва да намери своето място в този динамичен и променящ се пейзаж. Буди недоумение обаче заявлението, че според него в обозримо бъдеще ядрената енергетика трябва да продължи да се развива чрез технологията на водно-водните реактори – малки и големи. Защо според мен това е неадекватна цел, ще се спра по-късно.

Към това трябва да се прибавят и други фактори, свързани с глобални тенденции в развитието на човечеството. На първо и основно място е ролята на иновациите. Те не само засягат начина, по който пазарите разпределят и потребяват енергия. Иновациите от едно-две десетилетия насам непрекъснато и фундаментално променят и начините, по които се произвежда енергия. И очевидно това ще се засилва като тенденция. Революциите в добива на шистов газ и петрол причиниха най-големите геополитически трусове от времето на края на Студената война. Смятаните за вечни и неизменни естествени петролни и газови монополи са притиснати от малки и гъвкави компании, които успешно откриват и разработват нови суровинни ресурси във всички точки на планетата Земя. Постепенно се върви към формирането на световен спотов пазар на природен газ. Китай инвестира значителни средства в алтернативното използване на своите въглищни запаси. Непрекъснатото повишаване на ефективността на двигателите с вътрешно горене и развитието на алтернативни двигателни технологии води свиване на традиционни пазари и срив на пазарните цени. Може би не сме далеч от времето, когато фосилните горива ще бъдат подложени на натиск от свои синтетични аналози. В тази ситуация става изключително трудно, ако не и невъзможно, да се правят достоверни дългосрочни прогнози. Ето защо ядрената индустрия трябва да намери отговор на предизвикателствата свързани с иновациите – тя може да оцелее, само ако самата тя започне да се развива чрез иновации.

На второ място е и логиката на развитието на глобалната икономика през последните две десетилетия. След Япония през 80-те години на 20 век, и други развити страни преминават все повече към методите на гъвкави интелигентни системи за организация на производството, което води до намаляване търсенето на суровини, а оттам и до значителен дефлационен натиск. Имаме всички основания, че и бързо развиващите се страни като Китай и Индия също ще навлязат скоро в такъв етап от своето развитие, което ще се отрази като нова вълна от оптимизация и съкращаване на потребяваните ресурси в световен мащаб. Това означава, че световната енергетика трябва да се нагоди към съвсем различни системи на функциониране и обслужване на реалната икономика. Това ще засегне схемите за разработване на нови инвестиционни проекти в отрасъла, ще засегне търгуваните обеми, ще засегне и начините на доставка на енергия. Ето защо ядрената енергетика трябва да помисли как ще се впише в този непрестанно променящ се свят. Плановете за 60 годишно използване на гигантски реактори изглеждат нарастващо неадекватни на този фон.

И не на последно място, както отбелязват и Ричард Лестър, и Дан Юрман, ядрената енергетика трябва да навлезе в нови пазарни ниши – в индустриалното производство на топлинна енергия, в обезсоляването на морска вода, в производството на химични продукти с по-висока добавена стойност. Но все пак остава големия въпрос как точно да се постигне тази революция и пазарна диверсификация на ядрената енергетика. И какво всъщност е онова, което може да даде ядрената енергетика и което е продаваемо на световния енергиен пазар в така обрисувана по-горе ситуация?

Ще започна отзад напред – най-силния коз на ядрената енергетика е високата енергийна плътност на нейната основна суровина – делящите се изотопи на тежките метали уран и торий. Високата енергийна плътност означава най-малко количество преработено природно вещество на единица добита енергия. Ядрената енергия по дефиниция е най-щадящата околната среда, защото произвежда най-малко ентропия. Това в икономиката се проявява като най-ниска цена на произведена единица енергия, въпреки всички икономически, бюрократически и политически утежняващи цената обстоятелства. Ядрената централи станаха неконкурентни на газовите в САЩ не защото контролираните ядрени реакции са по-неефективни от изгарянето на природен газ, а защото имат значителни регулаторни ограничения, предизвикани от комплексна и консервативна технологична база.

Най-високата енергийна плътност на ядрените енергийни източници означава и нещо друго – най-висок потенциал за автономни енергийни мощности без да се променя околната среда. Познатите и традиционно възприемани като възобновяеми енергийни източници, тъкмо заради своята ниска енергийна плътност, имат сериозен отпечатък в жизненото пространство на хората – ниската енергийна плътност може да се компенсира само с пространствена експанзия. Ядрените технологии имат потенциала да отговорят най-адекватно както на търсенето на автономия от страна на потребителите, така и на желанието за ненамеса в околната среда.

Най-високата енергийна плътност означава и изобилие на енергийни ресурси. Само ядрената енергетика може да обещае изобилие на енергия без хоризонт на изчерпване на наличните ресурси и без това да означава разрушаване на огромни природни и човешки обиталища. Нещо повече – тези ресурси не само са огромни, но благодарение на спецификата на ядрените реакции те са и възобновяеми.

Това е теоретична, идеална картина. Пред нейната реализация стоят ред препятствия. Ще започна с вътрешно-присъщите препятствия поставяни от самите ядрени реакции.

В основата на ядрените реакции е радиоактивността, която в големи дози е опасна за живота и здравето на хората. Напоследък се води дебат, каква е долната граница на радиоактивните нива, под които не съществува риск за човешкия организъм и околната среда. Тук няма да навлизам в детайли, но очевидно е, че ако ядрената енергетика иска да стане масова и близка до хората, тя трябва да гарантира, че каквато и да е радиация при никакви условия няма да бъде изпусната в околната среда при експлоатация на каквито и да е ядрени мощности. Звучи като твърде висока, невъзможна за реализация цел, но това е постижима инженерна задача при някои определени ядрени технологии. Разбира се, трябва да се държи сметка за всички конкретни обстоятелства. Някои типове реактори ще са подходящи само за големи индустриални приложения, други могат да бъдат проектирани да работят напълно безопасно в малки мащаби и в непосредствена близост до хората. Засега това звучи като фантастика, но няма принципни технологични пречки да бъде реализирано.

Другото предизвикателство пред масовата ядрена енергетика е изключването на възможността, реакторите по някакъв начин да бъдат използвани за създаване на оръжия или самите те да бъдат използвани като оръжия. Макар че има ядрени реактори, които по никакъв начин не могат да бъдат пригодени за производството на радиоактивен материал, годен за производството на ядрени взривни устройства, то задачата да се предотврати възможността самите реактори да бъдат използвани като бомби изглежда напълно невъзможна в свят, където дори пастите за зъби се разглеждат като потенциални оръжия. Най-голямата опасност е ядрените устройства да бъдат използвани като т.нар. мръсни бомби, при които пораженията се постигат не от ефектите на взрив, а от замърсяването на околната среда с радиоактивни вещества. Това означава, че трябва да бъдат разработени системи от мерки и технологии, които да предотвратяват неоторизиран достъп до активната зона най-вече на малки реактори, работещи в непосредствена близост до цивилното население.

Най-голямото икономическо предизвикателство пред ядрената енергетика са капиталовите разходи. Бъдещите реактори трябва драстично да намалят цената си на инсталиран киловат, ако искат да се конкурират с другите енергийни индустрии. Това може да бъде постигнато с опростяване на реакторните съоръжения, пасивни защити и серийно масово производство. Всичко това трябва да се придружава от нормални срокове за изграждане, съпоставими с всяко друго аналогично по размер индустриално съоръжение.

Друго основно препятствие, което трябва да се преодолее, е регулаторния процес при разработването, изграждането и експлоатацията на нови поколения ядрени реактори. Необходима е международна стандартизация на регулациите и въвеждането на лицензи за серийно производство на ядрени реактори, които да съответстват на масовото производство на опростени конструкции малки модулни реактори.

И най-накрая, но не на последно място, необходими са значителни усилия за информиране на обществеността във всички страни за предимствата на новото поколение ядрени технологии, ефективността с която те работят, ползите които носят за опазването на околната среда и енергийната сигурност, както и нивата на безопасност, които предлагат.

Конкретното изпълнение на тези мерки поставя въпроса, кой ще ги реализира – как е възможно да бъдат реформирана съществуващата институционална и комерсиална инфраструктура на ядрената енергетика. Универсална рецепта няма. По-горе обрисуваната картина на кризата в ядрената енергетика засяга най-вече САЩ и страните от Западна Европа. В други региони донякъде проблемите са сходни, но причините за тях са различни, както са различни и конкретните необходими мерки. Например, в Китай и Русия, ядрено-бюрократичният комплекс има друг начин на генезис и място в общия политически живот. До голяма степен в тези страни бариери пред иновациите няма, дори напротив – те се стимулират, но това става отново с бюрократични средства, при тях иновационния цикъл протича в непазарна среда, което води до обща неефективност. При всички положения е добре да се направи един сравнителен анализ на стратегиите за развитие на ядрената енергетика във водещите страни, тъй като това може да подскаже и много конкретни пътища, за практическата реализация на една обща световна програма за развитие на отрасъла.