Komerční prezentace
Registrace uživatele

Přihlašte se k odběru informací, novinek, získejte přístup do diskuzního fóra.

Vesmír č. 10
Vesmír č. 10
Toto číslo vychází
2. 10. 2017
Novinky
Zdarma jedno celé číslo Vesmíru v pdf.
• Říjnové číslo Vesmíru
reklama

Budoucnost jaderné energie

Poroste poptávka po elektřině rychleji? Budou posouzena všechna rizika a náklady? Vzrostou obavy z globálního oteplení?
Publikováno: Vesmír 74, 431, 1995/8

Amerika se obrátí k jaderné energii, jen když poptávka po elektřině bude vzrůstat rychleji, když budou posouzena všechna rizika spolu s náklady a když vzrostou obavy z globálního oteplení. Úsvit věku využití jaderné energie nastal v USA velmi nenápadně – 20. 12. 1951. Experimentální plodivý reaktor 1 (EBR-1) vyrobil elektřinu, která rozsvítila 4 žárovky. Zdálo se, že rozvoji jaderné energetiky už nic nebrání. Americká Komise pro atomovou energii uprostřed 70. let plánovala až 1000 velkých jaderných elektráren do r. 2000. Na konci tohoto století bude však v USA pravděpodobně v provozu 110 jaderných reaktorů, přičemž 64 jich bude starších než 20 let. Nestali jsme se závislými na jaderné energii, ani jsme nezačali trpět jejím nedostatkem, který se údajně měl projevit, kdybychom nové jaderné elektrárny nestavěli. Co se přihodilo?

Ztratila jaderná energie v produkci elektřiny svůj význam?
Ne. Roku 1991 činil její podíl 72,7 % výroby elektřiny ve Francii, 59,3 % v Belgii a 51,6 % ve Švédsku. Podílela se na výrobě elektřiny ve 26 zemích. Ve Spojených státech činil r. 1991 tento podíl 21,7 %. Ve zprávě National Regulatory Commission (NRC) nazvané “Jaderná energie – technická a systémová volba pro budoucnost″, která vyšla r. 1992, se uvádějí čtyři důvody k pochybnostem o budoucnosti jaderné energie: růst v poptávce po energii se zpomalil, cena a délka výstavby atomových elektráren se zvýšila, jaderné elektrárny nedosáhly očekávaného stupně využití svého provozu a veřejné mínění se obrátilo proti jaderné energii.

Má tedy jaderná energie v USA ještě nějakou budoucnost? Někteří lidé říkají, že základní věcí je bezpečnost a že USA by stavěly více takových elektráren, kdyby bylo možné veřejnost o jejich bezpečnosti přesvědčit. Myslím, že skutečná příčina je jinde. Rozhodnutí stavět jaderné elektrárny je závislé na elektrárenských společnostech, které se rozhodnou stavět, jen když poptávka po této energii vykáže vysokou míru růstu, výstavba elektrárny bude levnější a její chod spolehlivější než chod jiných.

Pokles v poptávce
V 60. a na začátku 70. let poptávka po elektřině v USA rychle vzrůstala. Věřilo se, že poroste i nadále, ale prognózy byly velmi nepřesné. Očekávání se nesplnilo a nové plány výstavby se neuskutečnily.

Roku 1974 se předpokládalo, že v následujících 10 letech poroste poptávka po energii v průměru vždy o 7,6 % ročně. Růst se začal zpomalovat na počátku 70. let po prvním “ropném šoku″, když organizace zemí vyvážejících ropu OPEC zvýšila ceny. Spojené státy byly po celá desetiletí jednou ze zemí s největší spotřebou energie na hlavu. Na počátku 70. let energie nebyla drahá a USA proto plýtvání energií nevěnovaly pozornost. Teprve ropné šoky přiměly Ameriku, aby se nad svým způsobem spotřeby energie zamyslela. Ukázalo se, že růst spotřeby energie a hrubého národního důchodu byl v USA až do 70. let téměř stejný. Mnoho lidí tuto souvislost považovalo za nevyhnutelnou a usuzovalo z toho, že pokles spotřeby energie by tedy nutně vedl k poklesu růstu hrubého národního důchodu. Jednotlivci, jako např. David Freeman z Fordova energetického projektu a Amory Lovins z Institutu v Rocky Mountain, však takové závěry odmítali. Roku 1977 pak Carterova vláda prohlásila energetickou spotřebu za jeden z nejdůležitějších ukazatelů hospodaření země. Američané se tehdy začali zajímat o to, jak při pokračujícím růstu hrubého národního důchodu zmírnit růst spotřeby energie. V porovnání s předchozími předpověďmi přestaly narůstat požadavky spotřebitelů. Zastavilo se plánování výstavby některých nákladných jaderných zařízení.

Někteří lidé z jaderného průmyslu tvrdí, že využití jaderné energie zastavily jednak stále komplikovanější předpisy, jednak nepřátelský postoj veřejnosti. To však patrně není pravda. Roku 1988 napsal Ken Davis, člen vedení společnosti Bechtel Corporation, která je jedním z největších stavitelů jaderných elektráren, že zlom v objednávkách výstavby jaderných elektráren v USA od r. 1978 byl důsledkem nasyceného trhu. Změna v růstu poptávky je vlastně jen zviditelněním změny ve využíváni elektřiny.

Nadměrná doba výstavby a náklady
Když projektanti energetických zařízení začátkem 70. let uvažovali, jak vyhovět obrovské poptávce po elektřině, uvědomovali si výhody jaderných elektráren, zejména poměrně nízkou cenu vstupního paliva. (Ropa, i když jí bylo dostatek, byla tehdy považována za nejdražší palivo pro výrobu elektřiny. Proto se rozhodovalo mezi uhlím a jaderným palivem.) Předpokládané náklady, stejně jako předpovědi poptávky, se však ukázaly jako nepřesné. Naklady výstavby jaderných elektráren v období 70. a 80. let vzrůstaly tak prudce, že bylo těžké je předem odhadnout. Špatně se odhadovala i čím dál tím delší doba potřebná k výstavbě jaderné elektrárny. Nejnápadnější rozdíly vidíme v porovnání 70. a 80. let.

Která událost způsobila zvýšení nákladů a vůbec cenu stavby? Byla to havárie jaderné elektrárny Three Mile Island v Pensylvánii r. 1979. NRC strávila dva roky úvahami, jaké mají být provedeny změny v předpisech. Mezitím však stavební společnosti zpomalily tempo výstavby nových jaderných zařízení. Nakonec NRC požadavala, aby některá jednotlivá jaderná zařízení modifikovala projekt ještě během výstavby.

V letech 1970 – 1979 byla v USA střední doba výstavby pro 63 uvažovaných elektráren 6,3 roku. Od r. 1980 do 1989 to už bylo pro 47 uvažovaných elektráren 11 let. Střední cena jedné kW instalované kapacity vzrostla z 817 dolarů pro 13 elektráren uváděných do provozu v letech 1971 – 1974 až na 3 100 dolarů pro 10 elektráren uvedených do provozu v letech 1987 – 1988. (Všechny ceny jsou udány ve stálých cenách r. 1988.)

Do r. 1978 byla doba výstavby v USA zhruba stejná jako jinde ve světě, v průměru byla o něco nižší než ve Velké Británii a asi o 10 % vyšší než ve Francii. Tato relace se však výrazně změnila po r. 1978, kdy doba výstavby v USA vzrostla téměř na dvojnásobek oproti Francii a asi 2,5násobek v porovnání s Japonskem. Nepředvídatelnost těchto hodnot i jejich velikost projektanty odrazovala. Jestliže si elektrárenská společnost naplánuje pokrýt budoucí potřebu energie stavbou jaderné elektrárny a ta pak nebude v okamžiku potřeby jejího výkonu v provozu, společnost se musí poohlédnout po nějakém dalším zdroji, který si však vyžádá dodatečné finanční krytí.

V roce 1988 stála nejdražší jaderná elektrárna asi o 25 % více než nejdražší uhelná, zatímco nejlevnější jaderná elektrárna stála asi o 30 % méně než nejlevnější uhelná. Na počátku 70. let se minimální a maximální cena jaderné elektrárny lišily faktorem 2,5. Tento faktor se zvýšil více než 3krát v období 1977 – 1988. V některých oblastech zvýšilo zahrnutí ceny za výstavbu jaderných elektráren poplatky až o 25 %.

Špatné řízení
I kdyby mohla být jaderná elektrárna postavena za rozumnou cenu a v rozumném čase, bude její ziskovost záviset na vhodném řízení. Ve zprávě Národní akademie se říká: “Špatné vedení má opravdu vážné důsledky. NRC odstavila reaktor Pilgrim v Massachusetts kvůli špatnému vedení na celé 4 roky. Jeden z největších jaderných programů v USA, TVA program jaderné energie, byl kompletně zastaven na více než 4 roky právě kvůli otázkám spojeným s řízením.

Jistým indikátorem schopností managementu je tzv. roční využití instalovaného výkonu, tj. poměr mezi produkovanou a projektovanou výrobou elektřiny za předpokladu využití 100 % doby provozu elektrárny. Během r. 1987 se střední faktor zatížení jaderných elektráren v hlavních zemích značně lišil: 78,2 % v Kanadě, 73,6 % v SRN, 68 % v Japonsku a 60,5 % v USA. (Vynechal jsem hodnotu faktoru ve Francii kvůli tomu, že na rozdíl od ostatních zemí zahrnuje i špičkové zatížení.) Kdyby jaderné elektrárny v USA byly provozovány spolehlivěji, pak by jistě jak projektanti, tak ti, kteří stanovují poplatky za elektřinu, měli k tomuto zdroji energie příznivější postoj. Jaderné elektrárny selhávají ve třech rozhodujících otázkách kladených při plánování výstavby: Kolik bude elektrárna stát? Kdy bude hotová? Jak dobře bude pracovat? Obvyklé odpovědi pro jadernou elektrárnu znějí: “Bude stát mnoho, bude se dlouho stavět a nebude pracovat nejlépe.″ A ještě horší je, že mnohem čestnější by bylo odpovědět: “Nevíme.″

Veřejné mínění
Odpor veřejnosti se často popisuje jako jeden z největších problémů jaderné energie. Prvním argumentem oponentů jaderné energie je, že jaderná energie stojí příliš mnoho. Druhým argumentem je, že jaderné elektrárny nejsou bezpečné. Zpráva Národní akademie došla ohledně bezpečnosti k několika závěrům – např.: “Ohrožení zdraví veřejnosti provozem reaktorů v USA je velmi malé. V tomto základním smyslu jsou nynější reaktory bezpečné. Významná část veřejnosti to však vnímá jinak a věří, že bezpečnost by se měla zvýšit.″ Havárie v Three Mile Island r. 1983 a v Černobylu na Ukrajině r. 1986 způsobily, že se bezpečnost stala nejzávažnějším sporným bodem v jednáních s oponenty jaderné energie.

Další problém je otázka likvidace odpadu. Nízce radioaktivní odpad je materiál, jehož radioaktivita se bude rozpadat méně než 50 let. V roce 1989 např. 52 % všech odpadů této kategorie v USA sice pocházelo z reaktorů, ale již 35 % bylo z jiné komerční průmyslové činnosti.

Vysoce radioaktivní odpady potřebují staletí na to, aby se rozpadly a úroveň jejich radioaktivity byla “bezpečná″. Pocházejí ze dvou zdrojů: z komerčních reaktorů, jejichž vyhořelé palivo musí být odklízeno, a z vojenských zařízení. Ty druhé zbytky tvoří 20krát větší množství radioaktivních odpadů co do objemu.

Výběr úložiště nízkoaktivních odpadů naráží na stejný odpor jako umístění spaloven toxických látek či zařízení na likvidaci jinak nebezpečných odpadů.

LULU, NIMBY, NIMTO
Problémy popisuje řada akronymů, které se náhle vynořily: LULU (locally unwanted land use – radši nic než tohle), NIMBY (not in my backyard – ne za mými humny) a NIMTO (not in my term of office – ne za mého úřadování).

Kongres USA se stále potýká s problémy výběru trvalého úložiště pro vysokoradioaktivní odpad. Roku 1993 Kongres vybral pohoří Yucca v Nevadě. Kolem tohoto výběru je mnoho sporných otázek. Bude toto místo geologicky stabilní i v dalších tisíciletích? Bylo vybráno převážně proto, že hraničí s jadernou střelnicí v téměř izolované neúrodné krajině ve státě s nízkou populací? Nevadští kongresmani i nevadská vláda proti takovému výběru bojují. Bez ohledu na to, zda pohoří Yucca vyhovuje zákonným předpisům NRC a Úřadu pro ochranu životního prostředí, vyvolává nevadská vláda ve veřejnosti dojem, že s jadernou energií není něco v pořádku, když její odpady musí být skladovány proti vůli místních obyvatel. Otázka odpadu asi bude mít na budoucnost jaderné energetiky velký vliv, ale dnes patrně není rozhodujícím problémem.

Carl Sagan z Cornellovy univerzity napsal v časopise Parade, že “ [...] je zde ještě jeden problém: všechny jaderné elektrárny používají anebo produkují uran a plutonium, které mohou být použity pro výrobu jaderných zbraní″. Zastánci jaderné energie naopak argumentují, že jaderné elektrárny zdrojem rozvoje jaderných zbraní nikdy nebyly. Nejde však o tvrzení samotné, ale o vnímanou hrozbu.

Možnosti
Co by se muselo stát, aby se v USA stala jaderná energie dostatečně atraktivní? Národní akademie publikovala zprávu, v níž uvádí seznam podnětů, které by k návratu jaderné energie přispěly.

  • V první řadě by to mohla být rostoucí poptávka po elektrické energii. Využití jaderných reaktorů by bylo logické, kdybychom potřebovali řádově více výrobní kapacity, než poskytují veliké (nejaderné) elektrárny. (To však dnes není případ USA.)
  • Význam jaderné energie by vzrostl, kdyby si politika veřejného zájmu na zachování životního prostředí vynutila snížení emisí z elektráren na uhlí, ropu nebo zemní plyn.
  • Kdyby jaderná energie měla být volbou pro budoucnost, musí být současné elektrárny provozovány bezpečně a informace o tom musí být předávány veřejnosti. (Mnoho lidí z jaderného průmyslu však věří, že právě účast veřejnosti způsobila zdržení ve stanovení lokalit pro úložiště nízkoaktivních odpadů, zrušila reaktor Shoreham na Long Islandu ve státě New York a vedla k velkému prodloužení výstavby dalších elektráren.)
  • Veřejnosti by se mělo vysvětlit, že nízká úroveň radiace pochází právě tak z volně se vyskytujících materiálů v přírodě, jako z odpadů z jaderných elektráren. Velká část laické veřejnosti tomu dosud nevěří.
  • Vyhrocenou situaci kolem ukládání vysoce aktivního odpadu je třeba rozřešit. Nedoporučuje se však vnucovat státu Nevada vytipované úložiště násilím.
  • V budoucnu může dojít k rozvoji ve využívání jaderné energie jen tehdy, jestliže lidé budou ujištěni, že to podstatně neovlivní růst počtu jaderných zbraní.

Dodal bych, že jaderná budoucnost bude vyžadovat jiné postoje projektantů a finančníků. Tyto postoje by se mohly změnit, kdyby se problémy nákladů, doby výstavby a efektivnosti provozu elektrárny ukázaly být řešitelné.

Elektrárenské společnosti zatím nemají valný zájem ani o nové typy reaktorů. A tento zájem se nevzbudí, dokud se nezvýší poptávka po elektřině a dokud reaktory nebudou ekonomicky výhodnou volbou (tj. postavené za přijatelnou dobu, za rozumnou cenu a bez poruch při provozu). To poslední pak bude nejpřesvědčivější – elektrárny, které dobře pracují. Jaderné elektrárny v USA se pod tlakem NRC snaží zlepšit způsob provozování a pod tlakem Ústavu pro provoz jaderných elektráren také všechny pracovní postupy.

Střední faktor využití byl r. 1991 v USA 70,2 %, což je úctyhodné zejména proto, že v této době nebyly odstaveny ty výkonnostně nejhorší elektrárny.

Jaderná energie se stane ekonomicky přitažlivou, jen když nejaderné zdroje elektřiny budou muset čelit novým překážkám. Nejpravděpodobněji půjde o kontrolu emisí v důsledku změn klimatu a skleníkového oteplování. Nicméně zpráva Národní akademie z r. 1991 nazvaná “Strategické závěry vyplývající ze skleníkového oteplení″ říká, že jaderná energie zůstává jako volba velmi nepravděpodobná: “Otázky spojené s vhodností současných technologií a odpor veřejnosti vůči jaderné energii [...] nyní činí tuto volbu obtížnou. Jestliže starost o skleníkové oteplování vyvolá zájem o jadernou energii a jestliže bude pokračovat vývoj reaktorů s vnitřní bezpečností (pozn. red.: viz např. M. Tichý: Jaderný reaktor s externím zdrojem neutronů, Vesmír 71, 369, 1992/7), zvýší se možnosti této volby.″

Od doby, kdy první jaderný reaktor rozsvítil v poušti v Idahu čtyři žárovky, uplynulo 42 let. Mnozí tenkrát očekávali, že r. 1990 bude Amerika jadernou velmocí. To se však nestalo. Nyní zbývá jen počkat, jestli nové typy reaktorů sníží cenu a dobu výstavby a současně zvýší faktor využití a reaktorovou bezpečnost na nezbytnou úroveň. Má jaderná energie ve Spojených státech nějakou budoucnost? I když už je důležitá v mnoha státech USA, pochybuji, že při zajišťování budoucích amerických energetických požadavků sehraje klíčovou roli. 1)

Poznámky

1) Pozn. red.: Text tohoto článku je založen na myšlenkách článku The Future of Nuclear Power, který v časopise American Scientist zveřejnil John. F. Ahearne. Článek přeložila Ing. Ludmila Marková, CSc. Kráceno.

[...] Náklady na moderní jaderné elektrárny zahrnují veškeré náklady spojené s opatřeními pro manipulaci s odpady a jejich zpracováním a likvidací i náklady na konečné vyřazení jaderných zařízení z provozu. Výrobci elektřiny spalováním fosilních paliv v současné době však nejsou nijakým způsobem penalizováni za emise skleníkových plynů či plynů majících za následek kyselé deště. Jak uvedl předseda rady velkých spotřebitelů energie Peter Rost,“nejsou stanovena rovná pravidla hry″.

V současnosti se projevuje značný zájem o zavedení ekonomických nástrojů, jako jsou např. daně a pokuty za znečišťování životního prostředí, jejichž cílem je omezení škodlivých vlivů na okolní životní prostředí. Evropská unie stále ještě zvažuje a posuzuje možnost zavedení energetické daně v uhlíkovém ekvivalentu ve výši 10 dolarů za barel ropy v roce 2000. [...] jestliže hlavní problém spočívá v emisích oxidu uhličitého, pak by celkový objem této daně či poplatků měl být aplikován na emise oxidu uhličitého. Přímá uhlíková daň by v podstatě zdvojnásobila relativní výhodnost jaderné energetiky. (Existuje jisté podezření, že právě to je příčinou, proč taková forma zdanění či penalizace nebyla navrhnuta.)

Neexistují žádné důvody, proč by další daně či popplatky neměly být aplikovány i v případě emisí plynů vyvolávajících kyselé deště...

The Nuclear Engineer 36, 7–11, 1995/1

John. F. Ahearne
je výkonným ředitelem vědecké výzkumné společnosti Sigma Xí, která mj. vydává i časopis American Scientist. Získal hodnost B.S. v inženýrské fyzice a M.S. ve fyzice na Cornellově univerzitě a hodnost M.S. a Ph.D. ve fyzice na Princentonské univerzitě. Od r. 1959 do 1970 sloužil v Air Force USA. V letech 1972 – 1977 zastával místo náměstka a poté prvního náměstka ministra obrany. Pracoval v Bílém domě a v letech 1977– 78 zastával místo náměstka ministra energetiky. V letech 1978 – 1983 byl komisařem americké Komise pro jadernou bezpečnost (předsedou od 1979 do 1981) a od r. 1984 do 1989 viceprezidentem a starším pracovníkem ve společnosti Zdroje pro budoucnost. Pracoval v různých výborech; nedávno vedl Poradní výbor bezpečnosti jaderných zařízení Ministerstva energetiky.

Adresa: P.O. Box 13975, Research Triangle Park, NC 27709.

Diskuse

Žádné příspěvky