Что такое ядерная энергия – вакцина для борьбы с изменениями климата или артефакт прошлого, которому нет места в зелёном мире? Публикуем дискуссию специалистов, выступающих за и против атомной энергетики.
Ядерная энергетика – источник несовершенный, но необходимый
Армонд Коэн, исполнительный директор рабочей группы «Чистый воздух», и Кеннет Луонго, президент партнёрства за безопасность в мире
Эллисон Макфарлейн отвергает ядерную энергию (см. статью «Ядерная энергия не станет решением климатических проблем») как неидеальное решение проблемы, борётся с соломенными чучелами и принижает вызов, связанный с изменением климата. Для решения проблемы изменения климата не существует простых решений, и никто не утверждает, будто ядерная энергетика – единственный выход из положения.
В большинстве исследований по декарбонизации энергетики ядерная энергия рассматривается как дополнение к возобновляемым источникам энергии и другим источникам с нулевым уровнем выбросов углерода, поскольку она способна обеспечивать электроэнергией круглосуточно, 365 дней в году. К середине века миру потребуется полностью перестроить свою энергетическую систему, а затем нарастить генерацию в полтора раза, чтобы повысить уровень жизни во всём мире. Это грандиозная задача. Атомная энергетика станет важной частью этого комплекса; она уже обеспечила декарбонизацию значительной части энергосистем во многих промышленно развитых странах.
Сравнивать чистые затраты на производство атомной энергии со стоимостью ветровой и солнечной энергии, как это делает Макфарлейн, – всё равно, что сравнивать яблоки и пиццу при игнорировании причин, по которым атомная энергия фигурирует во многих аналитических материалах как часть решения проблемы нулевого выброса углерода.
Она обеспечивает постоянную доступность энергии в течение недель и месяцев, когда возобновляемые источники энергии, например, ветер, находятся на низком уровне, как это случилось летом в Европе. Индустрия хранения энергии развивается, но стоимость этого удовольствия должна снизиться на 95 процентов или более, чтобы приблизиться к хранению того объёма энергоресурсов, который требуется на длительное время, и притом по доступной цене. Почти каждый серьёзный аналитик говорит о том, что «твёрдая» энергия, в частности – энергия атома, источник, доступный независимо от погодных условий, будет важна для восполнения нехватки электроэнергии.
У ядерной энергии есть и другие преимущества. Она не требует больших площадей: атомные реакторы занимают менее одного процента площади, необходимой для генерации ветряной и солнечной энергии в расчёте на единицу генерируемой энергии. Это очень важно в мире, который становится всё более перенаселённым и конкурирующим за каждый клочок земли. Кроме того, ядерные реакторы могут стать чрезвычайно эффективным способом создания топлива с нулевым содержанием углерода – того же водорода, который необходим для тяжёлой промышленности, грузовых и морских перевозок, поскольку их трудно осуществлять только на электричестве.
Макфарлейн не учитывает ни один из данных пунктов, но жалуется, что мир не сможет произвести достаточно новой атомной энергии в ближайшее десятилетие, чтобы кардинально изменить ситуацию. Поэтому атомную энергию нельзя считать решением проблемы. В качестве альтернативы она предлагает технологии, «готовые к внедрению уже сегодня, а не через десять или двадцать лет» – предположительно, ветровую и солнечную энергию.
Но ничто нельзя быстро развернуть в больших масштабах. Ветровая и солнечная энергия – важнейшие составляющие решения проблемы – пока обеспечивают менее 4 процентов мировой энергии после нескольких десятилетий устойчивой поддержки этих сегментов со стороны государства. Обеспечение всей энергии с помощью ветряных и солнечных технологий потребует десятикратного наращивания этих источников энергии по сравнению с сегодняшней генерацией. Под эти мощности придётся выделить миллионы гектаров земли и протянуть сотни тысяч высоковольтных линий электропередач перед лицом всё более яростного сопротивления со стороны общественности. Конечно же, мир продолжит развиваться и после 2030 г.; даже если мы сможем заменить всю нынешнюю ископаемую энергию ветровой и солнечной энергией к 2050 г., ещё через пятьдесят лет после этого спрос может удвоиться, и для его удовлетворения потребуются альтернативы. Нам нужно больше, а не меньше вариантов, чтобы повысить шансы на успех.
Макфарлейн правильно указывает на высокие затраты и длительные сроки разработки последних проектов атомной энергетики. Однако недавние исследования показывают, что эти проблемы в основном связаны с тем, что промышленность и правительства создают единичные проекты спорадически, не добиваясь экономии за счёт массовости производства и обучения. Наш подход нужно радикально изменить. Когда мы строили несколько атомных станций по одному и тому же проекту, затраты снижались и сроки поставки сокращались.
Макфарлейн утверждает, что топливо из более высокообогащённого урана, необходимое для некоторых современных реакторов, будет способствовать распространению ядерного оружия. Но обогащение урана стоит дорого, и основные страны-экспортёры договорились ограничить его доступность. Передовые реакторы также потребуют нового управления атомной энергетикой. Если Россия и, возможно, Китай вытеснят с этого рынка Соединённые Штаты, влияние последних на планирование ядерных вооружений будет ограничено. Это усиливает озабоченность по поводу безопасности в мире, ядерного терроризма и расползания ядерного оружия, поскольку обе страны не столь требовательны к недопущению распространения ядерных вооружений.
«Инновации в разработке ядерных реакторов и ядерного топлива всё же заслуживают значительных исследований и государственной поддержки», – допускает Макфарлейн. Похоже, она молчаливо признаёт то, с чем соглашается большинство аналитиков и администрация Байдена: изменение климата – слишком большой вызов, чтобы на него можно было успешно ответить, избрав лишь один путь. Атомная энергия – один из нескольких несовершенных, но необходимых вариантов, которые необходимо продвигать.
Почему ядерная энергетика – часть ответа
Тед Нордхаус, основатель и исполнительный директор Института прорывных технологий
В своём очерке «Ядерная энергия не станет решением климатических проблем» Эллисон Макфарлейн прибегает к расхожему стереотипу. Она утверждает, что атомная энергия не сможет внести значимый вклад в решение проблемы изменения климата, потому что у мира «нет времени» на разработку и внедрение инновационных ядерных технологий в достаточном масштабе, чтобы изменить ситуацию к лучшему. Макфарлейн не уточняет, какой именно срок она имеет в виду. Однако можно прийти к умозаключению, что она говорит о стабилизации глобальных выбросов на уровне, соответствующем ограничению потепления не более чем на 1,5 или 2,0 градуса Цельсия по сравнению с доиндустриальным уровнем.
Стабилизация на отметке 2,0 градуса маловероятна, а цель ограничить потепление 1,5 градусами совершенно нелепа и неосуществима. Специалисты по моделированию энергетических систем продолжают утверждать, что это технически возможно, а такие апологеты, как Макфарлейн, говорят об этих моделях так, как будто они вполне реальны. Но практически любой сценарий предполагает невообразимо быстрое развёртывание ветряной, солнечной, аккумуляторной и передающей инфраструктуры, не имеющей аналогов и прецедентов, а также развитие широкого спектра технологий, которых сегодня, по сути, ещё нет.
Мы пока не доросли до серийного производства передовых атомных реакторов, чтобы они смогли внести существенный вклад в достижение целей по снижению выбросов, на которых настаивает Макфарлейн. Такие инновации, как зелёный водород, сталь с нулевым содержанием углерода, производство синтетических удобрений, низкоуглеродное топливо и массовое удаление углерода из атмосферы также далеки от массового внедрения. Сценарии и модели смягчения климата, соответствующие этим целям, просто не могут существенно снизить выбросы, не предполагая при этом существования большинства или всех этих технологий. Ни одна из них сегодня не является коммерчески жизнеспособной в любом масштабе.
Критики атомной энергетики, такие как Макфарлейн, часто указывают на то, сколько времени занимает строительство атомных станций и насколько они дорогостоящие, одновременно выступая против шагов, которые облегчили бы строительство атомных станций и сделали бы их менее дорогими. Сотрудники и члены Комиссии по ядерному регулированию, которую Макфарлейн возглавляла в 2012–2014 гг., часто сопротивлялись усилиям по рационализации и упрощению процесса лицензирования, несмотря на прямое указание Конгресса модернизировать систему для продвижения инноваций и учёта важных достижений последних сорока лет.
Из этого и других возражений, которые Макфарлейн выдвигает против атомной энергетики, становится ясно, что это не твердолобый прагматизм, а скорее обструкционизм. Существует очень мало технологических способов глубокой декарбонизации мировой экономики в течение этого столетия. Ядерная энергия, несомненно, является одним из них. В течение нескольких десятилетий она обеспечивала 20 процентов вырабатываемой в Соединённых Штатах электроэнергии без вредных атмосферных выбросов и с меньшей смертностью на мегаватт произведённой энергии, чем даже ветровая и солнечная энергия. Новые усовершенствованные реакторы будут на порядок безопаснее.
Проблемы, с которыми столкнулась атомная энергетика в последние десятилетия, в немалой степени были созданы противниками атома, которые опирались преимущественно на идеологические постулаты, возникшие задолго до того, как изменение климата стало предметом серьёзного общественного беспокойства. При наличии инноваций и разумного регулирования все эти проблемы вполне решаемы. Политики, регуляторы и защитники окружающей среды должны признать потенциал ядерной энергетики и приступить к коммерческому освоению передовых ядерных технологий.
Мы не можем действовать, как обычно
Майкл Голэй, профессор ядерных исследовании и инженерии в Массачусетском технологическом институте
В статье «Ядерная энергия не станет решением климатических проблем» Эллисон Макфарлейн – моя бывшая студентка – утверждает, что атомная энергетика слишком несовершенна и дорога, чтобы стать серьёзным кандидатом на решение проблемы изменения климата. Многие из её фактических наблюдений точны, но аргументы в целом неверны. Она отмечает, что последние ядерные проекты были слишком медленными и дорогостоящими, поэтому вряд ли могут сыграть важную роль в борьбе с изменением климата. Она права в том, что некоторые из них были таковыми, но ошибается, полагая, будто это неизменное свойство всех подобных проектов.
Успех проекта в атомной энергетике зависит не только от технологии, но и от политической обстановки. С 1970-х гг. политические левые во многих демократических странах позаботились о провале атомной энергетики, подорвав основы регулирования этой отрасли и способствуя её нестабильности. Заслуживающее доверия обсуждения вклада ядерных установок в смягчение последствий изменения климата невозможны, если игнорировать тот факт, что атомная энергия так дорога в значительной степени из-за законодательных препон, которые правительства воздвигли вокруг этой отрасли. Это именно то, чем занимается Макфарлейн, что поразительно, поскольку она занимала пост председателя Комиссии по ядерному регулированию.
Успех и провал атомной энергетики – это, как правило, либо накликанная беда, либо ожидаемый триумф. Когда общество сигнализирует о том, что хочет видеть успешные проекты в области атомной энергетики, они, как правило, бывают успешными. Достаточно обратиться к опыту Бельгии и Франции, где атомная энергетика обеспечивает около 51 процента и 78 процентов соответственно общего объёма генерации электроэнергии. Напротив, в Соединённых Штатах, где атомная энергетика обычно обеспечивает около 18 процентов генерируемой электроэнергии, с 1974 г. было начато строительство только двух новых энергоблоков, которые сейчас находятся пока на стадии запуска. Атомная энергетика в США стала неизлечимо дорогой, хотя технологии, по сути, те же, что и у подавляющего большинства из тех 450 ядерных реакторов, которые сегодня работают в мире.
По некоторым оценкам, у мира есть около 60 лет для декарбонизации экономики энергопотребления. Чтобы достичь успеха, нужен международный консенсус и безотлагательные меры, аналогичные тем, которые правительства предпринимают в военное время. Но если всё останется, как сегодня, скорее всего, мир потерпит фиаско.
Как отмечает Макфарлейн, для реализации этих инноваций потребуются время и ресурсы. Но эта энергия является важной частью портфельного подхода «всё вышеперечисленное» к смягчению последствий изменения климата. Если возобладает пессимистический взгляд Макфарлейн на имеющиеся возможности, вероятность своевременных инициатив и успеха останется низкой, как и вероятность спасения планеты.
Будущее энергетики – ядерное
Уэйд Эллисон, почётный профессор физики и научный сотрудник Колледжа Кебла (Keble College) в Оксфордском университете
В недавней статье «Ядерная энергия не станет решением климатических проблем» Эллисон Макфарлейн рисует мрачную картину вероятного вклада ядерной энергетики в снижение углеродных выбросов. Но она ошибается, экстраполируя неудачу атомной промышленности в последние сорок лет на её развитие в будущем, так же, как ошибалась, предсказывая, что фармацевтической промышленности потребуются десятилетия, чтобы найти вакцину от COVID-19. Чрезвычайная ситуация на планете повышает ставки в игре, а изменение климата как раз и создаёт такую чрезвычайную ситуацию.
Три широкодоступных источника энергии – это «возобновляемые источники» (ветер, гидроэлектроэнергия и солнечная энергия), ископаемое топливо и атомная энергия. Все они являются дарами природы, и только технология их использования создана человеком. Макфарлейн приветствует возобновляемые источники как не выделяющие углекислого газа энергетические технологии, готовые к внедрению уже сейчас, а не через десять или двадцать лет. Но «фермы» для сбора разбавленной энергии возобновляемых источников занимают огромные площади и уязвимы к экстремальным погодным условиям; хуже того, они ненадёжны. Посмотрите на Калифорнию и Техас, где в результате отключений и перебоев в подаче электроэнергии люди остались без света – в штате Техас это произошло при резком падении температуры, и недостаток тепла привёл к гибели около 200 человек.
Атомная энергетика, напротив, может обеспечить безопасной энергией в любое время и в любом месте. Однако Макфарлейн права в том, что с 1980 г. атомная промышленность находится в жалком состоянии, поскольку её развитию препятствует повсеместный страх перед ядерными технологиями. Он усилился после аварии на АЭС «Три-Майл-Айленд» в 1979 г., которая обошлась без человеческих жертв, но совпала с выходом фильма-блокбастера «Китайский синдром», где рассказывалось о совершенно нереальной ядерной катастрофе. Авария на АЭС «Фукусима-1» на севере Японии в 2011 г. ещё больше подорвала доверие к атомной энергии, несмотря на то, что в результате этой аварии также не было жертв. Нам необходимо снять с ядерной энергии клеймо, которое остается на ней со времён холодной войны.
Грядущие вызовы вполне вписываются в ту закономерность, которая прослеживается в попытках человечества справиться с другой чрезвычайной ситуацией общепланетарного масштаба: пандемией COVID-19. В первую очередь необходимо было найти вакцину, затем сделать её доступной на международном уровне и, наконец, убедить общественность, что вакцинация необходима. Вакцина была найдена быстрее, чем кто-либо ожидал, но её широкому внедрению по-прежнему мешают склоки по поводу интеллектуальной собственности и национализм, совершенно неуместный в условиях глобального кризиса; выступления против массового вакцинирования также остаются серьёзным препятствием.
В качестве первого шага нужно остановить нелогичное закрытие существующих атомных станций и начать строительство новых станций традиционной конструкции. Как только появятся небольшие реакторы заводского производства, правительствам и компаниям надо наладить их массовое производство, чтобы заменить ими станции, работающие на ископаемом топливе. Здесь мы вполне можем столкнуться с проблемой, которую наблюдали при распространении вакцин: более зажиточные и богатые страны в целом не торопятся обеспечить доступность прививок в более бедных странах. Вопрос о том, согласятся ли инвесторы предоставить ядерные реакторы странам, у которых недостаточно средств, чтобы их себе позволить, остаётся открытым – хотя, как и в случае с глобальной пандемией, неспособность сделать это в конечном итоге негативно скажется на людях во всём мире.
Кроме того, необходимо преодолеть страх перед атомом, который укоренился глубже в сознании людей, чем страх перед вакцинами. Капитаны атомной индустрии должны работать над тем, чтобы обратить вспять широко распространенное мнение, будто ядерная энергия опасна, жутковата и трудна для понимания. На самом деле, это важный компонент естественного мира, а в сфере здравоохранения ядерные технологии, по крайней мере, уже общепризнаны как благотворные благодаря работе Марии Кюри. «Углеродная нейтральность к 2050 г.» – это политический лозунг, упускающий из виду важнейший вопрос о том, как мир сможет добиться столь амбициозной цели. Ядерная энергия – важная часть ответа. Ради будущего наших детей мы должны постараться укрепить к ней доверие.
Ответ Макфарлейн
Эллисон Макфарлейн, профессор, директор Школы государственной политики и глобальных отношений гуманитарного факультета Университета Британской Колумбии (Канада). Ранее была председателем Комиссии по ядерному регулированию США
Основной тезис моей статьи в том, что вызовы, связанные с вводом в эксплуатацию значительного количества современных ядерных реакторов, настолько значительны, что эта технология не сможет повлиять на изменение климата в ближайшие десять-двадцать лет. Армонд Коэн, Кеннет Луонго, Уэйд Эллисон, Майкл Голэй и Тед Нордхаус не согласны с моими доводами. Но никто из них не оспаривает конкретно этот главный тезис.
Их критика включает ряд некорректных утверждений. Голэй заявляет, что у человечества есть шестьдесят лет для «декарбонизации мировой энергетики», тогда как в отчёте Международной группы экспертов по изменению климата от 2021 г. говорится о тридцати годах максимум. Эллисон объясняет веерное отключение электричества 2021 г. в Техасе недееспособностью возобновляемых источников энергии, тогда как на самом деле виноваты в этом были, прежде всего, промерзшие газопроводы. Наконец, Нордхаус ошибочно утверждает, будто Комиссия по ядерному регулированию (NRC) сопротивляется упрощению процесса лицензирования. Это не так. Действительно, NRC оптимизировала двухэтапный процесс лицензирования в ответ на жалобы промышленников, и она находится на продвинутой стадии разработки правила лицензирования для современных реакторов.
Трое респондентов (Голэй, Эллисон и Нордхаус) обвиняют противников ядерной энергетики в её бедах. Однако реальный источник проблем – это стоимость: ядерная энергетика живёт или умирает благодаря экономике. Голай, Коэн и Луонго, по крайней мере, признают высокую стоимость и длительные сроки ввода новых станций в эксплуатацию. Рассмотрим, например, судьбу двух реакторов Westinghouse AP-1000 в Южной Каролине, строительство которых было отменено в 2017 г. после того, как они были на две трети завершены и лицензиаты уже вложили в них 4,7 млрд долларов. Объясняя это решение, компания South Carolina Electric & Gas Co. заявила, что проект стал «непозволительно дорогим». Многие американские штаты (и правительства других стран) отпустили свои рынки электроэнергии в свободное плавание, и в этих странах новые атомные станции не были запущены, потому что капитальные затраты на них должен нести частный сектор, а не налогоплательщики. Новые атомные станции возможны только в том случае, если налогоплательщики сочтут затраты разумными.
Что касается вклада атомной энергетики в сокращение выбросов углерода в будущем, остаётся неясным, смогут ли реакторы с новой конструкцией быть рентабельными. Некоторые из рецензентов моей статьи утверждают, что меньшие по размеру АЭС могут быть экономичными за счёт больших масштабов производства. Но эти малые станции зачастую не так уж малы: например, установку Natrium компании TerraPower, которую планируют построить в штате Вайоминг, часто называют малым модульным реактором, приветствуя его строительство. Но этот реактор будет вырабатывать 345 мегаватт, то есть это средняя по размеру установка, а планируемое хранилище энергии добавит ещё 155 мегаватт к её мощности и увеличит занимаемую ею площадь. Как и TerraPower, многие компании, разрабатывающие новые ядерные реакторы, добавляют накопители энергии к своим реакторным системам, чтобы удовлетворить основную потребность коммунальных предприятий: слежение за нагрузкой или способность увеличивать или уменьшать мощность по первому требованию. Разумеется, такие хранилища также приведут к увеличению затрат.
Коэн и Луонго утверждают, что новые реакторы «можно … массово производить на заводах», но это не подтверждено. Попытка компании Westinghouse осуществить «модульное строительство» на заводе в Лейк-Чарльзе, штат Луизиана, в значительной степени способствовала банкротству компании, так как сварные модули, произведённые на заводе, пришлось заново сваривать на площадке реактора. Заводское производство реакторов связано с уникальными вызовами, поскольку строительство АЭС требует такого уровня контроля качества, которого просто нет в большинстве других отраслей промышленности, и на то есть веские причины. Ядерная авария может привести к огромным экономическим и экологическим потерям, в чём мир убедился во время аварии на АЭС «Фукусима» в Японии в 2011 году.
Утверждение Нордхауса о том, что реакторы нового образца будут «на порядок безопаснее» существующих АЭС, также остаётся недоказанным. Массовое производство реакторов нового образца не налажено, и многие существуют только на бумаге и в виде компьютерных моделей. Только когда будут построены полномасштабные новые станции, инженеры смогут понять все проблемы безопасности, возникающие при использовании новых конструкций. А такие станции стоят запретительно дорого для большинства инвесторов.
В дополнение к неопределённости, которая сохраняется в отношении стоимости этих реакторов нового образца, топливо, которое они требуют, также может оказаться слишком дорогим. Как правильно отмечают Коэн и Луонго, «обогащение урана стоит дорого», и для большинства этих проектов требуется уран, обогащённый до уровней выше того, который используется на существующих станциях. На данный момент ни один объект, принадлежащий США, не может обеспечить такой уровень обогащения. Таким образом, возникает проблема курицы и яйца: никто не хочет оплачивать строительство такого завода, если нет гарантированной клиентской базы, и никто не хочет оплачивать строительство новых реакторов, работающих на обогащённом уране, если нет поставок необходимого топлива.
Коэн и Луонго также справедливо отмечают, что усовершенствованные реакторы «потребуют нового управления ядерной энергетикой», и утверждают, что, если Соединённые Штаты будут и дальше выдавливаться с этого рынка Россией и Китаем, они не смогут оказать на него большого влияния. Однако США остаются одной из главных ядерных держав, и трудно себе представить, что Вашингтон не сохранит право голоса в управлении мировой атомной индустрией.
К сожалению, в дебатах по поводу атомной энергетики каждый, кто критикует какой-либо аспект этой индустрии, часто обвиняется в антиядерной ориентации, а всех, кто в чём-то поддерживает атомную энергетику, упрекают в продвижении интересов производителей. Такое навешивание ярлыков никому не приносит пользы и препятствует научно обоснованным дебатам. Для сторонников ядерной энергетики опасно, когда она рассматривается в чёрно-белых тонах – как нечто, что эксперты должны либо решительно поддерживать, либо категорически не поддерживать, потому что такой подход не оставляет места для разумной критики, препятствуя росту и совершенствованию технологий. Заявления разработчиков и поставщиков ядерных реакторов требуют изучения. Будут ли эти станции производить электроэнергию чисто, дёшево, безопасно и с минимальными отходами, как утверждается? Поскольку на карту поставлено так много, чиновники и инвесторы должны знать, насколько обоснованы эти заявления, прежде чем планировать строительство новых АЭС. Сегодня атомная энергетика играет важную роль в электроснабжении, поскольку не производит углеродных выбросов. Однако то, какую роль она будет играть в будущем, отчасти зависит от её способности выдерживать экспертные расследования.
Foreign Affairs
