Το ανακυκλώσιμο μέλλον της πυρηνικής ενέργειας

Του Γιάννη Παλιούρη

Σε έκταση 1.500 τετραγωνικών χιλιοµέτρων στα νοτιοανατολικά της Πολιτείας του Αϊντάχο απλώνεται η πυρηνική καρδιά των ΗΠΑ. Εδρα του πρώτου πυρηνικού σταθµού της Αµερικής, το Idaho National Laboratory καθορίζει το µέλλον της πυρηνικής ενέργειας εδώ και δεκαετίες. Οχι, όµως, χωρίς κόστος. Το εργαστήριο έχει δηµιουργήσει εκατοντάδες τόνους αποβλήτων ουρανίου που δεν είναι πλέον αποτελεσµατικό για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Το αναλωµένο καύσιµο παραµένει στοιβαγµένο σε προσωρινές εγκαταστάσεις αποθήκευσης και συνήθως καταλήγει στα έγκατα παλιών ορυχείων. Οπως είναι φυσικό όµως, δεν είναι πολλοί αυτοί που ενθουσιάζονται στην ιδέα να θάβονται πυρηνικά απόβλητα στις «αυλές» τους. Ετσι, οι ερευνητές προσπαθούν να δώσουν στα αναλωµένα καύσιµα µια δεύτερη ευκαιρία για να τροφοδοτήσουν µια νέα γενιά προηγµένων πυρηνικών αντιδραστήρων που θα είναι µικρότεροι και ασφαλέστεροι από τους προηγούµενους.

Αντιδραστήρες τσέπης

Τον τελευταίο χρόνο οι επιστήµονες στο INL άρχισαν την ανακύκλωση χρησιµοποιηµένου ουρανίου για να καλύψουν τις ανάγκες καυσίµων µιας νέας γενιάς µικρών εµπορικών αντιδραστήρων. Και όχι µόνο. Το INL ενέκρινε σύµβαση πώλησης του ανακυκλωµένου ουρανίου στην Oklo, µια startup που θα κατασκευάσει τον αντιδραστήρα Aurora («Αυγή»), µια πυρηνική διάταξη πολύ διαφορετική από αυτές που τροφοδοτούν τα ακόρεστα για ενέργεια δίκτυα ηλεκτρισµού.

Σήµερα κάθε ένας από τους περίπου 450 εν λειτουργία πυρηνικούς αντιδραστήρες σε όλο τον κόσµο παρέχει 600 έως 4.000 µεγαβάτ ισχύος, συµβάλλοντας στο 10% της παραγόµενης ηλεκτρικής ενέργειας. Το ποσοστό αυτό αναµένεται να ξεπεράσει το 15% τα επόµενα χρόνια, καθώς 40 επιπλέον αντιδραστήρες βρίσκονται σε διάφορες φάσεις σχεδιασµού και κατασκευής. Σε αντίθεση µε τα εν λόγω «θηρία», οι αντιδραστήρες τύπου Aurora θα µοιάζουν µε µικρές καµπίνες και θα παράγουν µόλις 1,5 µεγαβάτ. Το µεγάλο τους πλεονέκτηµα, όµως, είναι ότι θα χρησιµοποιούν για καύσιµο το γνωστό ως «χαµηλού εµπλουτισµού ουράνιο» ή Haleu, ένα υλικό που φέρνει περισσότερη ενέργεια σε µικρότερο «πακέτο».

Ουράνιο από δεύτερο χέρι

Στη φύση, το ουράνιο αποτελείται κυρίως από το ισότοπο ουράνιο-238 και ένα µέρος ουρανίου-235. Ωστόσο, µόνο το ουράνιο-235 µπορεί να διατηρήσει την αντίδραση σχάσης που κάνει τους πυρηνικούς αντιδραστήρες να λειτουργούν. Για τον λόγο αυτό, η µετατροπή του µεταλλεύµατος σε χρησιµοποιήσιµο καύσιµο απαιτεί διαχωρισµό του ουρανίου-238 σε µια διαδικασία που ονοµάζεται εµπλουτισµός.

Σήµερα, όλοι οι πυρηνικοί αντιδραστήρες χρησιµοποιούν εµπλουτισµένο ουράνιο σε ποσοστό λιγότερο από 5%. Οµως το καύσιµο Haleu εµπλουτίζεται σε ποσοστό από 5% έως 20%, ενώ σύµφωνα µε την Oklo οι αντιδραστήρες Aurora θα «καίνε» καύσιµο στο υψηλότερο άκρο αυτού του εύρους. Σε αυτά τα υψηλότερα επίπεδα εµπλουτισµού οι αντιδραστήρες µπορούν να είναι πολύ πιο µικροί και ταυτόχρονα πιο αποδοτικοί. Κάπου εδώ µπαίνει στην εξίσωση το INL, αφού επί του παρόντος είναι η µόνη εγκατάσταση στις ΗΠΑ ικανή να παράγει καύσιµο Haleu. Η Oklo, στο µεταξύ, σχεδιάζει τον πρώτο αντιδραστήρα Aurora, µε το πλάνο να προβλέπει ότι θα τεθεί σε λειτουργία σε τρία χρόνια από σήµερα.

Ο αντιδραστήρας επίδειξης θα απαιτήσει αρκετούς τόνους Haleu, αλλά αυτό δεν είναι πρόβληµα, καθώς το INL διαθέτει αρκετά αναλωµένα πυρηνικά καύσιµα για να παράγει έως και 10 µετρικούς τόνους Haleu. Υστερα από ένα έτος αρχικής ανακύκλωσης του αναλωµένου καυσίµου, το εργαστήριο παρήγαγε πάνω από 400 κιλά Haleu και αναµένεται να αυξήσει τον ρυθµό παραγωγής καθώς βελτιώνει τις διαδικασίες του.

Το INL προβλέπει ότι έως το 2030 η ετήσια ζήτηση στις ΗΠΑ για καύσιµα Haleu θα είναι 100 φορές µεγαλύτερη από ό,τι σήµερα, κυρίως λόγω της υιοθέτησης προηγµένων εµπορικών αντιδραστήρων όπως ο Aurora. Για να ανταποκριθούν πραγµατικά στην αύξηση της ζήτησης, οι ΗΠΑ θα χρειαστούν µια ισχυρή εµπορική αλυσίδα εφοδιασµού. Ετσι, το αµερικανικό υπουργείο Ενέργειας ανέθεσε στην εταιρεία Centrus συµβόλαιο 115 εκατοµµυρίων δολαρίων για την έναρξη της εµπορικής παραγωγής καυσίµων Haleu. Ενα µικρότερο συµβόλαιο, αξίας 3,6 εκατοµµυρίων δολαρίων, κατοχυρώθηκε στην BWX Technologies, επίσης για την παραγωγή Haleu, το οποίο η BWX θα παραδώσει έως το 2024.

Η οικονομία και η πυρηνική ενέργεια

Εκτός από την αύξηση των ενεργειακών απαιτήσεων τα επόµενα χρόνια, η πυρηνική ενέργεια δύσκολα θα µας εγκαταλείψει για ακόµη έναν λόγο: την οικονοµία που δηµιουργεί γύρω της. Είναι ενδεικτικό ότι µόνο στις ΗΠΑ η πυρηνική βιοµηχανία υποστηρίζει σχεδόν µισό εκατοµµύριο θέσεις εργασίας και συνεισφέρει περίπου 60 δισ. δολάρια στο ακαθάριστο εγχώριο προϊόν κάθε χρόνο. Το κάθε πυρηνικό εργοστάσιο απασχολεί περίπου 700 εργαζοµένους, µε µισθούς 30% υψηλότερους από τον µέσο όρο, ενώ συνεισφέρουν επίσης δισεκατοµµύρια δολάρια ετησίως στις τοπικές οικονοµίες µέσω των οµοσπονδιακών και κρατικών φορολογικών εσόδων.

∆ύσκολα, λοιπόν, θα τεθούν εκτός δικτύου. Το ζητούµενο είναι να καταστούν ασφαλέστερα και να χρησιµοποιούν καύσιµα που δεν θα επιβαρύνουν περαιτέρω το περιβάλλον µε χιλιάδες τόνους ραδιενεργών αποβλήτων

*Αναδημοσίευση από τον Φιλελεύθερο 1-2 Αυγούστου