Kæmpe huller i jorden

På kanten af ​​det massive udgravningsprojekt, der er et indledende skridt til at bygge USAs største atomkraftværk, står Joshua Elkins ved siden af ​​to huller, der spænder over 42 acres i det røde Georgia-ler. Elkins vedligeholder jordflytningsudstyret, der gravede disse huller, hver så store som 15 fodboldbaner, 90 fod ned til grundfjeldet og derefter møjsommeligt genopfyldte dem til omkring 50 fod med jord, der blev testet for at opretholde stabilitet i et jordskælv. For at hjælpe med at lægge grunden til de to 1.100 megawatt reaktorer, Southern Company bygger her, vil hans maskiner konturere jorden efter specifikationer, som er omhyggeligt målt med GPS.

Betal snavs: Byggeriet er begyndt på et par store atomreaktorer på Southern Companys Vogtle-anlæg i Waynesboro, Georgia.

Sidste gang nogen i USA lavede udgravningsarbejde til en ny atomreaktor, var Elkins, der fyldte 27 i oktober, ikke blevet født. Faktisk repræsenterer det banebrydende for disse Westinghouse-designede reaktorer på Vogtle-atomkraftværket, 55 miles syd for Augusta, Georgia, den første nye nukleare konstruktion siden 1970'erne. (To eksisterende reaktorer på anlægget begyndte kommerciel drift i 1987 og 1989.) En usandsynlig koalition af store forsyningsselskaber, statslige beslutningstagere og miljøforkæmpere, der var bekymrede over den globale opvarmning, håbede, at den og flere andre store planlagte anlæg i USA ville markere begyndelsen på en nuklear renæssance, med snesevis af nye reaktorer, der bygges rundt om i landet og på verdensplan.

Denne historie var en del af vores november 2010-udgave

• Se resten af ​​problemet
• Abonner

Og ved første øjekast ser omstændighederne endelig ud til at favorisere en udvidelse af atomkraft. Omkring 18,5 milliarder dollars i føderale lånegarantier blev stillet til rådighed for at dække så meget som 80 procent af omkostningerne ved at bygge et nyt anlæg, og låneprogrammet kan snart byde på titusindvis af milliarder mere. (De nye Vogtle-reaktorer modtog 8,3 milliarder dollars i lånegarantier fra det amerikanske energiministerium i februar.) Præsident Obama, medlemmer af hans administration og den republikanske ledelse har alle opfordret til øget brug af atomkraft som en del af en langsigtet strategi for at reducere USA's afhængighed af fossile brændstoffer. Også på vognen for atomkraft er så indflydelsesrige teknologer som Microsofts grundlægger Bill Gates ( se Q&A, september/oktober 2010 ) og mangeårige miljøforkæmper Stewart Brand, som har hævdet, at en udvidelse af nuklear kapacitet er afgørende for at imødekomme den voksende verdensomspændende efterspørgsel efter elektricitet med kulstoffri energikilder.

Men nu er renæssancen gået i stå – både i USA og i mange andre dele af verden. Bortset fra Vogtle-værket er det eneste amerikanske atomprojekt, hvor arbejdet på byggepladsen er startet på den anden side af Savannah-floden, nær Jenkinsville, South Carolina, hvor South Carolina Electric & Gas Company og South Carolina Public Service Authority planlægger at tilføje to reaktorer til det eksisterende VC Summer-anlæg. Selvom mange andre forsyningsselskaber har ansøgt om godkendelse af reaktorpladser eller -projekter i de sidste par måneder, har de fleste af planerne, inklusive nogle af de mest profilerede eksempler, mødt forhindringer. Det Chicago-baserede værk Exelon, som er landets største nukleare operatør med 17 enheder, har udskudt sin beslutning om, hvorvidt der skal bygges et atomkraftværk med to enheder i Victoria County, Texas. To andre store nukleare leverandører, NRG Energy og UniStar Nuclear Energy, har udskudt at bygge længe planlagte anlæg i henholdsvis det sydlige Texas og Calvert County, Maryland.

Download en PDF-præsentation af infografik om atomkraft.

Problemerne er ikke begrænset til USA: projekter er forsinket i mange nationer med store forhåbninger om atomkraft ( se Nukleare ambitioner ). Den første af en ny klasse af reaktorer designet af den franske energigigant Areva bygges på Olkiluoto-øen i Finland. Det blev påbegyndt i 2005 og skulle være i drift i 2009; nu er estimatet 2013. En anden reaktor, der bruger Areva-designet, som er beregnet til at være ultrapålidelig og har fire overflødige sikkerhedssystemer, er ved at blive bygget i Flamanville, Frankrig, men den ser ud til at være stødt ind i lignende problemer; dens måldato er blevet skubbet fra 2012 til 2014. I Japan er byggeplanerne for to avancerede kogende vandreaktorer, et nyligt design fra General Electric og Hitachi, faldet med et år. Kina er ved at bygge 24 reaktorer og planlægger at firdoble kapaciteten i 2020, men det er i øjeblikket en lille spiller, der kun producerer 2 procent af sin elektricitet fra atomkraft.

I dag er der 104 atomreaktorer i drift i USA, der leverer omkring 20 procent af den producerede elektricitet. Mange har øget deres kapacitet, med op til 20 procent, og de fleste opererer mere end 90 procent af tiden, hvilket er lidt mere end kul- eller gasfyrede kraftværker og meget mere end vindmølleparker eller solcelleanlæg. Men alle bliver ældre. Jay Apt, den administrerende direktør for Electricity Industry Center ved Carnegie Mellon University, siger, at efterhånden som gamle værker går på pension, og efterspørgslen efter elektricitet vokser, kan atomkraftens rolle faktisk skrumpe. Jeg tror ikke, det er et spørgsmål om, hvorvidt atomkraftværker vil kunne bære mere af byrden, siger han. Det er mere et spørgsmål om, hvorvidt atomkraftværkerne vil kunne fortsætte med at bære den nuværende andel. Nuklear bliver nødt til at køre meget hurtigt for at blive på plads.

Omkostningsgåde

Selvom debatten om atomkraft ofte fokuserer på vanskelige spørgsmål om dens sikkerhed og dens anvendelighed som en kulstoffri energikilde, har anstødsstenen for at bygge flere reaktorer i USA simpelthen været omkostninger. Prisskiltet for Vogtle-reaktorerne forventes at ligge på mellem 12 og 14 milliarder dollars, afhængigt af blandt andet, hvad det koster ejerne at låne penge til byggeriet. Estimatet på 14 milliarder dollar sætter prisen på anlægget til omkring 6.000 dollars pr. kilowatt (nok strøm til at holde et vinduesklimaanlæg kørende). Det er langt højere end prisen for andre typer anlæg, uanset om de bruger vedvarende eller fossile brændstoffer. At bygge vindmøllekapacitet koster omkring $2.000 til $2.500 pr. kilowatt; for gasfyret kapacitet er tallet kun $950 til $1.175. Fortalere hævder, at på trods af de højere kapitalomkostninger ved et atomkraftværk, kan disse omkostninger inddrives for at gøre atomkraft billig over tid: et nyt anlæg er trods alt designet til at køre i 60 år, dets drifts- og brændstofomkostninger er relativt lave, og den kan fungere næsten kontinuerligt i modsætning til anlæg, der genererer elektricitet fra vedvarende kilder. Problemet er, at de sammenlignelige omkostninger ved forskellige brændstoffer – og endda de relative omkostninger ved at bygge f.eks. et atomkraftværk og en vindmøllepark – kan ændre sig radikalt, hvilket sår disse beregninger i tvivl.

Hvorvidt milliarder af dollars til en ny reaktor er en smart investering, afhænger af komplekse og uforudsigelige faktorer: de fremtidige omkostninger for fossile brændstoffer, for eksempel, og prisen, hvis nogen, lægges på kulstofemissioner gennem regeringens politik. I en analyse fra 2008 undersøgte finans- og kapitalforvaltningsgruppen Lazard adskillige energiteknologier og estimerede for hver en udjævnet energiomkostning, som tager højde for generatorens forventede levetid, de anslåede omkostninger til brændstoffet og værdien. af investerede penge over tid. Analysen satte prisen på elektricitet produceret fra atomkraft til $98 til $126 pr. megawatt-time; for vind var estimatet $44 til $91 per megawatt-time, og for naturgas var det $73 til $100 per megawatt-time. Rækkevidden i hvert sæt tal antyder usikkerheden. Et nyere estimat fra Energy Information Administration, der arbejdede ud fra forskellige antagelser, gav et mere optimistisk scenarie for atomkraft, hvilket satte omkostningerne et godt stykke under omkostningerne ved vind og andre vedvarende energikilder og fik det til at fremstå mere konkurrencedygtigt med fossile brændstoffer ( se Nukleare ambitioner, s. 64 ). Men Lazards tal viser også, at naturgasfyrede værker kan producere elektricitet så billigt som 59 dollars per megawatt-time og kulværker så billigt som 67 dollars per megawatt-time, hvis priserne på disse brændstoffer falder yderligere. Som det sker, er priserne på naturgas i øjeblikket lave, og der er for nylig fundet enorme, tilgængelige amerikanske reserver ( se Naturgas Changes the Energy Map , november/december 2009 ).

Atomkraft i horisonten: De to nye reaktorer, der bygges på Vogtle-værket, repræsenterer det første banebrydende på et atomkraftværk i USA siden 1970'erne; de vil slutte sig til et par eksisterende reaktorer, der har været i drift siden slutningen af ​​1980'erne.

Så over tid kan atomkraft producere eller ikke producere elektricitet billigere end fossile brændstoffer eller vedvarende kilder. For elselskaber er det derfor en yderst risikabel beslutning at vælge at bygge et atomkraftværk, især i svære økonomiske tider.

Det er ikke tilfældigt, at hvilke livstegn industrien viser i USA, er mest i Syden, hvor den såkaldte cost-of-service-regulering garanterer en vis fortjeneste. Når anlægget er færdigt, beregner revisorer det samlede beløb, som forsyningen har investeret i byggeri og udstyr, minus afskrivninger. Denne takstbase, sammen med brændstof, arbejdskraft og vedligeholdelsesudgifter, bruges til at beregne forsyningsselskabets omkostninger ved at levere service; den sats, kunderne betaler, er baseret på denne omkostning plus en autoriseret forrentning af kapitalinvesteringerne. Det meste af risikoen bæres således af kunderne, ikke investorerne.

Omkring halvdelen af ​​USA bruger dog en radikalt anderledes prismodel. I Texas sælges det meste af elektriciteten på en daglig auktion. Alle generatorer får samme pris for deres elektricitet; denne pris er normalt bestemt af prisen på naturgas, der er brugt i de sidste par anlæg, der er nødvendige for at generere dagens forsyning. Exelon siger, at den nuværende lave pris på naturgas, omkring $4,50 pr. million britiske termiske enheder (BTU'er), gjorde det utænkeligt at bygge et nyt atomkraftværk. Vi har ikke den rette stimulans nu, siger Christopher M. Crane, Exelons præsident og chief operating officer. For at gøre et nyt atomkraftværk økonomisk rentabelt, siger han, ville prisen på naturgas være næsten fordoblet til 8 USD pr. million BTU'er, og et statsligt cap-and-trade-system ville være nødt til at sætte en pris på kuldioxidemissioner på ca. $25 pr. ton eller mere.

Alene kulstofpriser kunne umiddelbart gøre atomkraft langt mere attraktiv. Et typisk kraftværk, der kører på pulveriseret kul, udleder lige under to pund kuldioxid pr. kilowatt-time, så en kulstofafgift eller en markedspris på 10 dollars pr. ton kulstofforurening ville koste anlægget omkring en øre pr. kilowatt-time - hvilket er meget i betragtning af, at den gennemsnitlige kilowatt-time sælges for omkring 10 øre. En reaktor på 1.100 megawatt, der opererer 90 procent af timerne på et år, vil opnå en omkostningsfordel på omkring 87 millioner dollars om året pr. 10 dollars kulstofpris, og nogle industrianalytikere forventer priser på 60 dollar eller 80 dollars pr. ton, hvilket betyder en omkostningsfordel på hundredvis. millioner af dollars om året. Men alt dette er stadig kun teoretisk, siger Carnegie Mellon's Apt. Vi har ikke en klimaregning, og lige nu er der stor usikkerhed om, hvorvidt vi nogensinde får det, påpeger han.

Ikke desto mindre mener nogle iagttagere, at hvis vi ønsker at opnå kulstoffattig energi og erstatte benzin- og dieseldrevne køretøjer med elbiler, vil vi i sidste ende og uundgåeligt få brug for atomkraft. Atomindustrien er helt sikkert blevet ramt af den finansielle nedsmeltning og den verdensomspændende recession, siger Brian D. Wirth, professor i beregningsmæssig atomteknik ved University of Tennessee. Men han forudser, at efterspørgslen efter elektricitet og prisen på naturgas vil springe tilbage om tre til fem år og skabe en ny åbning for atomkraft.

Opfinder mindre

Da en stor del af de høje omkostninger - og økonomiske risici - ved atomkraft er bundet til udgifterne til at bygge store anlæg, er en oplagt recept for mindre reaktorer og modulære design. Selvom de ville vise højere omkostninger pr. kilowatt kapacitet, kunne mindre anlæg repræsentere langt mindre økonomisk risiko og langt mere fleksibilitet for forsyningsselskaber, der skal tilpasse sig skiftende elbehov.

Nogle designs er allerede på vej mod produktion. NuScale Power, et firma i Corvallis, Oregon, har udviklet en plan for en modulær enhed, der måler 60 fod gange 14 fod og vejer 300 tons - lille nok til at blive flyttet med jernbane eller pram. En installation kan bestå af en enhed eller op til 24, der hver genererer kun 45 megawatt. Virksomheden siger, at i tilfælde af uheld eller uventet nedlukning, bliver varmen ført væk af naturlig cirkulation, så der kræves ingen nødpumper og ventiler - og at i værste tilfælde kan ingen individuel enhed frigive nok stråling til at nødvendiggøre en plan til evakuering af det omkringliggende område.

Pengehul: Byggeriet af Vogtle 3 og 4 vil koste omkring 12 til 14 milliarder dollars. De indledende trin i processen involverer at grave huller til fundamentet og genopfylde dem inden for krævende specifikationer målt med GPS.

Babcock & Wilcox, et kæmpe bygge- og ingeniørfirma med base i Charlotte, North Carolina, har et andet modulært design til en 125 megawatt reaktor. Det ville blive bygget på en fabrik og sendt til en underjordisk silo, hvilket reducerede risikoen for vellykket terrorangreb. Reaktoren ville køre fire år uden at kræve optankning, hvilket er omkring det dobbelte af den længste cyklus, der nu er almindelig.

Disse planer repræsenterer noget, industrien ikke har set i årtier: ingeniører i den private sektor, der tror, ​​de kan tjene penge ved at være iværksætter med nye reaktordesigns. Per F. Peterson, professor i atomteknik ved University of California, Berkeley, siger, at han har store forhåbninger til de mindre reaktorer, blandt andet fordi hver enkelt repræsenterer mindre risiko for investorer, der er villige til at tage en chance for noget nyt. First-mover barriererne og vanskelighederne er så meget mindre for den lille modulære reaktor, siger han.

Forfaldende udsigter

På Vogtle-stedet, i et vidtstrakt vifte af midlertidige kontortrailere, overvåger David Jones konstruktionen af ​​de nye reaktorer. En 30-årig veteran hos Southern Company, der tidligere har fungeret som vicepræsident for ingeniørvirksomhed for dets seks eksisterende reaktorer, Jones startede sin karriere i atomindustrien i midten af ​​1970'erne ved at bruge et målebånd til at sikre, at armeringsstængerne i stål i den vigtigste hjælpebygning på Tennessee Valley Authority's Bellefonte 1-anlæg havde den rigtige tykkelse og afstand fra hinanden. Hans drøm var at hjælpe TVA med at bygge atomkraftværker op og ned ad Tennessee-floden. Men byggeriet på Bellefonte blev stoppet i slutningen af ​​1980'erne. TVA havde undervurderet sine omkostninger og overvurderet både efterspørgslen efter elektricitet og dets evne til at styre nukleare projekter.

I disse dage er Jones helt bevidst om, at paraden af ​​planlagte atomprojekter bag ham er forsvundet. Men, siger han, nogen skal være først, og vi er først. Hvis Southern Company kan bevise, at [nuklear] er en levedygtig mulighed ved at afslutte jobbet til tidsplanen og budgettet, fastholder han, vil andre følge efter.

Ikke alle er så sikre. Richard Lester, formand for nuklear videnskab og ingeniørafdeling ved MIT, siger, at det er usikkert, om succes på Georgia-stedet og andre planlagte atomkraftværker ville være nok til at tilskynde til en nuklear genopblussen i dette land. Han påpeger, at disse tidlige anlæg vil have omfattende regeringshjælp, som sandsynligvis ikke vil være tilgængelig for potentielle efterfølgere. Spørgsmålet er, om man kan se en vej fra de første, der blev bygget under ret usædvanlige omstændigheder - formentlig ikke holdbare omstændigheder, når det kommer til statsstøtte, siger han. Hvis man ser det større, er det, der virkelig tæller her, om vi kan komme op på 300 eller 400 [planter]. Han tilføjer: Selv hvis man kunne få bygget tre eller fire eller fem nye atomkraftværker i USA, ville spørgsmålet altid være: ja, hvad så? Det spørgsmål er stadig meget på bordet.

Severin Borenstein, meddirektør for Energy Institute ved Haas School of Business ved University of California, Berkeley, giver stilstand skylden for, at man ikke har vedtaget lovgivning for at imødegå truslen om klimaændringer.

Det er svært at være meget optimistisk omkring det på nuværende tidspunkt, siger Borenstein om udsigterne for atomindustrien. Den oprindelige drivkraft bag den nukleare renæssance var [at atomenergi ville være] lavpris og lavt kulstofindhold. Det viser sig ikke at være nær så billigt, som fortalerne hævdede, og vælgerne viser sig ikke at bekymre sig så meget om kulstoffattige. Denne idé om, at kultiden er forbi, er ikke sand.

Matthew L. Wald er reporter på New York Times . Han dækker ofte atomindustrien.

skjule