V tomto blogovém příspěvku se budeme zabývat potenciálem jaderné výroby energie, která nabízí jak bezpečnost, tak ekonomickou efektivitu.
Výroba jaderné energie byla vždy kontroverzním tématem a jaderná havárie ve Fukušimě v Japonsku vyvolala u lidí po celém světě obavy ohledně jaderné energie. Jaderná energie je metoda výroby elektřiny využitím tepla generovaného štěpením uranu k pohonu turbín. Země severovýchodní Asie, jako je Jižní Korea, Japonsko a Čína, patří mezi nejaktivnější regiony ve výstavbě a provozu jaderných elektráren. Proto je přirozené, že lidé v těchto zemích se o jadernou energii zajímají a bojí se jí více než v jiných zemích. Je však produkce energie v Jižní Koreji dostatečná k okamžitému zastavení výroby jaderné energie? Odpověď zní ne. Jinými slovy, vzhledem k tomu, že fosilní paliva budou v nepříliš vzdálené budoucnosti vyčerpána, nemůžeme výrobu jaderné energie okamžitě zastavit pouze z bezpečnostních důvodů. Navzdory obavám o bezpečnost by výroba jaderné energie neměla být ukončena, pokud nebudou vyvinuty alternativní energetické technologie, které jsou z hlediska ceny a dodávek lepší než jaderná energie. Od 1960. let XNUMX. století zažívá Jižní Korea rychlý hospodářský růst a zlepšuje životní úroveň, což vedlo k prudkému nárůstu spotřeby elektřiny. Proto je rozšíření výroby jaderné energie nezbytné pro uspokojení této poptávky po elektřině.
Jaderné elektrárny vyrábějí přibližně 30 % elektřiny Jižní Koreje, což je značné množství. Jak jsme viděli v roce 2011, kdy odstavení jaderných elektráren vedlo k výraznému snížení množství dostupné elektřiny, čelili bychom vážnému nedostatku energie, pokud by došlo k odstavení jaderných elektráren. V současné době se Jižní Korea, která neprodukuje ani kapku ropy, spoléhá na dovoz většiny svých energetických zdrojů, včetně ropy, uhlí a zemního plynu, z jiných zemí. Očekává se, že ekonomický růst Jižní Koreje bude pokračovat a spotřeba energie se bude i nadále zvyšovat, což prohloubí závislost země na zahraničí. Dnes je energie synonymem pro národní sílu. Energetická krize může udeřit kdykoli, a proto se na takovou krizi musíme připravit a zároveň usilovat o vytvoření energeticky soběstačného systému. Už jen dvě ropné krize ze 1970. let 36. století dokazují, že energetická soběstačnost je klíčová pro národní bezpečnost. Přestože se v Jižní Koreji a dalších vyspělých zemích aktivně rozvíjejí alternativní energetické technologie, je obtížné je prakticky využít jako velkokapacitní zdroje energie a fosilní paliva nelze kvůli jejich omezené povaze používat donekonečna. Za těchto okolností je jaderná energie v současnosti nejslibnější ekologickou technologií pro dosažení energetické nezávislosti. Jaderná energie je v současnosti hlavním zdrojem elektřiny, tvoří přibližně 59 % celkové výroby, a očekává se, že do roku 2030 bude tvořit přibližně XNUMX %, což bude hrát klíčovou roli v rozvoji národního hospodářství. Jinými slovy, jaderná energie již není zdrojem energie, který je třeba zvažovat jako jednu z možností, ale základním zdrojem energie, který určuje rozvoj země. Ačkoli existují názory kritizující deformovaný jihokorejský trh s elektřinou a tvrdící, že je nutné se odklonit od centralizovaného zásobování energií zaměřeného na jadernou energii a dosáhnout regionální energetické nezávislosti, jihokorejský průmysl vyžaduje stabilní dodávky elektřiny, takže zdroje energie, jako jsou solární, větrné a vodní elektrárny, které jsou silně ovlivněny vnějšími podmínkami, nejsou vhodné. I kdyby tyto alternativní zdroje energie mohly být využity k zásobování místních oblastí energií, jaderná energie bude i v budoucnu zodpovědná za dodávky obrovského množství energie potřebné pro region hlavního města.
Jaderná energie navíc vyžaduje pokročilou vědu a technologie, které lze využít k vývoji dalších špičkových technologií. S výjimkou nízko obohaceného uranu, který se dováží jako palivo pro jaderné elektrárny, lze všechny ostatní materiály vyrábět v tuzemsku, takže dosažení technologické nezávislosti by mělo obrovský dominový efekt na další průmyslová odvětví. Technologie související s výrobou jaderné energie jsou také klíčovou součástí národní strategie a Jižní Korea nyní dosáhla nezávislosti ve všech oblastech technologie jaderných elektráren, včetně výstavby a provozu. Pokud Jižní Korea vyvine základní technologie nezbytné k zajištění technologického vlastnictví s cílem exportovat jaderné elektrárny, stane se obrovskou národní mocností. Například vojenská síla Severní Koreje odvozená z její jaderné technologie posílila její národní moc a omezila přístup k ní v zemi. Vzhledem k tomu, že výroba jaderné energie je založena na jaderné technologii, bude Jižní Korea schopna zajistit si národní energii také prostřednictvím pokročilých technologií, pokud bude pokračovat ve výzkumu výroby jaderné energie.
Dalším zdrojem energie, na který se Jižní Korea v současnosti spoléhá, jsou fosilní paliva, která nejen způsobují vážné environmentální problémy, ale mají také omezené zásoby. Životnost fosilních paliv (ropy a uhlí) je pouze asi 60 let, což je problém, který nelze přehlížet. Uran, surovina pro výrobu jaderné energie, je však v současnosti po celém světě rovnoměrně rozložen. Navíc, vzhledem k tomu, že se dováží z politicky a ekonomicky stabilních rozvinutých zemí, není výrazně ovlivněn globální energetickou situací. Na druhou stranu je ropa soustředěna na Blízkém východě, kde jsou politické krize neustálé, takže v případě nouze by mohlo dojít k přerušení dodávek nebo k prudkému nárůstu cen, což by vedlo k třetí nebo čtvrté ropné krizi. Ropa se také obtížně přepravuje a skladuje kvůli svému velkému objemu. V tomto ohledu dokáže uran z malého množství paliva generovat obrovské množství energie a jeho malá velikost usnadňuje jeho přepravu a skladování. Například se říká, že k provozu elektrárny o výkonu 1.5 milion kW po dobu jednoho roku je potřeba 1 milionu tun ropy. Na stejné množství energie je však potřeba pouze 30 tun uranu. To je extrémně efektivní a jakmile je uran naložen do jaderné elektrárny, není nutné jej 12 až 18 měsíců vyměňovat, což je velmi výhodné a také znamená, že lze skladovat stejné množství paliva. V tomto ohledu má výroba jaderné energie oproti výrobě energie z fosilních paliv mnoho výhod. Někteří tvrdí, že jaderná energie není levná, ale při srovnání nákladů na jadernou energii s náklady na výrobu energie z uhlí a ropy činily loňské náklady na kWh u jaderné energie 0.0182 dolaru, z čehož náklady na palivo tvořily 0.0030 dolaru. Výroba elektřiny z uhlí činila 0.0239 USD (cena paliva 0.0138 USD) a výroba elektřiny z ropy činila 0.0253 USD (cena paliva 0.0149 USD). Solární energie má také výrobní náklady, které jsou asi 15krát vyšší než jaderná energie, a větrná a vodní energie vyrábějí jen velmi málo elektřiny ve srovnání s plochou půdy potřebnou pro jejich instalaci. Vzhledem k těmto poměrům má jaderná energie nejnižší náklady na výrobu energie a jaderné elektrárny mají další výhodu v podobě skladování paliva, protože ve svých reaktorech provozují palivo na tři roky. Výstavba jaderné energie je však poněkud dražší než jiné metody, jako je výroba tepelné energie. Z dlouhodobého hlediska je však uran, který se jako palivo používá již více než 40 let provozu, výrazně levnější než ropa a zemní plyn, takže jednotková cena elektřiny je nižší. Kromě toho náklady na palivo obvykle tvoří více než 50 % nákladů na výrobu elektřiny z ropy, uhlí a zemního plynu, takže když ceny paliv rostou, má to významný dopad na náklady na výrobu elektřiny. Uran je však nejen levný, ale náklady na palivo tvoří pouze asi 10 % nákladů na výrobu elektřiny, takže i kdyby cena uranu stoupala, neměla by to na náklady na výrobu elektřiny významný vliv. Jinými slovy, dokáže si udržet konzistentní ekonomickou efektivitu.
Největším důvodem odporu k jaderné energii je bezpečnost. Jadernou havárii ve Fukušimě, která je stále předmětem kontroverzí, lze však považovat za zvláštní případ způsobený přírodní katastrofou. Nicméně problém úniku radioaktivního materiálu do životního prostředí a poškození lidského zdraví je nejkontroverznějším bodem a největší výzvou, kterou musí jaderná energie překonat. Jaderná energie má zavedena různá bezpečnostní opatření k řešení tohoto problému. Zaprvé, je přijata přísná kontrola kvality a velkorysé bezpečnostní návrhy. Návrhy umožňují dostatečnou rezervu, aby každé zařízení odolalo silám a teplotám, kterým je během provozu vystaveno, a jsou vybírány vysoce výkonné a kvalitní materiály a jejich kvalita je důkladně kontrolována. Zařízení jsou navíc postavena tak, aby odolala přírodním jevům, jako jsou zemětřesení a tajfuny. Například beton použitý v kupolové konstrukci elektráren, které jsou vystaveny vysokému vnitřnímu tlaku, je vyztužen předpjatým betonem, aby se zajistilo, že beton je pevně spojen ocelovými tyčemi. To umožňuje konstrukci odolat vnitřnímu tlaku. Zadruhé, je zavedení blokovacího systému. Tento systém zabraňuje dalšímu provozu jaderných elektráren v případě lidské chyby nebo poruchy. Funguje to stejně jako dveře, které se neotevřou, dokud nejsou první dveře zcela zavřené. Třetí je bezpečnostní prvek zvaný „fail safe“. Jedná se o zařízení, které automaticky zajišťuje bezpečnost v případě poruchy stroje. Například, pokud je bezpečnější stroj v případě poruchy zastavit, stroj se sám zastaví. Je to podobné jako ventil, který se automaticky uzavře, když praskne potrubí, protože je to bezpečnější. Jaderný reaktor neustále monitoruje svůj vlastní tlak, teplotu, výkon a další podmínky a pokud dojde i k sebemenší odchylce od normálních podmínek, automaticky ji detekuje a obnoví se do původního stavu. Pokud obnovení není možné, reaktor se zastaví. Kromě toho je pro případ nouze zavedeno více chladicích systémů. Z bezpečnostních důvodů jsou jaderné reaktory vybaveny dvěma nebo více nezávislými zařízeními, která plní stejnou funkci. Toto je koncept vícenásobné bezpečnostní ochrany. Systém výroby jaderné energie je navržen tak, aby zajistil bezpečnost z různých úhlů pohledu předvídáním různých typů chyb.
Stejně jako u všech strojů však nelze zcela vyloučit možnost poruchy nebo nehody, i když je jaderná elektrárna navržena, postavena a provozována s maximální péčí. Proto je nesmírně důležité důkladně zabránit šíření škod v případě nehody. Za tímto účelem jsou jaderné elektrárny vybaveny různými bezpečnostními opatřeními. Za prvé, i sebemenší abnormalita může být okamžitě detekována. Jsou instalována automatická monitorovací zařízení, která detekují i sebemenší netěsnost v potrubí, což umožňuje včasná a vhodná reakci. Za druhé, reaktor je navržen tak, aby se v případě abnormality automaticky vypnul. Pokud je zjištěna abnormalita teploty nebo tlaku uvnitř reaktoru, reaktor se automaticky vypne. K tomuto účelu se používají vysoce spolehlivá a výkonná zařízení. Kromě toho jsou instalována dvě nebo více zařízení se stejnou funkcí, takže pokud jedno selže, druhé může vykonávat stejnou funkci.
Černobylská havárie, která byla způsobena spíše lidskou chybou než přírodní katastrofou jako Fukušima, by neměla být ignorována. Proto i přes různá výše uvedená bezpečnostní opatření, aby se připravila na situace, kdy dojde k úniku radiace, Jižní Korea analyzovala jaderné havárie v Černobylu a Fukušimě z různých úhlů pohledu a hledala vhodná bezpečnostní opatření. Za prvé, jihokorejské jaderné elektrárny používají tlakovodní reaktory, které se liší od těch použitých v Černobylu. Tlakovodní reaktory jsou navrženy tak, že když teplota aktivní zóny reaktoru stoupne, reakce (jaderné štěpení) se sníží. I když teplota aktivní zóny abnormálně stoupne, reakce (jaderné štěpení) se automaticky sníží, což umožňuje okamžitý návrat reaktoru do normálu. Jinými slovy, tlakovodní reaktory používané jihokorejskými jadernými elektrárnami jsou podstatně bezpečnější než ty používané v Černobylu. Kromě toho byly v reakci na jadernou havárii ve Fukušimě revidovány havarijní postupy, aby umožnily rozhodnou reakci v raných fázích havárie. V rámci přípravy na přírodní katastrofy, jako jsou tsunami, byla bezpečnost jaderných elektráren zvýšena posílením pobřežních bariér, instalací bariér (bariér) pro přívod vody, posílením systémů nouzového chlazení a instalací dalších nouzových zdrojů napájení a mobilních nouzových zdrojů napájení.
I v případě neočekávané nehody jsou současné jaderné elektrárny navrženy tak, aby zabránily úniku radiace. Jedná se o systém vícenásobné obrany, který je jádrem konceptu hloubkové obrany. Koncept vícenásobné obrany se týká instalace více vrstev ochranných bariér, které zabraňují úniku radioaktivních materiálů mimo elektrárnu. Jaderné elektrárny provozované v Koreji mají první ochrannou stěnu, která zachycuje radioaktivní materiály vznikající štěpením jader ve stlačeném a tvarovaném kovovém oxidu uranu, druhou ochrannou stěnu, která utěsňuje jakékoli stopové množství plynu unikajícího z první ochranné stěny v trubce ze slitiny kovu, a třetí bariéru vyrobenou z tlustých ocelových reaktorových nádob a trubek, které brání úniku radioaktivních materiálů ven v případě problému s druhou bariérou. Kromě toho byla v rámci přípravy na mimořádné události instalována čtvrtá bariéra sestávající z tlustých ocelových desek instalovaných na vnitřních stěnách budovy kontejnmentu reaktoru k utěsnění radioaktivních materiálů uvnitř budovy kontejnmentu reaktoru a pátá bariéra sestávající z železobetonových stěn o tloušťce 120 cm na vnějších stěnách budovy kontejnmentu reaktoru k zabránění úniku radioaktivních materiálů do vnějšího prostředí, celkem tedy pět bariér. Bezpečnost této konstrukce byla prokázána při jaderné havárii TMI ve Spojených státech a jaderné havárii v Černobylu v bývalém Sovětském svazu. Při havárii v Černobylu unikl radioaktivní materiál mimo elektrárnu a způsobil škody široké veřejnosti, ale při havárii TMI systém ochranných stěn zabránil úniku radioaktivního materiálu z kontejnmentu reaktoru a způsobení škod na vnějším prostředí.
Díky těmto dvěma jaderným nehodám dosáhl jihokorejský jaderný průmysl významného pokroku, například zavedením konstrukcí odolných vůči zemětřesením, které zajišťují dostatečnou připravenost na zemětřesení o síle 6.5 stupně Richterovy škály nebo méně, a v důsledku toho si zajistil dostatečnou bezpečnost. Jižní Korea dále prokazuje svou skutečnou hodnotu nejen z hlediska bezpečnosti, ale také z hlediska efektivity a ekonomické proveditelnosti. Standardní korejské jaderné elektrárny, které jsou v současné době v Jižní Koreji provozovány, mají nejlepší provozní a stavební zkušenosti na světě a jejich míra využití, která udává provozní kapacitu elektrárny, je 99.3 %, což výrazně překračuje celosvětový průměr (79.4 %). Vzhledem k tomu, že Jižní Korea je závislá na jaderné energii z 30 % svých celkových dodávek energie, by ukončení výstavby jaderných elektráren způsobilo značné nepříjemnosti pro životy občanů. Proto musí výstavba jaderných elektráren pokračovat.
Proč mají materiály různé barvy a proč jsou některé průhledné?
