Eveniment

articolul anterior articolul urmator

De la „Atoms for Peace” la „Nuclear Futures Package”. O perspectivă asupra viitorului energiei nucleare în România

2
20 Dec 2021 07:27:31
LARICS

Energia atomică paşnică nu este un vis al viitorului. Această capabilitate, deja dovedită, este aici – acum – astăzi. (Preşedintele Dwight D. Eisenhower, 8 decembrie 1953).

Analiză realizată de Ioana Constantin Bercean

Discursul din 1953 al preşedintelui Eisenhower, intitulat „Atoms for Peace”, a fost piatra de temelie a utilizării paşnice a capabilităţii nucleare. Acest discurs a condus la apariţia mai multor programe nucleare civile în întreaga lume, care aduc beneficii în ceea ce priveşte producţia de energie, în tratamentul diverselor afecţiuni oncologice sau în cercetare. Programul Atomi pentru Pace, lansat la scurt timp după discursul din 8 decembrie 1953, a sprijinit dezvoltarea cercetării nucleare civile în state care anterior nici măcar nu aveau acces la acest tip de tehnologie. Însă acest demers a avut şi un alt tip de consecinţe, predictibile de altfel, cum ar fi proliferarea nucleară în scop militar, unul dintre exemplele clasice în acest sens fiind cazul Republicii Islamice Iran. Controlul, îngrădirea şi raportarea activităţilor nucleare militare ilicite revine Agenţiei Internaţionale a Energiei Atomice (AIEA), care prin măsurile de salvgardare încearcă să verifice în mod independent dacă instalaţiile nucleare ale statelor membre nu sunt utilizate abuziv şi materialele nucleare nu sunt deturnate de la utilizări paşnice. Statele acceptă aceste măsuri prin încheierea de acorduri de garanţii. Garanţiile AIEA sunt o componentă esenţială a sistemului internaţional de securitate iar Tratatul de Neproliferare Nucleară (NPT) este piesa centrală a eforturilor globale de prevenire a răspândirii armelor nucleare. Conform articolului 3 al tratatului, statele non-nucleare sunt obligate să încheie un acord de garanţii cu AIEA, iar cele cinci state nucleare – SUA, China, Franţa, Rusia şi Marea Britanie – au semnat voluntar acordurile privind implementarea acestor garanţii de verificare a activităţilor şi materialelor nucleare. Excepţiile care apar în discuţie sunt India, Pakistan şi Israel, state nesemnatare ale NPT dar posesoare de capabilităţi nucleare militare, însă chiar şi aceste state au semnat anumite protocoale de protecţie şi verificare ale activităţilor specifice.

Acest tip de detalii este necesar dat fiind faptul că azi, aproape 70 ani de mai târziu, când viziunea fostului preşedinte american începe să prindă contur în contextul în care se încearcă implementarea unor noi tipuri de resurse apar şi întrebările inerente legate de programele nucleare militare ale celor trei state enumerate mai sus, cărora li se adaugă şi Coreea de Nord, de asemenea stat posesor de armament nuclear, sau nelinişti privind posibilitatea finalizării programului nuclear iranian. De asemenea, dincolo de pericolul proliferării nucleare militare, implementarea unui program nuclear civil poate genera o anumită anxietate în rândul populaţiei, sentiment cauzat de accidentele de la Cernobîl (1986) sau Fukushima (2011).

În septembrie 2015, Adunarea Generală a Naţiunilor Unite a adoptat Agenda 2030 pentru Dezvoltare Durabilă care include 17 Obiective de Dezvoltare Durabilă (ODD). Obiectivele 7, 9 şi 13 sunt intitulate „Energie accesibilă şi curată”, „Industrie, Inovare şi Infrastructură” şi, respectiv, „Acţiune Climatică”. În 12 decembrie 2015, în timpul celei de-a 21-a sesiuni anuale a Conferinţei Părţilor (COP) la Convenţia-Cadru a Naţiunilor Unite privind schimbările climatice (UNFCCC), desfăşurată la Paris, 195 de ţări au convenit asupra unui acord global istoric şi obligatoriu din punct de vedere juridic – „Acordul de la Paris” – stabilind totodată o foaie de parcurs pentru limitarea încălzirii globale sub 2°C. Pentru a atinge aceste obiective se consideră că este necesară o schimbare la nivel mondial a modului în care energia este produsă şi consumată. Acordul de la Paris oferă un stimulent pentru dezvoltarea energiei nucleare, deoarece fiecare semnatar trebuie să-şi actualizeze contribuţia stabilită la nivel naţional la fiecare cinci ani.

Potrivit Sistemului de Informaţii privind Reactoarele de Energie (PRIS) al AIEA, în iulie 2021 existau 443 de reactoare nucleare în exploatare în 32 de state membre AIEA, care contribuie cu 393.241 MW(e) la capacitatea totală instalată netă, şi alte 51 de reactoare nucleare se aflau în diferite stadii de construcţie în 19 state membre, care vor contribui în timp util cu 53.905 MW(e) la capacitatea totală instalată netă. Modelele de reactoare existente sunt rezultatul proceselor de cercetare şi dezvoltare a diferitelor tehnologii de răcire, tipuri de combustibili şi configuraţii de funcţionare. Reactoarele răcite cu apă (WCR) au fost tehnologia emergentă dominantă, deşi eforturile considerabile în alte tehnologii de răcire au continuat de-a lungul deceniilor, experţii ajungând la concluzia că ar putea fi obţinute avantaje semnificative în performanţa de funcţionare dacă problemele tehnologice restante ar putea fi rezolvate.

Din cele peste 50 de noi centrale aflate în prezent în construcţie în 19 ţări, toate se bazează pe tehnologii răcite cu apă, cu excepţia a două reactoare nucleare: unul aflat în China, un reactor răcit cu gaz la temperatură înaltă, iar unul este în India, un reactor rapid răcit cu sodiu. Majoritatea reactoarelor aflate în construcţie se află în ţări cu reţele bine dezvoltate. Cu toate acestea, după 2010, ţările care au început să îşi dezvolte programe de energie nucleară, inclusiv Bangladesh, Belarus, Turcia şi Emiratele Arabe Unite, au început proiecte de construcţie pentru reactoare nucleare mari cu tehnologie avansată. Pe lângă problemele de fiabilitate şi competitivitate a costurilor, există însă şi problema riscului politic, proiectele nucleare devenind subiecte de controversă politică şi/sau publică, aspecte care au dus la prelungirea procedurilor de acordare a licenţelor, existând chiar riscul ca guvernele să impună eliminarea treptată a energiei nucleare.

Însă într-o lume cu resurse limitate şi puţine alternative, tehnologia nucleară pare să se contureze ca fiind una dintre principalele surse de generare a energiei electrice pentru viitorul mediu şi lung.

Reactoarele modulare mici: capriciu sau viitor al energiei nucleare?

Producţia de energie este în creştere la nivel global, chiar dacă s-a aplatizat uşor în SUA şi Europa. Majoritatea statelor admit acum că schimbările de mediu cauzate de generarea a peste 17 trilioane kWh de electricitate în fiecare an şi de arderea a 90 de milioane de barili de petrol în fiecare zi trebuie adresate responsabil, mai ales având în vedere că aceste cifre se vor dubla în următoarele două decenii. Întrebarea emergentă este legată de felul în care energia necesară poate fi furnizată, încercând în acelaşi timp şi o protejare mai responsabilă a mediului. Folosirea cărbunilor necesită o infrastructură minimă iar utilizarea gazelor naturale vine pe locul doi. Energia nucleară, hidrocarburile şi resursele regenerabile sunt cele mai puţin folosite. Din motive evidente, această tendinţă ar trebui inversată.

Conceptul de reactoare modulare mici (SMR) nu reprezintă o tehnologie complet nouă, posibilitatea de a furniza energie nucleară pentru a produce căldură sau electricitate pentru pieţele internaţionale prin folosirea acestei capabilităţi a debutat la începutul anilor 2000 (Daniel T. Ingersoll, 2015, „Small Modular Reactors: Nuclear Power Fad or Future?”). SMR-urile sunt menite să ofere o opţiune energetică acelor state pentru care centralele nucleare mari nu sunt o alegere viabilă, caracteristicile lor de proiectare fiind determinate de flexibilizarea amplasării şi a utilizării. SMR-urile au câştigat o atenţie considerabilă şi au generat mult entuziasm, dar în acelaşi timp au creat şi multă confuzie în industria nucleară şi au generat un val consistent de ştiri false şi teorii ale conspiraţiei. Procesele de cercetare şi dezvoltare privind această tehnologie sunt răspândite aproape pe tot globul, acest nou tip de reactoare nucleare putând fi instalat în subteran, ceea ce îmbunătăţeşte izolarea şi securitatea, permiţând în acelaşi timp şi standardizarea în funcţie de cererea de energie de pe piaţă sau de constrângerile de amplasament.

AIEA.

SMR-urile sunt proiectate pentru a fi fabricate după cum este necesar, cu modulele lor testate în unităţile de producţie înainte de a fi expediate către utilităţi pentru instalare (Jorge Morales Pedraza 2017, „Small Modular Reactors for Electricity Generation: An Economic and Technologically Sound Alternative”). Aceste abordări urmăresc reducerea timpilor lungi de construcţie, sporind simultan calitatea, minimizând astfel costurile de finanţare asociate cu proiectele mari de construcţie de astăzi. Unele concepte de proiectare pentru SMR sunt destinate să fie implementate în configuraţii multiple de module într-o singură centrală. Mai multe ţări sunt implicate în dezvoltarea centralelor nucleare transportabile, inclusiv SMR-uri plutitoare sau amplasate în adâncurile marine / oceanice. În decembrie 2019, centrala nucleară plutitoare Akademik Lomonosov a fost conectată la reţeaua de electricitate din Pevek (Federaţia Rusă) şi a început să funcţioneze  pe 22 mai 2020. Mai multe alte modele SMR (şi tehnologia asociată) sunt prevăzute sa intre în funcţiune dup-a 2030.

În prezent, există peste 70 de modele SMR în curs de dezvoltare pentru diferite aplicaţii: până la jumătatea anului 2020, două SMR-uri se aflau în stadii avansate de construcţie – CAREM-ul argentinian (un prototip la scară mică al unui viitor design comercial mai mare) şi HTR-PM-ul chinezesc (o uzină industrială demonstrativă); alte proiecte interne şi internaţionale sunt, de asemenea, luate în considerare folosind aceleaşi unităţi de reactoare, deşi ca versiuni extinse (un design de şase unităţi este în curs de dezvoltare) ale designului demonstrativ, cum ar fi în Orientul Mijlociu; în Statele Unite ale Americii, trei modele şi tehnologii SMR răcite cu apă în prezent în curs de dezvoltare şi licenţiere sunt NuScale Power Module, SMR-160 (de la Holtech) şi BWRX-300; în Marea Britanie, Departamentul pentru Afaceri, Energie şi Strategie Industrială (BEIS) a anunţat politici naţionale pentru tehnologiile nucleare avansate. Trei iniţiative au fost lansate în decembrie 2017, în acelaşi timp în care BEIS a închis licitaţia pentru propuneri de R&D pentru SMRs.

World Nuclear Association

World Nuclear Association

World Nuclear Association

În general, reactoarele mici moderne pentru generarea de energie, şi în special SMR-urile, sunt de aşteptat să aibă o simplitate mai mare în proiectare, economie de producţie de serie în mare parte în fabrici, timpi scurţi de construcţie şi costuri de amplasare reduse. Un raport din 2010 al unui comitet special convocat de Societatea Nucleară Americană a arătat că multe prevederi de siguranţă necesare reactoarelor mari nu sunt necesare pentru SMR deoarece sistemele tradiţionale de siguranţă ale reactorului sunt „active” în sensul că implică funcţionare electrică sau mecanică la comandă. Unele sisteme proiectate funcţionează pasiv, de ex. supape de limitare a presiunii. Ambele necesită sisteme paralele redundante. Siguranţa pasivă inerentă sau completă depinde doar de fenomene fizice precum convecţia, gravitaţia sau rezistenţa la temperaturi ridicate, nu de funcţionarea componentelor proiectate. Deoarece reactoarele mici au o suprafaţă mai mare faţă de volum (şi căldură în miez) în comparaţie cu unităţile mari, o mare parte a ingineriei pentru siguranţă (inclusiv eliminarea căldurii în reactoarele mari) nu este necesară în cele mici.

S-a scris mult despre istoria energiei nucleare iar indiciile despre posibilul viitor al reactoarelor modulare mici pot fi găsite chiar în trecutul acestei industrii. Energia nucleară comercială din SUA a rezultat din dezvoltarea şi desfăşurarea cu succes de către Marina SUA a sistemelor de reactoare mici pentru propulsia maritimă – iniţial pentru submarine şi mai târziu pentru navele de suprafaţă. Primul submarin cu propulsie nucleară a fost USS Nautilus lansat în 1954. Şase ani mai târziu, a fost lansat primul portavion cu propulsie nucleară: USS Enterprise. Nautilus a funcţionat timp de 26 de ani şi a fost scos din funcţiune în 1980, în timp ce Enterprise a rămas în serviciu timp de 52 de ani, până când a fost retras din serviciu în 2012. Când căpitanul Hyman Rickover, care va deveni mai târziu amiral şi părintele incontestabil al US Nuclear Navy Program, s-a angajat în construcţia submarinului Nautilus în 1949, el a contractat două proiecte de construcţie paralele: unul cu Westinghouse pentru a construi Nautilus, alimentat de un reactor mic răcit cu apă şi unul cu General Electric pentru a construi Seawolf, alimentat de un reactor răcit cu sodiu. Nautilus a fost finalizat şi pus în funcţiune cu 3 ani înaintea submarinului Seawolf. Acesta din urmă a întâmpinat o serie de probleme de întreţinere, dintre care cele mai grave s-au datorat incompatibilităţilor dintre sodiu şi oţel în unităţile de supraîncălzire cu abur. După 2 ani de operaţiuni, reactorul răcit cu sodiu al submarinului Seawolf a fost înlocuit cu un reactor răcit cu apă – similar prototipului de SMR care fusese construit ca rezervă pentru Nautilus. Suportul curent al SUA pentru dezvoltarea şi implementarea tehnologiei SMR este evident şi începând din 2012 Departamentul de Energie a solicitat cereri din partea industriei de specialitate pentru a sprijini dezvoltarea unuia sau a două proiecte de reactoare cu apă uşoară, alocând 452 milioane de dolari pe cinci ani prin programul SMR Licensing Technical Support (LTS). Au fost depuse patru aplicaţii, de la Westinghouse, Babcock & Wilcox, Holtec şi NuScale Power, unităţile variind de la 225 până la 45 MWe.

Mica flotă de spărgătoare de gheaţă nucleare construită de Rusia se află într-o categorie specială de propulsie maritimă care nu este nici pentru misiuni militare, nici pentru aplicaţii comerciale. Aceste reactoare mici cu o putere nominală de 100–200 MWt extind foarte mult sezonul navigabil al Oceanului Arctic. Ele servesc, de asemenea, drept bază pentru unele dintre intrările Rusiei pe piaţa SMR.

Cel mai avansat proiect de reactoare modulare mici este în China, unde Chinergy începe să construiască modelul HTR-PM de 210 MWe, care constă din reactoare gemene de 250 MWt răcite cu gaz de înaltă temperatură (HTR), care se bazează pe experienţa mai multor reactoare inovatoare din anii 1960 până în anii 1980. CNNC New Energy Corporation, o societate mixtă a CNNC (51%) şi China Guodian Corp, promovează reactorul ACP100. Un raport preliminar de analiză a siguranţei pentru o centrală demonstrativă cu o singură unitate la Changjiang a fost aprobat în aprilie 2020. Cu toate acestea, China dezvoltă şi reactoare de termoficare mici, cu o capacitate de 100 până la 200 MWt, care pot avea un potenţial puternic evaluat la aproximativ 400 de unităţi. Piaţa de consum energetic este foarte mare în nordul Chinei, deservită acum aproape exclusiv de cărbuni, provocând o poluare serioasă, în special cu praf, particule, sulf şi oxizi de azot. În general, cercetarea şi dezvoltarea SMR în China este foarte activă, concurenţa puternică între companii încurajând inovaţia.

Foaia de planificare a proiectului pentru proiectantul/furnizorul unei centrale de reactoare prevede ca proiectanţii de reactoare care intenţionează să se angajeze în construcţia unui SMR trebuie să treacă printr-un proces concis, reglementat de AIEA, care abordează următoarele aspecte: cerinţele şi priorităţile utilizatorului de tehnologie; tehnologia (lichidul de răcire şi spectrul neutronilor) care urmează să fie dezvoltată; aplicaţiile pentru această nouă tehnologie de reactor; şi caracteristicile distinctive, în raport cu reactoarele nucleare mari existente şi de ce acestea vor fi atractive pentru piaţă. Abordarea acestor probleme va necesita angajamentul utilităţilor electrice şi a guvernelor pentru a înţelege mai bine nevoile lor specifice şi politicile legate de energie nucleară.

Tehnologiile SMR câştigă, de asemenea, mai multă atenţie şi pentru aplicaţiile hibride. Acestea sunt considerate o opţiune atractivă pentru a spori securitatea aprovizionării cu energie în ţările cu reţele mici şi o infrastructură mai puţin dezvoltată, dar şi în ţările cu energie nucleară pentru scopuri specifice sau pentru export. Se aşteaptă ca tehnologiile hibride nucleare SMR să joace roluri importante în producţia viitoare de apă potabilă sau în asigurarea energiei necesare diverselor procese industriale. Recent, mai multe sisteme energetice hibride (de exemplu, configuraţii de energie nucleară şi regenerabilă) au fost investigate pentru aplicaţii non-electrice, inclusiv desalinizare şi producţia de hidrogen.

Dacă se preconizează că energia nucleară va continua să facă parte din mixul energetic într-un număr semnificativ de ţări din toate regiunile în viitor, atunci ar trebui dezvoltat şi comercializat un nou tip de reactoare, mai puţin costisitoare şi mai sigure. În acest sens, tehnologia SMR este văzută, în opinia diferiţilor experţi, răspunsul potrivit la această preocupare.

România pe harta proiectului „Nuclear Futures Package”

Pe 3 noiembrie, la Conferinţa ONU privind schimbările climatice, subsecretarul de stat pentru controlul armelor şi securitatea internaţională, Bonnie Jenkins, a anunţat angajamentul Statelor Unite de 25 de milioane USD în sprijinul extinderii accesului la energia nucleară curată. Anunţul, numit şi „Pachetul viitorului nuclear”, reprezintă eforturi din partea guvernului SUA şi include programe şi proiecte aflate în derulare pentru a promova generarea de energie nucleară la scară largă, curată şi modernă, alimentarea tranziţiei către energie curată şi promovarea tehnologiiloe nucleare inovatoare.

În ceea ce priveşte România, furnizarea tehnologiei SMR este prevăzută în Acordul Interguvernamental cu SUA pentru colaborarea în Programul nuclear, semnat recent. Pentru România acest proiect ar putea căpăta contur în următorii 10-15 ani, date fiind aspectele tehnice. NuScale (compania producatoare) trebuie să mai obţină design certification (termenul înaintat fiind septembrie 2022, cererea fiind depusă în 2016), iar în 2023 va primi licenţa finală, urmând ca primul lor proiect (cel din Idaho Falls) să devină operaţional în 2026 (conform informaţiilor din SUA) sau în 2029 (cel mai târziu, conform estimărilor AIEA). În martie 2019, NuScale şi Nuclearelectrica au semnat un Memorandum de Înţelegere care acoperă schimbul de informaţii comerciale şi tehnice privind tehnologia nucleară NuScale, cu scopul de a evalua dezvoltarea, acordarea de licenţe şi construirea SMR-urilor NuScale în România. În ianuarie 2021, Nuclearelectrica a primit un grant nerambursabil de 1,28 milioane de dolari din partea Agenţiei de Comerţ şi Dezvoltare din SUA pentru a fi utilizat în identificarea potenţialelor locaţii din România pentru a găzdui reactoarele modulare mici, evaluarea trebuind să excludă site-ului existent de la Cernavodă. Fondurile, conform Nuclearelectrica, vor fi utilizate şi în dezvoltarea unei foi de parcurs de licenţiere pentru SMR.

Conform foii de parcurs al acestei strategii de asigurare a securităţii energetice, NuScale urmează să construiască în România o centrală nucleară care va avea 12 SMR-uri, ceea ce ar asigura României 25% din consumul total de energie. De asemenea, ar facilita alinierea la normele Uniunii Europene privind energia verde şi procesului de reducere a emisiilor de CO2. Această tehnologie este deja în faze avansate de cercetare şi testare în Cehia, iar Polonia şi Bulgaria sunt celelalte două state europene, alături de România, care vor beneficia de noua tehnologie nucleară civilă.

Un alt proiect în domeniul cercetării şi dezvoltării energiei nucleare a fost agreat între Ansaldo Nucleare din Italia şi Reinvent Energy din România, consorţiul italian oferind un contract în valoare de aproximativ 20 milioane EUR (22,5 milioane USD) pentru proiectarea, achiziţionarea, instalarea şi punerea în funcţiune a unei unităţi de cercetare pentru dezvoltarea reactoarelor răcite cu plumb. Instalaţia Advanced Thermo-Hydraulics Experiment for Nuclear Application (ATHENA) va fi construită la centrul de cercetare RATEN-ICN de lângă Piteşti, în sudul României. Proiectul – care se va desfăşura pe parcursul a aproximativ doi ani – presupune construirea unui simulator bazat pe miez electric, a unei pompe principale şi a unui schimbător de căldură similar cu amenajarea sistemului Advanced Lead-cooled Fast Reactor European Demonstrator (ALFRED).

Pentru România este foarte important să concretizeze aceste proiecte deoarece ar putea asigura, în bună parte, necesarul de energie, dar şi securitatea energetică, putând transforma România chiar într-un real hub regional. Mai mult, implementarea proiectului  Nuclear Futures Package ar putea extinde şi întări umbrela de securitate a României, deoarece este binecunoscut faptul că SUA îşi apără, indiferent de costuri, nu doar bazele militare offshore, ci şi investiţiile publice sau private. După eşecurile Bechtel şi Chevron, România are nevoie de o investiţie americană concretizată şi de succes. Desigur, va fi un proces îndelungat şi care nu va fi lipsit de ceaţa ştirilor false venite dinspre unele instituţii media sau de îngrijorările, nefondate până acum, ale unor ONG-uri. O abordare instituţională transparentă ar putea reduce impactul acestor dezinformări – şi al celor care se vor contura în viitorul apropiat – întrucât România are într-adevăr nevoie de concretizarea stabilizării şi întăririi parteneriatului strategic cu SUA în în regiunea Mării Negre şi pe flancul sud-estic al NATO.

*Ioana Constantin-Bercean este cercetător la Institutul de Ştiinţe Poltice şi Relaţii Internaţionale al Academiei Române (ISPRI).

Adauga Comentariu

Pentru a comenta, alege una din optiunile de mai jos

Varianta 1

Autentificare cu contul adevarul.ro
Creeare cont

Varianta 2

Autentificare cu contul de Facebook
Logare cu pseudonim

2 Comentarii

Utilizator Adevărul
20.12.2021, 07:40:32

Comentariu considerat abuziv.

Romulanul Petre
2.01.2022, 09:44:57

Ma asteptam, ca un analist ce are toate datele, sa ne spuneti de ce n-avem 4 reactoare, de ce proiectul Fagaras a fost ingropat! Sa pomenim numele celui care a ingropat sansele tarii: Iliescu..? As mai adauga necesitatea unui reactor rapid pentru arderea deseurilor si cercetari pe thoriu pentru reactoare mai curate,

Modifică Setările