De ce India vrea sa-si transforme plajele in combustibil nuclear

De ce India vrea sa-si transforme plajele in combustibil nuclear

(Credit de imagine:

Getty Images

)

De zeci de ani, India a planificat sa alimenteze un viitor fara carbon cu nisipurile sale bogate in toriu. Este tara mai aproape de atingerea obiectivelor sale?

T

Plajele tropicale din India probabil imi aduc in minte palmele stropite de soare, curry de peste inflacarat si excursionisti dreadlocked, dar detin si un secret surprinzator. Nisipurile lor sunt bogate in toriu – adesea salutat ca o alternativa mai curata si mai sigura la combustibilii nucleari conventionali.

Tara a fost mult timp dornica sa exploateze intre 300.000 si 850.000 de tone de toriu – probabil probabil cele mai mari rezerve din lume – dar progresul a fost lent. Efortul lor revine in centrul atentiei pe fondul unui interes reinnoit pentru tehnologie. Anul trecut oamenii de stiinta olandezi au declansat primul nou reactor experimental de toriu din ultimele decenii, start-up-urile promoveaza tehnologia in Occident, iar anul trecut China s-a angajat sa cheltuiasca 3,3 miliarde de dolari pentru a dezvolta reactoare care ar putea functiona in cele din urma pe toriu.

Sustinatorii spun ca promite energie fara carbon, cu deseuri mai putin periculoase, un risc mai scazut de topiri si o cale de armare mult mai dificila decat cea nucleara conventionala. Dar progresele rapide in ceea ce priveste sursele regenerabile de energie, o cale costisitoare de dezvoltare si semne de intrebare cu privire la cat de sigure si curate ar fi intr-adevar plantele viitoare inseamna ca drumul sau spre comercializare pare incert.

De asemenea, va poate placea sa cititi:

  • Cinci lucruri pe care le-am invatat din raportul IPCC privind schimbarile climatice
  • Modul in care fermele solare din China transforma energia mondiala
  • Cum bacteriile pot salva vietile copiilor

Cautarea torului de catre India este condusa de conditii istorice si geografice unice, care i-au conferit o putere de sedere considerabila. Unii vad o cautare chixotica putin probabil sa se conformeze promisiunii sale, dar oamenii de stiinta din domeniul nuclear vizeaza o strategie pe termen lung pentru securitatea energiei fara carbon intr-o tara a carei populatie ar putea atinge 1,7 miliarde in 2060.

„Suntem o natiune infometata de putere”, spune Srikumar Banerjee, secretar al Departamentului Energiei Atomice din India (DAE) pana in 2012. „In cele din urma trebuie sa ne bazam pe materii prime indigene pentru sustenabilitatea pe termen lung a unei tari care va sprijini o cincime din omenire. ”

India varsa sume imense in programul sau nuclear, care include cele patru reactoare de apa grea de la Kaiga, Karnataka (Credit: Getty Images)

Astazi toate centralele nucleare comerciale functioneaza cu uraniu, fapt cel putin partial redus la geopolitica.

Array

Dezvoltarea energiei nucleare din Occident a fost indisolubil legata de dezvoltarea bombelor atomice, iar subprodusele de uraniu sunt mult mai usor de armat. „Intr-o era diferita, s-ar putea face o alta alegere si am fi mers in jos pe ruta torului in anii 1950, dar suntem acolo unde suntem”, spune Geoff Parks, inginer nuclear la Universitatea Cambridge.

Strategia Indiei a fost guvernata de calcule diferite. Slabele zacaminte de uraniu ale tarii l-au convins pe tatal fondator al programului sau nuclear, Homi Bhabha, ca orice strategie pe termen lung trebuie sa exploateze toriul, cel mai abundent combustibil al sau, care a inspirat un program in trei etape, care este inca baza centrala a politicii energiei nucleare din India. .

Toriu nu sufera fisiune spontan – atunci cand nucleul unui atom se desparte si elibereaza energie care poate genera electricitate. Lasat la dispozitie, se descompune foarte incet, emanand radiatii alfa care nu pot patrunde nici macar in pielea umana, astfel incat turistii nu trebuie sa-si faca griji cu privire la plajele bogate in toriu.

Pentru a-l transforma in combustibil nuclear, acesta trebuie combinat cu un material fisibil precum plutoniul, care elibereaza neutroni pe masura ce sufera fisiune. Acestia sunt capturati de atomii de toriu, transformandu-i intr-un izotop fisionabil de uraniu numit U233. Un izotip este o varianta a unui element cu un numar diferit de neutroni.

Fukushima arunca in continuare o umbra lunga asupra oricaror noi planuri nucleare, dar sustinatorii centralelor electrice din toriu sustin ca ar fi mai putin predispusi la caderi (Credit: Getty Images)

„Toriu este ca lemnul ud”, spune Ratan Kumar Sinha, care a succedat lui Banerjee ca secretar DAE inainte de a parasi postul in 2015. El explica faptul ca lemnul umed nu este bun la declansarea unui incendiu, dar odata ce este pus intr-un cuptor care arde lemne uscate, poate prinde lumina. Prin urmare, primele doua etape ale strategiei Indiei vizeaza transformarea rezervelor sale abundente de toriu in material fisibil.

In primul rand, reactoarele conventionale alimentate cu uraniu produc plutoniu ca subprodus.

Urmatoarea etapa combina acest lucru cu mai mult uraniu in reactoarele „de crestere rapida” care genereaza mai mult plutoniu decat folosesc. Aceasta este folosita pentru a construi mai multe reactoare de reproductie si, odata ce flota este suficient de mare, acestea trec la transformarea torului in U233. Etapa finala combina U233 cu mai mult toriu pentru a porni reactivele autosuficiente de „crescator termic” care pot fi alimentate cu toriu brut.

Realizarea viziunii lui Bhabha sa dovedit totusi provocatoare. Concentrarea Occidentului asupra uraniului inseamna ca India ara o brazda solitara de ceva timp, iar programul sau de arme nucleare si refuzul de a semna Tratatul de neproliferare nucleara l-au vazut izolat de comertul global cu tehnologie nucleara si combustibil de zeci de ani.

Eliminarea acestor bariere, in urma Acordului nuclear nuclear din India-Statele Unite din 2008, ar trebui sa accelereze progresul, spune Sinha. Dar, in timp ce tara a dezvoltat reactoare de apa grea presurizate (PHWR) alimentate cu uraniu in anii 1970, a doua etapa a venit de mult. Un reactor de ameliorare experimental care a intrat pe piata in 1985 nu a atins inca capacitatea sa proiectata de 40 MW. Prototipul de reproducere rapida (PFBR) al 500MW al tarii – planul unei viitoare flote – este vizat sa vina online anul acesta, dar prima data oficiala de lansare a fost 2010. Cu alte cuvinte, este departe de a fi garantata.

Energia nucleara din India ramane o perspectiva controversata, dar cei care sustin sustin ca aceasta este singura modalitate de a dezlipi tara de combustibili fosili (Credit: Getty Images)

India va trebui, de asemenea, sa acumuleze experienta operationala inainte de orice expansiune, spune Banerjee, si va fi nevoie de timp pentru a genera combustibilul necesar – aproximativ 10 ani pentru a dubla plutoniul pentru a construi un alt reactor. Este si mai lung pentru toriu, motiv pentru care plutoniul va fi folosit pentru a construi reteaua inainte de a trece la conversia toriu. Extragerea U233 din toriu uzat pune, de asemenea, provocari descurajante, deoarece un alt produs secundar al ciclului combustibilului este U232, care emite raze gamma foarte radioactive. Cercetatorii de la Centrul de Cercetari Atomice Bhabha (BARC) au demonstrat procesul experimental, dar pentru a face acest lucru la scara necesita instalatii cu ecranare puternica impotriva radiatiilor si robotica complexa pentru izolarea lucratorilor.

Proiectarea primului reactor din India care ar putea arde toriu este completa – Advanced Heavy Water Reactor (AHWR). Dar constructia nu este iminenta, iar Sinha, care a condus designul, subliniaza ca nu este un plan pentru a treia etapa. Va avea in continuare nevoie de suplimente de materiale fisionabile si are ca scop mai mult sa ofere experienta cu ciclul combustibilului si sa demonstreze noi caracteristici de siguranta.

Un eventual reactor in a treia etapa va fi un „crescator termic” autosustinut care are nevoie de U233 si toriu pentru a incepe, dar care poate fi apoi alimentat cu toriu natural. Proiectarea specifica a reactorului respectiv este o intrebare deschisa, dar consensul este ca reactoarele care utilizeaza un amestec de sare topita atat ca combustibil, cat si ca agent de racire sunt cele mai promitatoare. Acesta este un design urmarit de sustinatorii din Occident si China, iar cercetarea si dezvoltarea timpurie este in curs de desfasurare in India.

Plajele frumoase din Kerala detin 16% din rezervele de toriu din India, o sursa majora de energie potentiala – daca numai oamenii de stiinta pot gasi modalitatea corecta de a o exploata (Credit: Alamy)

Chiar si unitatea nucleara din India admite ca este putin probabil ca tara sa genereze energie substantiala din toriu pana cel putin in anii 2050. Altii sunt mai sangerosi. „Despre Thorium se vorbeste de 70 de ani si se va vorbi despre acesta in viitorul viitor, cred, pentru viitorul posibil”, spune MV Ramana, profesor la Universitatea British Columbia, Canada, care a scris o carte despre politica nucleara a Indiei.

Nuclearul conventional este deja neconvingator din punct de vedere economic, spune el, astfel incat adaugarea costului dezvoltarii reactoarelor prietenoase cu toriul si reprocesarea complexa a combustibilului este imposibila. Sustinatorii spun ca avantajele torului depasesc aceste costuri, dar el crede ca cazul este supraevaluat. Unul dintre avantajele sustinute frecvent este siguranta, deoarece reactoarele de toriu ar trebui sa fie mai putin predispuse la caderi; dar Ramana spune ca nu puteti prevedea posibile rute de esec pana cand nu ruleaza modele la scara larga. „Cernobil si Fukushima si asa mai departe, toate au fost accidente care nu trebuiau sa se intample”, adauga el.

In timp ce prezenta U232 inseamna ca deseurile de toriu sunt mai periculoase pe termen scurt, amestecul sau special de izotopi este mai putin periculos pe perioade mai lungi datorita cantitatii si tipului de radiatii pe care le elibereaza. Asta inseamna ca este probabil sa fie mai usor de manipulat si depozitat pe termen lung, spune Cambridge’s Parks, dar beneficiile sunt marginale si, eventual, de relevanta limitata, avand in vedere ca inca nu am gasit o modalitate convingatoare de a face fata deseurilor nucleare existente. Poate ca cel mai convingator avantaj este dificultatea de a-l arma, adauga el. U233 poate produce bombe atomice, dar procesarea complexa o face neatractiva.

Cu toate acestea, niciunul dintre aceste beneficii potentiale nu este ceea ce conduce cu adevarat programul Indiei, spune Ramamurti Rajaraman, profesor de fizica la Universitatea Jawaharlal Nehru, New Delhi. „Este partial mandrie institutionala”, spune el. Unitatea nucleara nu vrea sa abandoneze un program emblematic de lunga durata. Dar, mai important, argumentul lui Bhabha pentru autosuficienta a ramas puternic, adauga el, in special dupa perioada de izolare nucleara a tarii.

Activistii din Tamil Nadu se ingropa pentru a protesta impotriva incarcarii unui reactor cu uraniu. Cu toate acestea, acelasi nisip detine toriu, o energie nucleara potential mai sigura (Credit: Getty Images)

India incearca sa raspunda cererilor de energie in plina expansiune, in timp ce se dezgroapa de o dependenta cronica de carbune. Energiile regenerabile fac, fara indoiala, o parte din imagine, spune Anil Kakodkar, un alt fost secretar DAE, acum la Comisia pentru Energie Atomica din India. Tara intentioneaza sa atinga 175GW de capacitate instalata de energie regenerabila pana in 2022; este al patrulea in lume pentru capacitatea eoliana instalata si al cincilea pentru energia solara. Dar soarele si vantul sunt prea intermitente pentru a alimenta intreaga tara. „Nuclearul este singura optiune pentru o astfel de generatie de incarcare de baza pe scara larga care nu este fosila”, spune el. „Si in cazul indian trebuie sa provina in esenta din toriu”.

Daca este necesara autosuficienta pentru securitatea energetica, se pune in dezbatere. Cand Bhabha a conceput strategia Indiei, se crede ca depozitele globale de uraniu erau mai mici si se astepta ca expansiunea nucleara rapida sa puna presiune pe aprovizionare. Dar capacitatea nucleara globala a scazut din anii 1990, iar uraniul este mai raspandit decat se credea initial.

Pe langa schemele sale de energie nucleara, India investeste si in surse regenerabile de energie, cum ar fi aceste turbine eoliene din Punniyavalanpuram, Tamil Nadu (Credit: Getty Images)

William Nuttall, profesor la Universitatea Deschisa, specializat in politica energetica, intelege modul in care perspectiva istorica a Indiei ar putea atrage toriul. Dar exista putine semne ale unei presiuni iminente asupra uraniului, astfel incat pietele globale ofera o cale durabila catre securitatea energetica, spune el. De asemenea, este complet posibil sa decarbonizati fara nucleare. “Nuclearul are atribute care inseamna ca este benefic in ceea ce priveste schimbarile climatice si securitatea energetica, dar cazul sau nu este manifest”, spune el.

India nu isi pune totusi ouale intr-un singur cos. Pe langa lucrarile sale continue privind energia eoliana si solara, guvernul a aprobat construirea a 12 noi reactoare cu apa grea pentru a se adauga la cele 22 in functiune si la 9 in constructie. De asemenea, exploreaza oferte pentru reactoare proiectate in strainatate cu Rusia, Franta si SUA. Dar, avand in vedere progresele sale de pana acum, Parks crede ca toriul are sens ca o acoperire pe termen lung pentru India. „Ar trebui sa fie laudati pentru ca au avut un plan si s-au lipit de el”, adauga el. „Mi-as dori ca Marea Britanie sa fie acuzata de acelasi lucru.”

Chiar si oamenii de stiinta nucleari din India se indoiesc de perspectivele toriului in tarile dezvoltate. Cu un spatiu redus in ceea ce priveste consumul de energie si o tehnologie stabilita pe baza de uraniu, acestia au putine stimulente pentru a risca sa schimbe pistele, spune Kakodkar. Oportunitatea este consumul de energie in plina expansiune in lumea in curs de dezvoltare, unde vede abundenta si rezistenta la proliferare a torului, facandu-l un furnizor promitator de incarcare de baza fara carbon.

„Daca doriti cu adevarat sa mergeti catre energie fara carbon pentru lume, nu vad cum se poate intampla fara nucleare si nu vad cum poate creste nucleara fara toriu”, adauga el. „Deci, cineva trebuie sa preia conducerea.”

Alaturati-va peste 900.000 de fani viitori, placandu-ne pe Facebook sau urmariti-ne pe Twitter sau Instagram .

Daca ti-a placut aceasta poveste, inscrie-te la buletinul informativ saptamanal bbc.com , numit „Daca ai citit doar 6 lucruri in aceasta saptamana”. O selectie selectata de povesti de la BBC Future, Culture, Capital si Travel, livrate in casuta de e-mail in fiecare vineri.