Ketika salah satu plat tektonik hebat di bumi di bawah pantai timur Jepun pada bulan Mac 2011, ia menghasilkan gempa bumi yang ganas dan menimbulkan tsunami dengan gelombang yang mencapai ketinggian 20 kaki atau lebih. Gabungan ini menghancurkan puluhan ribu orang yang mati dan menimbulkan krisis nuklear apabila air laut membanjiri tapak Loji Kuasa Nuklear Fukushima Daiichi, memotong kuasa dan melumpuhkan peralatan keselamatan sandaran.
Krew tidak dapat mengekalkan reaktor sejuk, yang menyebabkan pencairan bahan api, letupan hidrogen dan pelepasan bahan radioaktif. Lebih daripada sembilan bulan berlalu sebelum pihak berkuasa mengumumkan bahawa reaktor telah dibawa ke keadaan stabil penutupan sejuk. Kebimbangan keselamatan juga menyebabkan penutupan hampir semua loji nuklear lain di Jepun.
Kejadian Fukushima-kemalangan nuklear yang paling teruk sejak Chernobyl pada tahun 1986-telah menimbulkan bayang-bayang ke atas tenaga atom dan harapan industri yang berkembang untuk "kebangkitan nuklear". Lebih dari dua tahun kemudian, Jepun telah memulakan semula hanya dua daripada 54 reaktor negara, dan bahaya berlarutan di Fukushima ketika pekerja berjuang untuk memuat kebocoran air sisa radioaktif. Jerman dan Switzerland telah memutuskan untuk menghapuskan kuasa nuklear, dan banyak negara lain menilai semula cita-cita nuklear mereka. Pada bulan Jun 2011, pengundi Itali menolak program nuklear negara mereka dalam satu referendum.
Namun, untuk dunia yang semakin lapar, nuklear tetap menjadi sumber tenaga bebas karbon yang dapat dipercaya, dan cara yang menarik untuk mempelbagaikan bekalan tenaga dan beralih dari sumber termasuk batubara yang menyumbang kepada perubahan iklim. "Kami memerlukan kebangkitan beberapa teknologi yang boleh mengambil tempat arang batu, " kata Per Peterson, profesor kejuruteraan nuklear di University of California, Berkeley. Kedua-dua loji arang batu dan nuklear mahal untuk dibina tetapi mampu menyediakan kuasa yang boleh dipercayai sepanjang masa dengan kos bahan api yang rendah. "Sukar untuk melihat bagaimana anda boleh menggantikan arang batu jika anda tidak termasuk nuklear, " kata Peterson.
Secara global, masa depan nuklear terletak pada China dan India. "Pembaharuan nuklear sedang berjalan tetapi di luar Amerika Syarikat, " kata Dan Lipman, pengarah eksekutif program pembekal strategik untuk Institut Tenaga Nuklear, sebuah kumpulan industri. Tujuh daripada 66 kilang yang kini sedang dibina di seluruh dunia adalah di India. Dan China menghubungkan reaktor nuklear ke-17 ke grid kuasa pada bulan Februari.
Cerita ini lebih bercampur-campur di Amerika Syarikat, walaupun negara itu memimpin dunia dalam pengeluaran elektrik nuklear. Sehingga baru-baru ini, 104 reaktor di 31 negeri menyediakan sekitar 19 peratus tenaga elektrik negara. Pentadbiran Maklumat Tenaga AS menjangkakan reaktor baru akan menambah kira-kira 5.5 gigawatts-sebanding dengan hampir tiga Bendungan Hoover-keupayaan nuklear menjelang 2025. Musim semi ini, pembinaan dua reaktor baru bermula untuk kali pertama dalam 30 tahun.
Tetapi harga gas asli yang rendah telah menggigit pendapatan daripada pemilik tumbuhan. Armada itu jatuh kepada 102 reaktor musim bunga ini kerana penutupan tumbuhan, contoh terbaru yang menjadi stesen nuklear Kewaunee Wisconsin, yang melihat keuntungannya dimakan oleh gas ringan. Penutupan itu telah menjana ramalan bahawa penutupan lebih mungkin dalam perjalanan kerana tanaman nuklear yang lebih tua bersaing untuk bersaing. Duke Energy menjatuhkan rancangan untuk dua reaktor baru di North Carolina dan secara rasmi bersara reaktor Crystal River-di luar talian selama dua tahun di Florida selepas beberapa dekad operasi, telah memilih untuk menutup dan bukannya membaiki. Ramalan EIA melihat gas asli dan tenaga boleh diperbaharui mengambil kepingan yang lebih besar daripada pai tenaga AS yang semakin meningkat, bergantung kepada harga dan subsidi.
Kemalangan nuklear 1979 di Pulau Tiga Mile di pusat Pennsylvania, seperti Fukushima, datang pada masa yang sama pertumbuhan nuklear. Pada masa kejadian bencana Chernobyl, pertumbuhan itu mula perlahan. Ia menimbulkan kemudaratan bukan sahaja disebabkan oleh kebimbangan keselamatan yang tinggi tetapi juga disebabkan penurunan dalam harga bahan api fosil dalam kombinasi dengan kelewatan yang lama, belanjawan belanja dan caj pembiayaan yang tinggi yang menjadi ciri utama pembinaan loji baru pada tahun 1980-an dan '90an. Kemudian, seperti sekarang, ekonomi nuklear terbukti menakutkan.
Minat nuklear akhirnya pulih semula. Dari sekitar tahun 2005, Lipman mengatakan, pertemuan antara faktor yang meletupkan pembinaan. Pertumbuhan ekonomi merangsang permintaan elektrik, dan harga gas asli yang tidak menentu telah meningkat. Akta Polisi Tenaga 2005 memberikan jaminan pinjaman dan insentif lain untuk loji nuklear baru, dan permintaan elektrik kediaman di negara tenggara - khususnya Florida - "berkembang seperti gangbusters, " katanya. Tambahan lagi, seolah-olah mungkin peraturan iklim mungkin membuat kuasa arang batu lebih mahal.
Masa adalah sempurna. "Seorang generasi muda terlupa atau tidak pernah hidup melalui Three Mile Island dan Chernobyl, " kata Edwin Lyman, seorang saintis senior dalam Program Keselamatan Global di Union of Scientists Concerned di Washington, DC
Walaupun sesetengah orang Amerika telah menyemai idea untuk meningkatkan kuasa nuklear, orang ramai masih berpecah pada isu itu. Lima bulan sebelum bencana Fukushima, 47 peratus orang Amerika yang ditinjau oleh Pusat Penyelidikan Pew menyukai peningkatan penggunaan tenaga nuklear. Sejurus selepas krisis, sokongan jatuh kepada 39 peratus, tetapi pendapat telah meruncing sejak itu.
Orang yang lebih terbuka dapat membuka pintu hanya untuk nuklear. "Mereka tidak dapat mengelilingi isu ekonomi kuasa nuklear, bahkan sebelum Fukushima berlaku, " kata Lyman. Krisis 2011 di Jepun "melemparkan kunci monyet lain dalam kerja-kerja."
Nuklear kadangkala dipromosikan sebagai senjata penting dalam memerangi perubahan iklim, tetapi "tahap penggunaan kuasa nuklear yang anda perlukan selama beberapa dekad yang akan datang untuk membuat penyok dalam pelepasan pemanasan global akan sangat besar, itu tidak mungkin, "Kata Lyman.
Dan selepas Fukushima, keselamatan sekali lagi menjadi kebimbangan. Antara pelajaran yang akan muncul dari bencana adalah keperluan untuk mempersiapkan urutan kejadian yang tidak dapat dielakkan, kata Peterson Berkeley. Selepas 9/11, Suruhanjaya Pengawalseliaan Nuklear, yang bertanggungjawab mengawal industri nuklear AS, mula memerhatikan, jika tidak mustahil, ancaman isu-isu kerosakan yang meluas, seperti "apa yang akan kita lakukan jika pengganas merampas pesawat dan memutuskan untuk terbang ke dalam loji nuklear AS, "kata Peterson. NRC memandang kerosakan yang akan berlaku kepada sistem keselamatan tumbuhan dalam senario seperti itu, katanya, dan kini memerlukan tumbuhan memperoleh peralatan kecemasan mudah alih sebagai sandaran.
Apa yang tidak diperkatakan adalah kemungkinan satu peristiwa atau gabungan bahaya semula jadi membawa beberapa reaktor di loji, masing-masing menuntut tindak balas kecemasan dan usaha kakitangan terlatih. Lebih daripada satu pertiga daripada loji kuasa nuklear di Amerika Syarikat kini mempunyai dua atau lebih reaktor. Namun rancangan pelan kecemasan hanya dibenarkan untuk kegagalan. "Di Amerika Syarikat, penyediaan kami adalah selalu bahawa ia akan berlaku pada salah satu unit, " kata Joe Pollock, naib presiden operasi nuklear untuk Institut Tenaga Nuklir. "Kami perlu berurusan dengan semua unit serentak dalam semua perancangan dan penyediaan kami."
Pollock mengatakan loji nuklear di AS kini lebih baik untuk kecemasan, tetapi pengkritik mengatakan pembaharuan tidak cukup jauh. Kesatuan Ahli-ahli sains yang Prihatin telah memberi amaran bahawa banyak reaktor di Amerika Syarikat mungkin telah jauh lebih teruk daripada Fukushima Daiichi sekiranya kegagalan sistem penyejukan, kerana kolam minyak yang dibelanjakan mereka lebih padat dan lebih sukar untuk tetap sejuk dalam keadaan kecemasan. Kumpulan itu berpendapat bahawa tumbuhan sepatutnya mampu menahan pemandapan stesen selama 24 jam tanpa menggunakan alat mudah alih, dan bukannya lapan jam yang disyorkan, walaupun tidak diperlukan, oleh pasukan petugas NRC yang dianjurkan sebagai tindak balas kepada Fukushima, dan mereka harus bersedia untuk berfungsi selama seminggu penuh tanpa sokongan di luar tapak, berbanding tiga hari sahaja.
Reaktor baru dengan sistem penyejukan pasif, seperti AP1000 Westinghouse, menunjukkan langkah ke arah keselamatan yang lebih baik. Daripada penjana dan penjana diesel, AP1000 menggunakan konveksi semulajadi, graviti dan penyejatan air untuk mengelakkan pemanasan yang terlalu panas dan tekanan tanpa memerlukan kuasa luar tapak atau tindakan pengendali. Ia direka untuk menahan pemberhentian stesen penuh 72 jam. Empat reaktor AP1000 sedang dibina di China dan dua unit dirancang untuk loji nuklear VC Summer di South Carolina.
Malah dalam model canggih ini, Westinghouse dapat mengenal pasti kawasan yang berpotensi untuk peningkatan selepas kemalangan Fukushima. Lipman berkata syarikat itu "kembali dan meneliti reka bentuk yang sangat ketara untuk melihat apa perubahan yang perlu dibuat, " membincangkan perubahan reka bentuk seperti kedudukan bateri yang lebih tinggi atau memasang pintu tahan air untuk rintangan banjir. Namun, syarikat itu menyimpulkan bahawa AP1000 boleh bertahan dengan peristiwa yang sama dengan yang melumpuhkan Fukushima Daiichi.
Reaktor nuklear yang akan datang boleh menghalang beberapa cabaran kos dan keselamatan yang berkaitan dengan gergasi 1, 000-plus-megawat hari ini dengan mengimbangi. Jabatan Tenaga AS mempunyai matlamat besar untuk melihat teknologi untuk reaktor yang lebih kecil, serba lengkap dan kebanyakannya dibina di kilang yang digunakan dalam dekad yang akan datang. Dikenali sebagai reaktor modular kecil, atau SMR, tumbuh-tumbuhan nuklear mini ini akan mempunyai kuasa elektrik bersamaan dengan kurang daripada 300 megawatt dan akan cukup padat untuk dihantar melalui kereta api atau trak. Sudah tentu para penyelidik bekerja pada berpuluh-puluh konsep yang berbeza di seluruh dunia.
Satu jenis yang menjanjikan dikenali sebagai reaktor air bertekanan terintegrasi. Dinamakan mPower, model ini dari firma peralatan nuklear Babcock & Wilcox menyeru sepasang modul setara 180 megawatt yang dapat berjalan selama empat tahun tanpa mengisi bahan bakar-dua kali selama reaktor hari ini. Dan mereka cukup kecil untuk berpotensi menggunakan infrastruktur sedia ada di loji arang batu penuaan, meningkatkan kemungkinan memberikan kehidupan baru yang berasaskan nuklear ke kilang arang batu tahun 1950-an selepas bersara. Anggaran kos untuk menggunakan SMR antara $ 800 juta hingga $ 2 bilion bagi setiap unit-kira-kira satu perlima kos reaktor besar.
"Ia lebih mudah untuk mereka bentuk reaktor yang selamat, kecil, " kata Peterson. Dengan reaktor besar, ada bahaya untuk mengembangkan "titik panas" dalam bahan bakar. "Apabila bahan bakar rosak, ia menjadi lebih sukar untuk menyejukkan, dan dengan itu kerosakan dapat menyebar, " jelas Peterson. Reaktor kecil yang direka dengan baik yang boleh mengelakkan masalah ini dan mungkin juga membatalkan keperluan untuk peralatan luaran dan pembuatan keputusan manusia yang lemah dalam masa krisis, boleh "lebih selamat secara intrinsik, " katanya. Walau bagaimanapun, sejauh mana reaktor modular yang kecil mungkin meningkatkan keselamatan dalam penggunaan dunia nyata masih tidak menentu.
Kelebihan kos tidak dijamin sama ada. "Sejarah kuasa nuklear telah mendorong reaktor untuk menjadi lebih besar dan lebih besar, " untuk memanfaatkan skala ekonomi, kata Lyman. "Sekiranya anda membuat reaktor kecil bersaing dengan reaktor besar, anda perlu mengurangkan kos operasi, " katanya. "Anda perlu mengurangkan kos buruh dengan cara yang tidak bertanggungjawab. Tidak terbukti bahawa ia selamat untuk mengurangkan bilangan pengendali [dan] kakitangan keselamatan dan masih mengekalkan keselamatan. " Ia mungkin untuk membuat reaktor kecil lebih selamat daripada reaktor yang lebih besar, katanya, "tetapi ia tidak akan berlaku secara automatik."
Bagi mana-mana teknologi inovatif yang mungkin menggantikan atau berjaya reaktor hari ini, jalan panjang terletak di hadapan. "Walaupun tumbuh-tumbuhan yang paling banyak dikaji mempunyai banyak misteri, " kata Lyman. Pemimpin pasca-Fukushima untuk meneliti orang-orang yang tidak diketahui dan menghapuskan risiko yang tidak perlu mungkin terlalu singkat untuk memberikan perubahan yang berkekalan. Kali ini, Lyman berkata, " bagus jika perubahan berlaku sebelum mogok serangan. "
