Az Egyesült Államokban a mai villamos energia közel 20% -a atomenergiából származik. Az Egyesült Államok rendelkezik a világ legnagyobb nukleáris flottájával, 92 reaktorral szétszórva az országban. Ezen erőművek közül sok már több mint fél évszázada működik, és várható élettartamuk végéhez közeledik.
A politikai döntéshozók arról vitatkoznak, hogy nyugdíjazzák-e az öregedő reaktorokat, vagy megerősítsék szerkezetüket, hogy folytassák az atomenergia előállítását, amelyet sokan alacsony szén-dioxid-kibocsátású alternatívának tartanak az éghajlatot melegítő szén, olaj és földgáz helyett.
Az MIT kutatói szerint van még egy tényező, amelyet figyelembe kell venni az atomenergia jövőjének mérlegelésekor: a levegőminőség. Amellett, hogy alacsony szén-dioxid-kibocsátású forrás, az atomenergia viszonylag tiszta az általa generált légszennyezés szempontjából. Atomenergia nélkül hogyan változna meg a légszennyezés mintázata, és ki érezné annak hatásait?
Az MIT csapata ezeket a kérdéseket egy új tanulmányban vállalta fel, amely a Nature Energy-ben jelent meg. Olyan forgatókönyvet vázolnak fel, amelyben az ország minden atomerőműve leállt, és mérlegelik, hogy más források, például a szén, a földgáz és a megújuló energia hogyan töltenék ki az ebből eredő energiaszükségletet egy egész éven keresztül.
Elemzésükből kiderül, hogy a légszennyezés valóban növekedni fog, ahogy a szén-, gáz- és olajforrások felpörögnek, hogy kompenzálják az atomenergia hiányát. Ez önmagában talán nem meglepő, de a csapat számokat adott az előrejelzéshez, becslése szerint a légszennyezés növekedése súlyos egészségügyi hatásokkal járna, ami további 5,200 szennyezéssel kapcsolatos halálesetet eredményezne egyetlen év alatt.
Ha azonban több megújuló energiaforrás áll rendelkezésre az energiahálózat ellátására, amint az 2030-ra várható, a légszennyezés csökkenne, bár nem teljesen. A csapat megállapította, hogy még ebben a jelentősen megújuló forgatókönyvben is enyhe növekedés tapasztalható a légszennyezettségben az ország egyes részein, ami összesen 260 szennyezéssel kapcsolatos halálesetet eredményez egy év alatt.
Amikor megvizsgálták a megnövekedett szennyezés által közvetlenül érintett lakosságot, azt találták, hogy a fekete vagy afroamerikai közösségek – akiknek aránytalanul nagy része fosszilis tüzelőanyaggal működő üzemek közelében él – tapasztalták a legnagyobb kitettséget.
„Ez egy újabb réteget ad a környezeti, egészségügyi és társadalmi hatások egyenletéhez, amikor nukleáris erőművek leállítása gondolunk, amikor a beszélgetés gyakran a balesetek és a bányászat vagy a hosszú távú éghajlati hatások okozta helyi kockázatokra összpontosít” – mondja Lyssa Freese, a vezető szerző, az MIT Föld-, Légkör- és Bolygótudományi Tanszékének (EAPS) végzős hallgatója.
„Az atomerőművek üzemben tartásáról szóló vitában a levegő minősége nem állt a vita középpontjában” – tette hozzá Noelle Selin, a tanulmány szerzője, az MIT Adat-, Rendszer- és Társadalomtudományi Intézetének (IDSS) és az EAPS professzora. „Azt találtuk, hogy a fosszilis tüzelőanyaggal működő erőművek által okozott légszennyezés annyira káros, hogy bármi, ami növeli, mint például egy nukleáris leállítás, jelentős hatással lesz, és néhány ember számára jobban, mint másokra.”
A tanulmány MIT-hez kapcsolódó társszerzői közé tartozik Sebastian Eastham vezető kutató és Guillaume Chossière SM ’17, Ph.D. ’20, valamint Alan Jenn a Davis-i Kaliforniai Egyetemről.
Jövőbeli fokozatos kivonások
Amikor az atomerőművek a múltban bezártak, a fosszilis tüzelőanyagok felhasználása nőtt. 1985-ben a Tennessee-völgyi reaktorok bezárása a szénfelhasználás megugrását eredményezte, míg egy kaliforniai erőmű 2012-es leállítása a földgáz növekedéséhez vezetett. Németországban, ahol az atomenergiát szinte teljesen kivonták, a széntüzelésű energia kezdetben növekedett, hogy kitöltse a hiányt.
Ezeket a tendenciákat észlelve az MIT csapata azon tűnődött, hogyan reagálna az amerikai energiahálózat, ha az atomenergiát teljesen megszüntetnék.
Az új tanulmányban a csapat a Jenn által kifejlesztett energiahálózati diszpécser modellt használta annak felmérésére, hogy az Egyesült Államok energiarendszere hogyan reagálna az atomenergia leállítására. A modell az ország összes erőművének termelését szimulálja, és folyamatosan fut, hogy óráról órára becsülje az ország 64 régiójának energiaigényét.
A tényleges energiapiac működéséhez hasonlóan a modell úgy dönt, hogy az erőmű termelését a költségek alapján növeli vagy csökkenti: az adott időpontban a legolcsóbb energiát előállító erőművek elsőbbséget élveznek a hálózat ellátásában a költségesebb energiaforrásokkal szemben.
A csapat a rendelkezésre álló modelladatokat táplálta az egyes üzemek változó kibocsátásáról és energiaköltségeiről egy egész éven keresztül. Ezután különböző forgatókönyvek szerint futtatták a modellt, többek között: egy nukleáris energia nélküli energiahálózat, a maihoz hasonló alaphálózat, amely magában foglalja az atomenergiát, és egy nukleáris energia nélküli hálózat, amely magában foglalja a további megújuló energiaforrásokat is, amelyeket várhatóan 2030-ig adnak hozzá.
Minden szimulációt kombináltak egy légköri kémiai modellel, hogy szimulálják, hogyan haladnak az egyes erőművek különböző kibocsátásai az országban, és ezeket a nyomokat a népsűrűség térképeire vetítsék. A szennyezés útján lévő lakosság esetében kiszámították a korai halálozás kockázatát az expozíció mértéke alapján.
A rendszer válasza
Elemzésük egyértelmű mintát mutatott: atomenergia nélkül a légszennyezés általában romlott, főként a keleti parti régióiban, ahol az atomerőművek többnyire koncentrálódnak. Ezen üzemek nélkül a csapat a szén- és gázerőművek termelésének növekedését figyelte meg, ami 5,200 szennyezéssel kapcsolatos halálesetet eredményezett országszerte az alapforgatókönyvhöz képest.
Azt is kiszámították, hogy valószínűleg több ember hal meg idő előtt a szén-dioxid-kibocsátás növekedésének éghajlati hatásai miatt, mivel a hálózat kompenzálja az atomenergia hiányát. A szén-dioxid további beáramlásának éghajlattal kapcsolatos hatásai további 160 000 halálesethez vezethetnek a következő évszázadban.
„Át kell gondolnunk, hogyan nyugdíjazzuk az atomerőműveket, ha megpróbálunk rájuk egy energiarendszer részeként gondolni” – mondja Freese. „Egy olyan dolog leállítása, amelynek nincs közvetlen kibocsátása, még mindig a kibocsátás növekedéséhez vezethet, mert a hálózati rendszer reagálni fog.”
„Ez azt jelentheti, hogy még több megújuló energiát kell telepítenünk, hogy kitöltsük az atomenergia által hagyott űrt, amely lényegében nulla kibocsátású energiaforrás” – tette hozzá Selin. „Ellenkező esetben olyan levegőminőség-romlás következik be, amelyre nem feltétlenül számítottunk.”
További információ: Lyssa Freese, Nuclear power generation phase-outs redistribution US air quality and climate-related mortality risk (Az atomenergia-termelés fokozatos kivonása újraosztja az Egyesült Államok levegőminőségét és az éghajlattal kapcsolatos halálozási kockázatot), Nature Energy (2023). DOI: 10.1038/s41560-023-01241-8 . www.nature.com/articles/s41560-023-01241-8
Napló információk: Természet energia
Ezt a történetet újra közzéteszik az MIT News ( web.mit.edu/newsoffice/ ) jóvoltából, amely egy népszerű webhely, amely az MIT kutatásáról, innovációjáról és oktatásáról szóló híreket tartalmazza.
Idézet : Tanulmány: Az atomenergia leállítása növelheti a légszennyezést (2023. április 10.) Lekért Április 11 2023 from https://techxplore.com/news/2023-04-nuclear-power-air-pollution.html
Ez a dokumentum szerzői jogvédelem alatt áll. A magántanulás vagy kutatás céljából folytatott tisztességes üzletkötéstől eltekintve egyetlen rész sem sokszorosítható írásbeli engedély nélkül. A tartalom csak tájékoztató jellegű.
