Jättehål i marken

I utkanten av det massiva utgrävningsprojektet som är ett preliminärt steg för att bygga USA:s största kärnkraftverk, står Joshua Elkins bredvid två hål som spänner över 42 hektar i den röda Georgia-leran. Elkins underhåller den jordflyttande utrustningen som grävde dessa hål, var och en så stor som 15 fotbollsplaner, 90 fot ner till berggrunden och fyllde sedan mödosamt på dem till cirka 50 fot med jord som testades för att bibehålla stabilitet i en jordbävning. För att hjälpa till att lägga grunden för de två 1 100 megawatts reaktorer som Southern Company bygger här, kommer hans maskiner att konturera jorden enligt specifikationer noggrant mätta med GPS.

Betala smuts: Byggandet av ett par stora kärnreaktorer har påbörjats vid Southern Companys Vogtle-anläggning i Waynesboro, Georgia.

Förra gången någon i USA gjorde grävarbeten för en ny kärnreaktor hade Elkins, som fyllde 27 i oktober, inte fötts. Banbrytandet för dessa Westinghouse-designade reaktorer vid kärnkraftverket Vogtle, 55 miles söder om Augusta, Georgia, representerar faktiskt den första nya kärnkraftskonstruktionen sedan 1970-talet. (Två befintliga reaktorer vid anläggningen startade kommersiell drift 1987 och 1989.) En osannolik koalition av stora energibolag, politiska beslutsfattare och miljöpartister som var oroliga för den globala uppvärmningen hoppades att den och flera andra stora planerade anläggningar i USA skulle markera början på en kärnkraftsrenässans, med mängder av nya reaktorer som byggs runt om i landet och över hela världen.

Den här historien var en del av vårt novembernummer 2010

• Se resten av frågan
• Prenumerera

Och vid första anblicken verkar omständigheterna äntligen gynna en utbyggnad av kärnkraften. Cirka 18,5 miljarder dollar i federala lånegarantier gjordes tillgängliga för att täcka så mycket som 80 procent av kostnaden för att bygga en ny anläggning, och låneprogrammet kan snart erbjuda tiotals miljarder mer. (De nya Vogtle-reaktorerna fick 8,3 miljarder dollar i lånegarantier från det amerikanska energidepartementet i februari.) President Obama, medlemmar av hans administration och den republikanska ledningen har alla krävt ökad användning av kärnkraft som en del av en långsiktig strategi för att minska USA:s beroende av fossila bränslen. På tåget för kärnkraft finns också sådana inflytelserika teknologer som Microsofts grundare Bill Gates ( se Q&A, september/oktober 2010 ) och den mångårige miljöaktivisten Stewart Brand, som har hävdat att en utbyggnad av kärnkraftskapaciteten är avgörande för att möta den växande globala efterfrågan på el med koldioxidfria energikällor.

Men nu har renässansen avstannat – både i USA och i många andra delar av världen. Bortsett från Vogtle-anläggningen, är det enda amerikanska kärnkraftsprojektet där arbete på platsen har påbörjats på andra sidan Savannah River, nära Jenkinsville, South Carolina, där South Carolina Electric & Gas Company och South Carolina Public Service Authority planerar att lägga till två reaktorer till den befintliga VC Summer-anläggningen. Även om många andra verktyg har ansökt om godkännande av reaktorplatser eller projekt under de senaste månaderna, har de flesta av planerna, inklusive några av de mest uppmärksammade exemplen, stött på hinder. Det Chicago-baserade verktyget Exelon, som är landets största kärnkraftsoperatör, med 17 enheter, har skjutit upp sitt beslut om att bygga ett kärnkraftverk med två enheter i Victoria County, Texas. Två andra stora kärnkraftsleverantörer, NRG Energy och UniStar Nuclear Energy, har skjutit upp att bygga länge planerade anläggningar i södra Texas respektive Calvert County, Maryland.

Ladda ner en infografisk PDF-presentation om kärnkraft.

Problemen är inte begränsade till USA: projekt är försenade i många länder med stora förhoppningar om kärnkraft ( ser Kärnkraftsambitioner ). Den första av en ny klass av reaktorer designade av den franska energijätten Areva byggs på ön Olkiluoto i Finland. Det påbörjades 2005 och var tänkt att vara i bruk 2009; nu är uppskattningen 2013. En andra reaktor som använder Areva-designen, som är avsedd att vara extremt pålitlig och har fyra redundanta säkerhetssystem, byggs i Flamanville, Frankrike, men den verkar ha stött på liknande problem; dess måldatum har flyttats fram från 2012 till 2014. I Japan har byggschemat för två avancerade kokvattenreaktorer, en ny design från General Electric och Hitachi, sjunkit med ett år. Kina bygger 24 reaktorer och planerar att fyrdubbla kapaciteten till 2020, men det är för närvarande en liten aktör som endast producerar 2 procent av sin el från kärnkraft.

Idag finns det 104 kärnreaktorer i drift i USA, som levererar cirka 20 procent av den genererade elen. Många har ökat sin kapacitet, med upp till 20 procent, och de flesta är i drift mer än 90 procent av tiden, vilket är något mer än kol- eller gaseldade kraftverk och mycket mer än vindkraftsparker eller solkraftverk. Men alla åldras. Jay Apt, verkställande direktör för Electricity Industry Center vid Carnegie Mellon University, säger att när gamla anläggningar går i pension och efterfrågan på el växer, kan kärnkraftens roll faktiskt krympa. Jag tror inte att det är en fråga om huruvida kärnkraftverken kommer att kunna bära mer av bördan, säger han. Det är snarare en fråga om kärnkraftverken kommer att kunna fortsätta axla den nuvarande andelen. Nuclear kommer att behöva köra väldigt snabbt för att stanna på plats.

Kostnad Conundrum

Även om debatten om kärnkraft ofta fokuserar på svåra frågor om dess säkerhet och dess användbarhet som en energikälla utan koldioxid, har stötestenen för att bygga fler reaktorer i USA helt enkelt varit kostnaden. Prislappen för Vogtle-reaktorerna väntas ligga på mellan 12 och 14 miljarder dollar, delvis beroende på vad det kostar ägarna att låna pengar till bygget. Uppskattningen på 14 miljarder dollar sätter priset på anläggningen till cirka 6 000 dollar per kilowatt (tillräckligt kraft för att hålla en luftkonditioneringsanläggning för fönster igång). Det är mycket högre än kostnaden för andra typer av växter, oavsett om de använder förnybara eller fossila bränslen. Att bygga vindkraftverkskapacitet kostar ungefär $2 000 till $2 500 per kilowatt; för gaseldad kapacitet är siffran endast $950 till $1,175. Förespråkarna hävdar att trots de högre kapitalkostnaderna för ett kärnkraftverk kan dessa kostnader återvinnas för att göra kärnkraft billig över tiden: trots allt är en ny anläggning utformad för att fungera i 60 år, dess drifts- och bränslekostnader är relativt låga, och den kan fungera nästan kontinuerligt, till skillnad från anläggningar som genererar el från förnybara källor. Problemet är att de jämförande kostnaderna för olika bränslen – och till och med de relativa kostnaderna för att bygga till exempel ett kärnkraftverk och en vindkraftspark – kan förändras radikalt, vilket gör att dessa beräkningar ifrågasätts.

Huruvida miljarder dollar för en ny reaktor är en smart investering beror på komplexa och oförutsägbara faktorer: den framtida kostnaden för fossila bränslen, till exempel, och priset, om något, läggs på koldioxidutsläpp genom regeringens politik. I en analys från 2008 tittade finans- och kapitalförvaltningsgruppen Lazard på ett stort antal energitekniker och uppskattade, för varje, en utjämnad kostnad för energi, som tar hänsyn till generatorns förväntade livslängd, den uppskattade kostnaden för bränslet och värdet av investerade pengar över tiden. Analysen satte priset på el som genereras från kärnkraft till $98 till $126 per megawattimme; för vind var uppskattningen $44 till $91 per megawattimme, och för naturgas var det $73 till $100 per megawattimme. Intervallet i varje uppsättning siffror antyder osäkerheten. En nyare uppskattning från Energy Information Administration, som arbetade från olika antaganden, gav ett mer optimistiskt scenario för kärnkraft, vilket satte dess kostnad långt under kostnaderna för vindkraft och andra förnybara källor och fick det att framstå som mer konkurrenskraftigt med fossila bränslen ( ser Kärnkraftsambitioner, sid. 64 ). Men Lazards siffror visar också att naturgaseldade anläggningar skulle kunna producera elektricitet så billigt som 59 USD per megawattimme och kolkraftverk så billigt som 67 USD per megawattimme, om priserna på dessa bränslen sjunker ytterligare. Som det händer är priserna på naturgas för närvarande låga, och stora, tillgängliga amerikanska reserver har nyligen hittats ( se Natural Gas Changes the Energy Map , november/december 2009 ).

Kärnkraft vid horisonten: De två nya reaktorerna som byggs vid Vogtle-anläggningen representerar det första banbrytande på ett kärnkraftverk i USA sedan 1970-talet; de kommer att ansluta sig till ett par befintliga reaktorer som har varit i drift sedan slutet av 1980-talet.

Så över tid kan eller kanske inte kärnkraft producera el billigare än fossila bränslen eller förnybara källor. Att välja att bygga ett kärnkraftverk är därför ett extremt riskabelt beslut för kraftbolag, särskilt i tuffa ekonomiska tider.

Det är inte en slump att vilka livstecken som branschen visar i USA är mestadels i södern, där så kallad cost-of-service-reglering garanterar viss vinst. När anläggningen är klar beräknar revisorerna det totala beloppet som verket har investerat i konstruktion och utrustning, minus avskrivningar. Den prisbasen, tillsammans med bränsle-, arbets- och underhållskostnader, används för att räkna ut bolagets kostnad för att tillhandahålla service; den ränta som kunderna betalar baseras på den kostnaden plus en godkänd avkastning på kapitalinvesteringarna. Den största delen av risken bärs alltså av kunder, inte investerare.

Ungefär hälften av USA använder dock en radikalt annorlunda prismodell. I Texas, till exempel, säljs mest el på en daglig auktion. Alla generatorer får samma pris för sin el; det priset bestäms vanligtvis av kostnaden för naturgas som används i de senaste anläggningarna som behövs för att generera dagens utbud. Exelon säger att det nuvarande låga priset på naturgas, runt 4,50 dollar per miljon brittiska termiska enheter (BTU), gjorde det otänkbart att bygga ett nytt kärnkraftverk. Vi har inte rätt stimulans nu, säger Christopher M. Crane, Exelons VD och operativa chef. För att göra ett nytt kärnkraftverk ekonomiskt lönsamt, säger han, måste priset på naturgas nästan fördubblas, till 8 dollar per miljon BTU, och ett statligt tak-and-trade-system skulle behöva sätta ett pris på koldioxidutsläpp som uppgår till $25 per ton eller mer.

Enbart kolprissättning kan omedelbart göra kärnkraften mycket mer attraktiv. Ett typiskt kraftverk som drivs med pulveriserat kol släpper ut knappt två pund koldioxid per kilowattimme, så en koldioxidskatt eller ett marknadspris på 10 dollar per ton kolförorening skulle kosta den anläggningen ungefär en krona per kilowattimme – vilket är mycket med tanke på att den genomsnittliga kilowattimmen säljs för cirka 10 cent. En reaktor på 1 100 megawatt som är i drift 90 procent av timmarna på ett år skulle få en kostnadsfördel på cirka 87 miljoner dollar per år per 10 dollar av koldioxidpriset, och vissa branschanalytiker projicerar priser på 60 eller 80 dollar per ton, vilket innebär en kostnadsfördel på hundratals miljontals dollar per år. Men allt detta är fortfarande bara teoretiskt, säger Carnegie Mellon’s Apt. Vi har ingen klimaträkning, och just nu råder det mycket osäkerhet om vi någonsin kommer att göra det, påpekar han.

Ändå tror vissa observatörer att om vi vill uppnå lågkoldioxidenergi, och ersätta bensin- och dieseldrivna fordon med elbilar, kommer vi så småningom och oundvikligen att behöva kärnkraft. Kärnkraftsindustrin har verkligen drabbats av den finansiella härdsmältan och den globala lågkonjunkturen, säger Brian D. Wirth, professor i beräkningskärnteknik vid University of Tennessee. Men han förutspår att efterfrågan på el, och priset på naturgas, kommer att sjunka tillbaka om tre till fem år, vilket skapar en ny öppning för kärnkraft.

Uppfinna mindre

Eftersom mycket av kärnkraftens höga kostnader – och ekonomiska risker – är kopplade till kostnaden för att bygga stora anläggningar, är ett uppenbart recept för mindre reaktorer och modulära konstruktioner. Även om de skulle visa högre kostnader per kilowatt kapacitet, kan mindre anläggningar representera mycket mindre ekonomisk risk och mycket mer flexibilitet för företag som måste anpassa sig till skiftande elbehov.

Vissa konstruktioner går redan mot produktion. NuScale Power, ett företag i Corvallis, Oregon, har utvecklat en plan för en modulär enhet som mäter 60 fot gånger 14 fot och väger 300 ton – tillräckligt liten för att kunna flyttas med järnväg eller pråm. En installation kan bestå av en enhet eller upp till 24, var och en genererar bara 45 megawatt. Företaget säger att i händelse av en olycka eller oväntad avstängning förs värmen bort av naturlig cirkulation, så inga nödpumpar och ventiler krävs - och att i ett värsta scenario kan ingen enskild enhet släppa ut tillräckligt med strålning för att kräva en plan för evakuering av det omgivande området.

Pengar grop: Byggandet av Vogtle 3 och 4 kommer att kosta cirka 12 till 14 miljarder dollar. De första stegen i processen involverar att gräva hål för fundamentet och fylla på dem inom de exakta specifikationer som mäts med GPS.

Babcock & Wilcox, ett gigantiskt bygg- och ingenjörsföretag baserat i Charlotte, North Carolina, har en annan modulär design, för en 125 megawatts reaktor. Den skulle byggas i en fabrik och fraktas till en underjordisk silo, vilket minskade risken för framgångsrika terroristattacker. Reaktorn skulle gå fyra år utan att behöva tanka, vilket är ungefär dubbelt så lång tid som nu är vanligt.

Dessa planer representerar något som industrin inte har sett på decennier: privata ingenjörer som tror att de kan tjäna pengar genom att vara entreprenöriella med nya reaktordesigner. Per F. Peterson, professor i kärnteknik vid University of California, Berkeley, säger att han har stora förhoppningar på de mindre reaktorerna, delvis för att var och en representerar mindre risk för investerare som är villiga att chansa på något nytt. Första-mover-barriärerna och svårigheterna är så mycket mindre för den lilla modulära reaktorn, säger han.

Förfallande utsikter

På Vogtle-platsen, i en stor mängd tillfälliga kontorsvagnar, övervakar David Jones konstruktionen av de nya reaktorerna. En 30-årig veteran på Southern Company som tidigare varit vice vd för teknik för dess sex befintliga reaktorer, Jones började sin karriär inom kärnkraftsindustrin i mitten av 1970-talet, med hjälp av ett måttband för att se till att armeringsjärnen i stål i huvudbyggnaden vid Tennessee Valley Authoritys Bellefonte 1-anläggning hade rätt tjocklek och avstånd från varandra. Hans dröm var att hjälpa TVA att bygga kärnkraftverk upp och ner för Tennessee River. Men bygget på Bellefonte stoppades i slutet av 1980-talet. TVA hade underskattat sina kostnader och överskattat både efterfrågan på el och dess förmåga att hantera kärnkraftsprojekt.

Nuförtiden är Jones helt medveten om att paraden av planerade kärnkraftsprojekt bakom honom har försvunnit. Men, säger han, någon måste vara först, och vi är först. Om Southern Company kan bevisa att [kärnkraft] är ett genomförbart alternativ genom att slutföra jobbet enligt tidsplan och budget, hävdar han, kommer andra att följa efter.

Alla är inte så säkra. Richard Lester, ordförande för kärnkraftsvetenskaps- och ingenjörsavdelningen vid MIT, säger att det är osäkert om framgången på platsen i Georgia och andra planerade kärnkraftverk skulle räcka för att uppmuntra en kärnkraftsuppkomst i detta land. Han påpekar att dessa tidiga anläggningar kommer att få omfattande statlig hjälp som sannolikt inte kommer att vara tillgänglig för blivande efterträdare. Frågan är om man kan se en väg från de första byggda under ganska exceptionella omständigheter – förmodligen inte hållbara omständigheter när det gäller statligt stöd, säger han. Om man tar den större uppfattningen, är det som verkligen räknas här om vi kan få upp till 300 eller 400 [växter]. Han tillägger, även om man kunde få tre eller fyra eller fem nya kärnkraftverk byggda i USA, skulle frågan alltid vara: ja, vad då? Den frågan är fortfarande väldigt mycket på bordet.

Severin Borenstein, meddirektör för Energy Institute vid Haas School of Business vid University of California, Berkeley, skyller stillastående på ett misslyckande med att anta lagstiftning för att hantera hotet om klimatförändringar.

Det är svårt att vara mycket optimistisk om det vid det här laget, säger Borenstein om utsikterna för kärnkraftsindustrin. Den ursprungliga drivkraften bakom kärnkraftsrenässansen var [att kärnenergi skulle vara] låg kostnad och låg koldioxid. Det visar sig inte vara i närheten av så låg kostnad som förespråkarna hävdade, och väljarna visar sig inte bry sig så mycket om lågkoldioxid. Denna idé att kolets tidsålder är över är inte sann.

Matthew L. Wald är reporter på New York Times . Han bevakar ofta kärnkraftsindustrin.

Dölj