Вугілля або ядерний концентрат або розведені відходи
Ніколас Юло, міністр екологічного переходу, нещодавно заявив, що відсуває мету зменшення частки ядерної електроенергії у французькій енергетичній суміші до 50%. На основі дослідження, проведеного оператором електромережі RTE [1], він виступає за закриття останніх вугільних електростанцій та невідкриття нових теплових електростанцій, а не за вимкнення ядерних реакторів.
Верк Людвігсгафен, Роберт Фрідріх Штілер (1847-1908)
Це рішення є можливістю переглянути порівняння відходів та скидів від цих двох способів виробництва електроенергії. Це порівняння цікаве, оскільки вугілля є основним джерелом електроенергії у світі (39% за даними Міжнародного енергетичного агентства (МЕА) у 2015 році [2]). На європейському рівні це становить 26% виробництва електроенергії та більше 44% для Німеччини. У США 34% електроенергії надходить із вугілля, а в Китаї - понад 70% [2]. У всьому світі відходи від виробництва електроенергії - це переважно вугілля, за винятком Франції, де три чверті електроенергії припадає на атомну енергію.
Концентрована енергія, концентровані відходи
Виклик проекту Cigéo
Французький проект глибокого захоронення радіоактивних відходів у Маасі, який називається Cigéo, наразі є предметом значного протистояння бойовиків. Ці опоненти закликають зупинити проект і взагалі до ядерної енергетики. Незалежно від питання вибору енергоресурсів у Франції, завжди існує проблема управління довговічними відходами високого рівня (HA-LV). Тому що незалежно від думок щодо ядерних технологій, ці відходи існують. Це факт. І ними слід керувати відповідально, захищати довкілля та майбутні покоління.
Як альтернативу проекту Cigéo, його опоненти (наприклад, проект BURESTOP) пропонують “ зберігати відходи на виробничих майданчиках ", Від" зберігайте їх на поверхні, щоб не забути їх і мати можливість відновити їх, якщо вони просочуються ", Що передбачає моніторинг та підтримку технологічної потужності протягом декількох десятків тисяч років для кожної виробничої області, що важко продемонструвати. Французька стратегія поводження з відходами полягає у концентруванні всього цього в одному місці. Ці опоненти хочуть залишити їх розподіленими по різних французьких сайтах. Два непримиренні бачення.
З одного боку, атомна енергетика утворює, серед іншого, так звані "довговічні відходи з високою [радіо] активністю" (HA-VL). Для управління цими відходами французьке рішення, прийняте законом 2006 року, полягає у концентруванні їх у шарі глини на глибині 500 м. Це має на меті захистити їх від зовнішньої агресії та ізолювати від біосфери в довгостроковій перспективі, не вимагаючи дії людини після її фази експлуатації (приблизно 120 років).
Основним елементом розуміння цього виду відходів є той факт, що атомна енергія є надзвичайно щільною енергією. М’яко кажучи, один кілограм природного урану, «спалений» у поточному ядерному реакторі 1, може виробляти стільки енергії, скільки десять тонн вугілля [3]. Отже, коли атомна електростанція споживає кілька десятків тонн палива на рік, еквівалентній вугільній електростанції потрібно кілька мільйонів тонн.
Саме тому, що ця енергія дуже концентрована, вона утворює відходи, які також є концентрованими та небезпечними. Однак, як позитивний наслідок, ця концентрація обмежує обсяги супутніх відходів; про розмір олімпійського басейну для відходів високого рівня, що утворюються з моменту створення французької атомної енергетики [4]. Обсяг, керований та сумісний із рішенням для обробки.
Вугільні відходи
На відміну від них, вугільні електростанції використовують енергетично менш щільне паливо. Його відходи (попіл, що збирається, та гази та пил, що викидаються в атмосферу) менш концентровані. Зола становить у середньому 15% від початкової ваги використовуваного вугілля [5]. Тобто для установки, еквівалентної ядерному реактору, це становить кілька сотень тисяч тонн на рік. Частина цієї золи, приблизно половини, переробляється, головним чином, у будівельні матеріали. Решта зберігається на поверхні, часто біля місця виробництва. Однак у цьому попелі ми знаходимо важкі метали (миш’як, ртуть, свинець), небезпека для здоров’я яких добре відома. У вигляді деревного вугілля вони у відносно невеликих кількостях потрапляють в органічну речовину. Потім згоряння видаляє вуглець, який виділяє ці метали (щоб вони могли бути розчинені у воді) і концентрує їх у золі. Збір цього попелу в центрах зберігання додатково концентрує це забруднення і призводить до великих запасів (близько десятків мільйонів м 3 золи для деяких ділянок).
Якщо технології зберігання цього попелу існують, можуть статися аварії або несправності в реалізації. Наприклад, з 1000 американських місць зберігання, у 2013 році EPA визначила 38 (Агентство з охорони навколишнього середовища) як витік та забруднення навколишнього середовища (особливо підземних вод) [6]. У грудні 2008 року в Кінгстоні (штат Теннессі) ставок для зберігання попелу розірвався, що призвело до селевого зсуву та помітного забруднення річки миш'яком [7].
Тим не менше, ця зола є найкращою частиною перероблених вугільних відходів. Будучи відносно концентрованими, ними можна обробляти та зберігати у відповідних умовах. Це не стосується газів і пилу, які занадто тонкі, щоб утримуватись у фільтрах, які скидаються в димохід і потім розбавляються в атмосфері. Він містить золу у вигляді дрібних частинок, важкі метали, оксиди сірки (що призводить до кислотних дощів), діоксини (канцерогени), аміак, смоли (канцерогени), окис вуглецю, оксид азоту тощо. [8] Це забруднення переноситься вітрами і може вплинути на здоров’я населення за сотні чи навіть тисячі кілометрів від місця його виробництва. Наприклад, у європейському масштабі забруднення від польських та німецьких електростанцій широко поширюється в сусідніх країнах. В даний час смертність, пов'язана з цим забрудненням повітря в Європі, оцінюється в кілька десятків тисяч смертей на рік [9,10]. Тоді у Німеччині скорочення тривалості життя для десятків тисяч жертв оцінюється приблизно в 15 років [9].
Для порівняння, внаслідок Чорнобильської катастрофи, за даними ВООЗ, безпосередньо або в результаті викликаного раку загинуло кілька тисяч людей. Порядки величини однакові - між річним впливом на здоров’я частини відходів, що виділяються під час нормальної роботи європейських вугільних електростанцій, та найсерйознішою ядерною аварією в історії. Порівняно з кількістю виробленої енергії, лише забруднення повітря від сучасних вугільних електростанцій призводить до загибелі приблизно в сто разів більше за вироблену кВт-год, ніж історична атомна енергія [9] 2 .
Радіоактивність у вугільній золі ?
Радіоактивний уран і торій містяться також у вугільній золі (кілька тонн на рік для потужної вугільної електростанції) [1,2]. Настільки, що вугільні електростанції можуть іноді викидати в навколишнє середовище від десяти до ста разів більше радіоактивності, ніж атомна електростанція еквівалентної потужності за звичайних умов [1,3]. Однак ці рівні все ще далекі від того, щоб представляти ризик для здоров'я з радіологічної точки зору. Тим не менше, кількість задіяного урану така, що канадській компанії (Спартон) вдалося за реальної вартості видобути уран для атомної промисловості з попелу китайських вугільних електростанцій [4].
[1] Габбард А, “Спалення вугілля, ядерні ресурси чи небезпека?”, Огляд Національної лабораторії Окріджа (ORNL) - Літо/Осінь 1993, 26, на nrc.gov
[2] Асоціація Робіна де Буа, "Технологічно посилена природна радіоактивність", грудень 2005 р., Дослідження на замовлення ASN.
[3] Hvistendahl M, “Вугільна зола більш радіоактивна, ніж ядерні відходи”, Науковий американський, 13 грудня 2007 р. На Scientificamerican.com
[4] "Нові джерела урану - підняття з попелу: вугільна попіл, добрива і навіть морська вода можуть забезпечити ядерне паливо", The Economist, 8 квітня 2010 р., На Economist.com
Глобальний вплив на здоров’я
У всьому світі забруднення повітря вугіллям викликає ще більше занепокоєння. У Китаї оцінки впливу вугільного забруднення повітря складають близько 300 000 передчасних смертей щороку 3. За даними Інституту Пола Шеррера, тривалість життя всіх китайців зменшиться на шість місяців [14]. У всьому світі різні оцінки говорять про 700 000 передчасних смертей щороку 4. Очевидно, що ці цифри були отримані, зробивши багато припущень і є лише порядками; вони тим не менш дають уявлення про вплив цього забруднення повітря на здоров'я. Однак вони відповідають лише впливам, пов'язаним з виробництвом електроенергії, і не охоплюють наслідків видобутку вугілля (вибухосховища та аварії, кілька десятків тисяч прямих смертей на рік згідно з [5]) і більш тривалий термін від силікозу неповнолітніх (кілька сотень тисяч смертей на рік [5]), а також вплив на здоров’я, пов’язаний із забрудненням повітря в приміщеннях, спричиненим побутовим використанням вугілля (яке має той самий порядок, що й після ВООЗ [16]) 5 .
Це забруднення повітря дуже чутливе до технології або віку вугільної установки; недавня рослина з кращими фільтрами може виділяти приблизно в п’ятдесят разів менше золи, ніж старші. І тут метою фільтрації випарів є концентрація відходів для зменшення впливу на здоров’я. Зменшення явища кислотних дощів у Сполучених Штатах є особливо результатом цього розвитку подій [17]. Але навіть якщо вплив на здоров'я можна зменшити в 10 разів або навіть на 100 порівняно з нинішньою ситуацією, оновивши вугільні електростанції в глобальному масштабі, це буде залишатися щороку десятками тисяч смертей. забагато.
На випадок аварії ?
Ці порядки очевидно відповідають "нормальній" ситуації, не беручи до уваги можливі аварії на експлуатації (пожежа, повільне згоряння відвалу шлаку, розрив сховища золи). Для порівняння, Національне агентство з управління радіоактивними відходами (Andra) зобов’язане продемонструвати під пильним наглядом Управління ядерної безпеки, що при нормальній роботі поводження з ядерними відходами не призведе до будь-яких наслідків. Значний вплив на навколишнє середовище, і a fortiori відсутність впливу на здоров’я. Так само вживаються заходи щодо зменшення ризику нещасних випадків та їх наслідків.
Але припустимо, лише для продовження порівняння, що аварія при поводженні з цими відходами може призвести до наслідків порядку Фукусіми (бути значно більшим). Це все одно матиме вплив на здоров’я, який на кілька порядків нижче, ніж забруднення повітря вугіллям щороку в глобальному масштабі. Це також може зробити територію порядку декількох сотень квадратних кілометрів кардинально непридатною для життя протягом декількох століть. Площа поверхні, яка, тим не менше, має той самий порядок величини, що і та, що також стає непридатною для життя завдяки експлуатації надводних вугільних шахт щороку в Сполучених Штатах 6 .
Вплив клімату
Попередні елементи не беруть до уваги інші відходи, дуже низької щільності, вугілля, вуглекислий газ (або вуглекислий газ, або CO2). Згорання вугілля (для будь-якого використання) є першим викидом антропогенного СО2 з третиною загальних викидів за даними МЕА, зв'язок якого з постійними змінами клімату зараз доведений. Він викидає на 35% більше парникового газу на кВт-год, ніж нафта, і майже вдвічі більше, ніж природного газу [18]. Мова йде про десятки мільярдів тонн СО2. Для порівняння, атомна енергія викидає приблизно в сто разів менше CO2 на кВт-год [18] (в основному це пов'язано з видобутком урану, будівництвом електростанцій та збагаченням палива). І тут теж ті, хто генерує це забруднення та отримує вигоду від цієї електроенергії, не обов’язково ті, хто платить за наслідки, оскільки ефект кліматичних змін є загальносвітовим та затримується у часі. У цій галузі оцінка наслідків ще більш невизначена.
Розбавлені відходи та концентровані відходи
Між ядерними відходами високого рівня та CO2 вугіллям є дві крайності енергетичних відходів. З одного боку, надзвичайно щільні ядерні відходи, дуже небезпечні на місцях, але невеликі за обсягом, прості в обігу, і які можна кондиціонувати та закопувати глибоко під землею. З іншого боку, газ, СО2, з яким важко впоратися, настільки розбавлений в атмосфері, що не має прямого впливу на здоров’я, але вплив якого на клімат впливає на всю планету.
Це те, про що йдеться в каналах зберігання СО2. Більша частина їх вартості відбувається за рахунок концентрації CO2. СО2 слід витягувати з інших газів (переважно азоту), щоб концентрувати його, і мати можливість зберігати значну кількість.
Крім того, уявіть на мить, що ми могли б сконцентрувати десятки мільярдів тонн вуглецю, що виділяється вугіллям, щороку в одному місці. Місцево це було б настільки ж небезпечно (задушенням), як і купа ядерних відходів (радіоактивністю). В обох випадках необхідно зберігати ці відходи для захисту навколишнього середовища.
Більше того, це не стільки погляд на розум, скільки це, оскільки питання серйозно виникає в контексті досліджень зберігання СО2, де концентрація великих кількостей ставить питання безпеки. Зокрема, вже сталося через вулканічні явища, що концентровані в природі кишені СО2 виривалися на поверхню. Це спричинило смерть внаслідок задушення 1746 людей, за даними Інеріс [21], в аварії на озері Ньос у серпні 1986 р., Або 142 на плато Дінг у 1979 р.
Як і пакет з ядерними відходами високого рівня, проводити п’ять хвилин без захисту або подачі кисню в димоході вугільної електростанції (тобто піддавати її відходам) є однозначно смертельним.
Так само, якби можна було зібрати всю золу з вугільних електростанцій, що працюють на вугіллі, в одну зону, ті десятки мільярдів тонн золи, накопиченої за століття, також були б непридатними для життя, якби вони не були належним чином вміщені.
Це дві кардинально різні стратегії поводження з відходами. Як для ядерної енергії, так і для вугілля, концентрація підвищує місцеву небезпеку відходів та створює технічні проблеми, але дає можливість вибрати спосіб їх зберігання. Навпаки, розведення дозволяє уникнути необхідності керувати місцевим впливом, але передбачає глобальний вплив.
У будь-якому випадку, ці відходи є важким тягарем для людства. В обох випадках з концентрованими відходами, які вже утворені, доведеться поводитись з часом і таким чином, щоб шанувати людей та навколишнє середовище. Однак для розведених відходів, які вже були викинуті, більше нічого робити. Це універсальне питання: виробляти лише відходи, з якими ми знаємо, як поводитися.
1 Реактори майбутнього, які називаються 4-м поколінням, могли б ефективніше використовувати уран. Для тієї ж енергії, що виробляється, знадобиться приблизно в 100 разів менше урану. Також зменшиться кількість радіоактивних відходів.
2 Цифри відрізняються від джерела до джерела, але порядок величини залишається незмінним. Це, зокрема, можна знайти за посиланням [12].
3 Ця цифра отримана на основі екстраполяції дослідження Європейського Союзу ExternE, представленого в довідковому документі [9]. Це підтверджується вивченням Інститут впливу на здоров’я з посиланням [13].
4 Рисунок, отриманий під час екстраполяції дослідження ExternE [9]. Це узгоджується із твердженням ВООЗ, що в 2012 році забруднення повітря призвело до загибелі семи мільйонів людей, і що значна частина цього пов'язана з вугіллям [15].
5 Важко знайти цифри, що стосуються видобутку урану, але співвідношення між двома видобутками є таким (3,5 мільярда тонн вугілля в 2016 році порівняно з близько 50 000 тонн урану), навіть припускаючи порівнянну смертність на вироблену тонну, видобуток вугілля залишиться приблизно в 1000 - 10000 разів більше летального результату за вироблену енергію.
6 Слід нових вугільних шахт у США у 2009 р. Становив приблизно 400 км² (загальний слід близько 35000 км²) [19]. За даними IRSN, сильно забруднені райони Фукусіми складають приблизно 600 км² [20].