Hur kan världen uppnå de djupa koldioxidutsläpp som är nödvändiga för att bromsa eller vända effekterna av klimatförändringar? Författarna till en ny MIT-studie säger att om inte kärnkraft är meningsfullt införlivad i den globala blandningen av energiteknologier med låga koldioxidutsläpp, klimatförändringens utmaning blir mycket svårare och dyrare att lösa. För att kärnkraft ska ta sin plats som en viktig koldioxidsnål energikälla, dock, frågor om kostnad och politik måste tas upp.

I "Kärnkraftens framtid i en kolbegränsad värld, "släpptes av MIT Energy Initiative (MITEI) den 3 september, författarna analyserar orsakerna till den nuvarande globala kärnkraftsstandarden - som för närvarande bara står för 5 procent av den globala primärenergiproduktionen - och diskuterar åtgärder som kan vidtas för att stoppa och vända den trenden.

Studiegruppen, ledd av MIT -forskare i samarbete med kollegor från Idaho National Laboratory och University of Wisconsin i Madison, presenterar sina resultat och rekommendationer vid evenemang i London, Paris, och Bryssel den här veckan, följt av händelser den 25 september i Washington, och den 9 oktober i Tokyo.

MIT -doktorander och doktorander och postdocs, liksom lärare från Harvard University och medlemmar i olika tankesmedjor, bidrog också till studien som medlemmar i forskargruppen.

"Vår analys visar att förverkligandet av kärnkraftens potential är avgörande för att uppnå en djupt koldioxidhaltig energiframtid i många regioner i världen, "säger studieordförande Jacopo Buongiorno, TEPCO -professor och biträdande avdelningschef vid Institutionen för kärnvetenskap och teknik vid MIT. Han lägger till, "Införlivande av nya policyer och affärsmodeller, liksom innovationer inom konstruktion som kan göra distribution av kostnadseffektiva kärnkraftverk billigare, kan göra det möjligt för kärnkraft att hjälpa till att möta det växande globala efterfrågan på energiproduktion samtidigt som utsläppen minskar för att hantera klimatförändringarna. "

Studiegruppen noterar att framför allt elsektorn är en utmärkt kandidat för djup avkolning. Den globala elförbrukningen är på väg att växa med 45 procent till 2040, och teamets analys visar att uteslutning av kärnkraft från scenarier med låga koldioxidutsläpp kan få den genomsnittliga elkostnaden att eskalera dramatiskt.

"För att förstå möjligheterna och utmaningarna för kärnkraftsindustrin krävs en omfattande analys av tekniska, kommersiell, och policydimensioner, "säger Robert Armstrong, chef för MITEI och Chevron -professorn i kemiteknik. "Under de senaste två åren har detta team har undersökt varje fråga, och den resulterande rapporten innehåller vägledning som beslutsfattare och branschledare kan tycka är värdefulla när de utvärderar framtidsalternativ. "

Rapporten diskuterar rekommendationer för byggande av kärnkraftverk, nuvarande och framtida reaktorteknologi, affärsmodeller och policyer, och reaktorsäkerhetsföreskrifter och licensiering. Forskarna finner att förändringar i reaktorkonstruktion behövs för att inleda en era av säkrare, mer kostnadseffektiva reaktorer, inklusive beprövade konstruktionshanteringsmetoder som kan hålla kärnkraftsprojekt i tid och inom budget.

"Ett skifte mot serietillverkning av standardiserade anläggningar, inklusive mer aggressiv användning av tillverkning i fabriker och varv, kan vara en hållbar kostnadsreduktionsstrategi i länder där produktiviteten i den traditionella byggsektorn är låg, "säger MIT -besökande forskare David Petti, studera verkställande direktör och Laboratory Fellow vid Idaho National Laboratory. "Framtida projekt bör också innehålla reaktordesign med inneboende och passiva säkerhetsfunktioner."

Dessa säkerhetsfunktioner kan innefatta kärnmaterial med hög kemisk och fysisk stabilitet och konstruerade säkerhetssystem som kräver begränsad eller ingen nödström och minimal extern ingrepp. Funktioner som dessa kan minska sannolikheten för att allvarliga olyckor inträffar och mildra konsekvenser på plats vid en händelse. Sådana konstruktioner kan också underlätta licensieringen av nya anläggningar och påskynda deras globala distribution.

"Regeringens roll kommer att vara avgörande om vi ska ta tillvara de ekonomiska möjligheter och koldioxidsnål potential som kärnkraft har att erbjuda, säger John Parsons, studera medordförande och universitetslektor vid MIT:s Sloan School of Management. "Om denna framtid ska förverkligas, regeringstjänstemän måste skapa en ny avkolningspolitik som gör att all teknik med låg koldioxidutsläpp (dvs. förnybar energi, kärn, fossila bränslen med koldioxidupptagning) på lika villkor, samtidigt som man undersöker alternativ som stimulerar privata investeringar i kärnkraftsutveckling. "

Studien beskriver detaljerade alternativ för statligt stöd för kärnkraft. Till exempel, författarna rekommenderar att beslutsfattare undviker för tidiga stängningar av befintliga anläggningar, som undergräver ansträngningar för att minska utsläppen och öka kostnaden för att uppnå utsläppsminskande mål. Ett sätt att undvika dessa nedläggningar är genomförandet av nollutsläppskrediter-betalningar till elproducenter där el genereras utan utsläpp av växthusgaser-som forskarna noterar för närvarande finns i New York, Illinois, och New Jersey.

Ett annat förslag från studien är att regeringen stöder utveckling och demonstration av ny kärnteknik genom att använda fyra "spakar":finansiering för att dela på lagstadgade licenskostnader; finansiering för att dela forsknings- och utvecklingskostnader; finansiering för att uppnå specifika tekniska milstolpar; och finansiering för produktionskrediter för att belöna framgångsrik demonstration av nya mönster.

Studien innehåller en undersökning av det nuvarande kärnkraftsreglerna, både i USA och internationellt. Medan författarna noterar att betydande sociala, politisk, och kulturella skillnader kan finnas mellan många av länderna i kärnenergigemenskapen, de säger att den grundläggande grunden för att bedöma säkerheten för kärnreaktorprogram är ganska enhetlig, och bör återspeglas i en rad grundläggande anpassade regleringsprinciper. De rekommenderar att lagkrav för avancerade reaktorer samordnas och anpassas internationellt för att möjliggöra internationell distribution av kommersiella reaktordesigner, och att standardisera och säkerställa en hög säkerhetsnivå över hela världen.

Studien avslutas med tonvikt på det brådskande behovet av både kostnadsbesparande framsteg och framåtblickande beslutsfattande för att förverkliga kärnkraftens framtid.