När världen brottas med en klimatnödsituation orsakad av koldioxidutsläpp från storskalig förbränning av fossila bränslen, finns det ett förnyat intresse för kärnenergi, särskilt för den nya generationen av små modulära reaktorer.

FN:s mellanstatliga panel för klimatförändringar (IPCC) förutspår i sin sjätte utvärderingsrapport, som släpptes den 9 augusti, att den globala genomsnittliga lufttemperaturen kan stiga med mer än 1,5 grader Celsius jämfört med förindustriella nivåer till 2040. Den senaste rapporten ger nya brådskande behov av att minska utsläpp drastiskt.

Enligt Parisavtalet från 2015 måste alla länder sätta upp mål för att hjälpa till att hålla sig inom gränsen på 1,5 grader Celsius och arbeta mot ett koldioxidneutralt mål genom att hitta alternativ till kol, olja, naturgas och andra fossila bränslen.

Av de många alternativen vinner små modulära reaktorer – definierade av International Atomic Energy Association som kärnreaktorer med en kapacitet på 300 megawatt eller mindre (konventionella reaktorer producerar 1 000 megawatt eller mer) – för att ha minimalt miljöavtryck. De tar också upp mycket mindre plats än konventionella kraftverk eller vind- och solparker som producerar förnybar energi.

Nanda Kumar Janardhanan, som undervisar i energistudier vid Jawaharlal Nehru University, New Delhi, och verksamhetskoordinator i Sydasien för Institute for Global Environmental Strategies, Japan, säger att "till skillnad från konventionella stora kärnkraftsanläggningar, som kan ta ett decennium eller mer för att byggas och tas i drift kan små reaktorer vara klara på en bråkdel av den tiden" eftersom de är tillräckligt små för att tillverkas i en fabrik och transporteras till driftplatsen.

"Länder som behöver ren energiförsörjning kan möjligen använda små modulära reaktorer som ett alternativ till att vara beroende av miljöskadlig värmekraft. Detta är en av de direkta fördelarna som det erbjuder för att minska klimatet", säger Janardhanan. När efterfrågan på väte som bränsle för transporter och industri växer, kan små modulära reaktorer också ge den energi som behövs för att generera väte, tillägger han.

"Trots dessa fördelar kommer den bredare användningen av små modulära reaktorer att kräva en omvälvande förändring av säkerhetsåtgärderna för att bygga upp allmänhetens förtroende och få acceptans", säger Janardhanan och syftar på katastrofer som Tjernobyl och Fukushima "som har lett till anti-kärnkraftsuppfattningar bland vissa samhällen eller människor."

Kärnkraftsindustrins roll

Kärnkraft erbjuder en möjlighet att avancera mot Parisavtalets mål, säger World Nuclear Association (WNA). En vitbok som släpptes den 27 maj av WNA antyder att rädslan för risker förknippade med kärnkraft har lett till acceptans av fossila bränslen trots att de orsakat miljontals förtida dödsfall från luftföroreningar och bidragit till klimatförändringar.

Som reaktion på IPCC:s sjätte utvärderingsrapport upprepade WNA:s generaldirektör Sama Bilbao y León kraven i vitboken om att regeringar, tillsynsmyndigheter och industri samarbetar för att påskynda utbyggnaden av nya kärnkraftsprojekt, inklusive små modulära reaktorer, för att hjälpa till med snabb avkolning.

Karthik Ganesan, stipendiat och forskningschef vid Council on Energy, Environment and Water i New Delhi, säger att Asien är en region där kärnkraftskapaciteten ökar. "Utvecklade Asien (Kina, Indien) och utvecklade Asien (Korea och Japan), som redan hanterar stora civila kärnkraftsprogram, måste fortsätta att investeras i små modulära reaktorteknologier", säger Ganesan.

"Men för att konceptet med små modulära reaktorer ska lyckas i Asien måste det uppfylla de primära kraven på ökad säkerhet, enkelhet i konstruktion och drift och vara ekonomiskt jämförbar med konventionella kärnkraftverk", säger Ganesan.

Andra toppexperter är mindre övertygade om utsikterna för små modulära reaktorer som kommer att spela en betydande roll för avkolning under det kommande decenniet.

"Mänskligheten har inte tid att investera i små modulära reaktorer - klimatproblemet är akut", säger M. V. Ramana, fysiker vid Nuclear Futures Laboratory, Princeton University, som arbetar med kärnkraft i samband med klimatförändringar och kärnvapennedrustning .

"Hela leveranskedjor skulle behöva etableras efter att de första små modulära reaktorerna har byggts, testats och bevisats", säger Ramana till SciDev.Net. "Det finns inga realistiska utsikter att det kan göra en betydande nedbrytning i behovet av att snabbt övergå till ett kolfritt elsystem."

I en artikel publicerad i juli i Bulletin of the Atomic Scientists , hävdar Ramana att kärnkraftsreaktorer som genererar tillräckligt med elektricitet för att bidra till klimatbegränsning kommer att behöva komplex teknik för att kontrollera reaktionerna och hantera produkter från radioaktiv fission.

Risker för spridning

Ramana är också oroad över att eftersom små och medelstora reaktorprojekt vanligtvis involverar kluster av flera små reaktormoduler, finns det en ökad risk för kärnvapenspridning.

"Every reactor is a potential source of plutonium or enriched uranium or both—the more the number of nuclear reactors, the more the potential to make nuclear weapons. Anyone with access to these materials is that much closer to a nuclear weapon," he says.

Like their larger counterparts, small modular reactors will also produce radioactive nuclear waste, the safe disposal of which is yet to be resolved satisfactorily. Ramana's paper says that the 1982 Nuclear Waste Policy Act in the US envisaged deep geological burial by 1998 but the US government continues to pay billions of dollars in fines for failing to take charge of spent fuel.

Such concerns have not stopped the development of small modular reactors. According to the International Atomic Energy Agency (IAEA), over 70 SMR designs are either under construction or being developed in 18 countries.

The world's first small modular reactor plant, located in Russia's remote Chukotka region, has been operational since 2019 December, while Argentina is developing a 25-megawatt plant, intended for small grids, according to IAEA. A small modular reactor plant in China's Shidao Bay is slated to begin operation in 2021.

India, which has an advanced nuclear power program with an installed capacity of 7,480 megawatts, has plans to develop small modular reactors partly based on its vast reserves of thorium, according to Sunil Ganju, a member of the nuclear controls and planning wing of India's Department of Atomic Energy.

Speaking at a February webinar on small modular reactors, organized by the India Energy Forum, Ganju said a 500-megawatt "protype fast breeder reactor" being developed at Kalpakkam, Tamil Nadu state, could be classified as a small reactor.

According to Janardhanan, the advantage of nuclear power is that it is a mature technology with a proven history of investment of millions of research hours. "The fact that there is hardly any other mature technology available makes it important for clean energy supply."