این نوشته خلاصه‌ای است از مقاله‌ی Prospects for Nuclear Power که در سال ۲۰۱۲ در نشریه‌ی علمیِ Journal of Economic Perspectives (جلد ۲۶، شماره‌ی ۱) منتشر شد. به دلیل ماهیت خلاصه بودن، تمام مطالب مقاله به طور کامل ترجمه نشده، بلکه مطالبی که به نظر برگرداننده اهمیت بیش‌تری داشتند در خلاصه آورده شده است.
در سال‌های ۲۰۰۷ و ۲۰۰۸ درخواست تاسیس ۲۴ نیروگاه هسته‌ای در آمریکا ثبت شد و به نظر می‌رسید که دوران رنسانس هسته‌ای در آمریکا فرارسیده باشد، چرا که قیمت گاز در بالاترین سطوح تاریخی خود بود، وعده‌های مختلفی در مورد حمایت‌های یارانه‌ای از انرژی هسته‌ای داده شده بود و بسیاری تصور می‌کردند که ایالات متحده قوانینی را برای محدود کردن انتشار کربن تصویب خواهد کرد که به گران شدن سوخت‌های فسیلی، به عنوان سوخت نیروگاه‌ها، می‌انجامید. اما ناگهان همه چیز دگرگون شد. قیمت گاز طبیعی در سال ۲۰۰۹ به شدت سقوط کرد، قوانین محدودسازی انتشار کربن در کنگره معطل ماند و رکود جهانی رشد تقاضای الکتریسیته را با کندی مواجه کرد. در اسفند سال ۲۰۱۱ وقوع زلزله و سونامی در ژاپن نیروگاه هسته‌ای فوکوشیما دائیچی را از کار انداخت و ذوب سوخت هسته‌ای در رآکتور و انتشار مقادیر زیادی بخار رادیواکتیو را به دنبال داشت. از سال ۲۰۰۹ تنها یک درخواست جدید برای تاسیس نیروگاه هسته‌ای در آمریکا ثبت شده است، یکی از پروژه‌ها لغو شده و تنها تعداد کمی از پروژه‌ها در حال پیش‌رفت هستند. احتمالا حادثه‌ی فوکوشیما تاثیرات بزرگ‌تری در سطح جهان داشته است: آلمان، سوییس و ایتالیا اعلام کرده‌اند که به تدریج برنامه‌ی انرژی هسته‌ای‌شان را از رده خارج خواهند کرد و چین نیز دادن مجوز به رآکتورهای جدید را معلق کرده است.
انرژی هسته‌ای به دلیل خطر حوادث هسته‌ای، انباشت زباله‌های هسته‌ای و گسترش سلاح‌های هسته‌ای همواره جنجال برانگیز بوده است. اما این به معنای آن نیست که اگر این نگرانی‌ها مورد توجه قرار بگیرند انرژی هسته‌ای در مقایسه با صورت‌های دیگر تولید برق به صرفه خواهد بود. به طور تاریخی یکی از چالش‌های اساسی هسته‌ای هزینه‌ی بالای تاسیس نیروگاه‌های هسته‌ای بوده است. این هزینه‌ها به حدی زیاد هستند که، حتی بدون در نظر گرفتن نگرانی‌هایی که در بالا یاد شد، به سختی می‌توان توجیهی اقتصادی برای انرژی هسته‌ای دست و پا کرد. در کشوری مثل آمریکا که پیش‌رفت‌های فناوری اخیر منابع در دسترس گاز طبیعی را به شکل قابل توجهی افزایش داده است این وضعیت به صورت قوی‌تری برقرار است. در نتیجه، وضعیت فعلی اقتصادِ انرژی هسته‌ای را می‌توان به این شکل خلاصه کرد که تنها در صورتی که مجموعه‌ای از عوامل در کنار هم جمع شوند انرژی هسته‌ای را می‌توان یک گزینه قابل دوام دانست، در غیر این صورت رستاخیزی برای انرژی هسته‌ای محتمل نیست.
اولین رونق و رکود
بزرگ‌ترین دوره رونق و رکود انرژی هسته‌ای در آمریکا در دهه‌های ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ میلادی رخ داد. در شکل ۱ تعداد سفارش‌های رآکتورهای هسته‌ای بین سال‌های ۱۹۵۰ و ۲۰۰۰ در آمریکا رسم شده است. تا سال ۱۹۷۴ میلادی (۱۳۵۳ شمسی) تعداد ۵۴ رآکتور فعال بودند و ۱۹۷ رآکتور دیگر نیز سفارش داده شده بودند. در این دوران اشتیاق زیادی نسبت به انرژی هسته‌ای وجود داشت. قیمت زغال‌سنگ در آمریکا بالاترین سطوح تاریخی خود را تجربه می‌کرد و شرکت‌های عرضه کننده‌ی برق رشدی پایدار را برای تقاضای برق تا آینده دوردست پیش‌بینی می‌کردند. در این زمان کمیسیون انرژی اتمی آمریکا پیش‌بینی کرده بود که تا پایان قرن بیستم نیمی از برق تولیدی آمریکا از انرژی هسته‌ای تامین خواهد شد.
شکل ۱- تعداد سفارش‌های رآکتورهای هسته‌ای در ایالات متحد
سفارش رآکتورهای جدید پس از سال ۱۹۷۴ به سرعت سقوط کرد. طی چند سال پس از آن نه تنها سفارش رآکتورها به شدت کاهش یافت بلکه ادامه ساخت رآکتورهای موجود نیز به حالت تعلیق درآمد. کم‌تر از نیمی از سفارش‌های سال ۱۹۷۴ در نهایت به بهره‌برداری رسید. بخشی از این افت را می‌توان با افزایش نگرانی‌ها در مورد ایمنی و اثرات زیست‌محیطی نیروگاه‌های هسته‌ای توضیح داد. مشکل شدن جایابی برای نیروگاه‌ها (به دلیل شکایت ساکنان محلی پیرامون) و تغییرات اساسی در مقررات مربوط به شرکت‌های تامین برق و تورم بالای اوایل دهه ۱۹۷۰ نیز به این افت دامن زدند. تا این که در فرودین ۱۹۷۹ میلادی (۱۳۵۸ شمسی) حادثه ذوب هسته در نیروگاه تری مایل آیلند ایالت پنسیلوانیا رخ داد که نگرانی عمومی را در مورد امنیت نیروگاه‌های هسته‌ای تشدید کرد. همه این عوامل پروژه‌های هسته‌ای را در موقعیتی آسیب‌پذیر قرار داد. تا زمان رخداد فاجعه چرنوبیل در سال ۱۹۸۶ (۱۳۶۵) توسعه انرژی هسته‌ای در ایالات متحده تا حد زیادی متوقف شده بود. امروزه در ایالات متحده مجموعا ۱۰۴ رآکتور هسته‌ای در ۶۵ سایت موجود هستند که ۲۰ درصد تولید برق ایالات متحده را تشکیل می‌دهند. همه این رآکتورها پیش از سال ۱۹۷۴ سفارش داده شده بودند.
شکل ۲ – نیروگاه‌های هسته‌ای در دست احداث سرتاسر جهان
احداث رآکتور در دیگر نقاط جهان نیز کم و بیش به همین منوال بود: رونق چشم‌گیر در دهه‌های ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ و به دنبال آن یک دوره طولانی از رکود که در شکل ۲ قابل مشاهده است. افزایش احداث در سال‌های ۲۰۰۸ تا ۲۰۱۰ به طور عمده به کشور چین مربوط می‌شود که امروزه بیش‌ترین رآکتورهای در دست احداث را در دنیا دارا است.
هزینه‌های تولید در گذشته
مشخصه‌ی نیروگاه‌های هسته‌ای، هزینه‌ی بسیار بالای احداث و هزینه‌ی به نسبت پایین بهره‌برداری است. هزینه‌ی احداث نیروگاه‌ها در آمریکا ظرف دهه‌های گذشته افزایش یافته و زمان تکمیل آن‌ها نیز به تدریج طولانی‌تر شده است به نحوی که متوسط زمان احداث از ۴٫۵ سال در دهه‌ی ۱۹۵۰ به ۱۴ سال در دهه‌ی ۱۹۷۰ افزایش یافته و حداکثر زمان از ۷ سال به ۲۶ سال. افزایش سریع مقررات ایمنی و سایر موارد از جمله دلایلی است که برای این افزایش هزینه و زمان ساخت یاد شده است.
کشور فرانسه نیز در مقایسه با آمریکا از این منظر جالب است. پس از ایالات متحده، فرانسه بیش‌ترین تعداد رآکتورهای هسته‌ای را دارا است و ۷۵ درصد تولید برق در فرانسه از انرژی هسته‌ای سرچشمه می‌گیرد. برآورد می‌شود که در فرانسه هزینه‌ی احداث از ۱۰۰۰ دلار به ازای هر کیلووات ظرفیت در دهه‌ی ۱۹۷۰ به ۲۳۰۰ دلار در دهه ۱۹۹۰ افزایش یافته است.
ریسک‌های تامین مالی
به دلیل زمان طولانی مورد نیاز برای تکمیل نیروگاه‌های هسته‌ای، عامل هزینه‌ی سرمایه در تعیین هزینه‌ی کل احداث نیروگاه بسیار مهم می‌شود. اما هزینه‌ی سرمایه در این پروژه‌ها بسیار بالاتر از نرخ بدون ریسک است که دلیل آن مخاطرات مختلفی است که این پروژه‌ها با آن مواجه هستند و خطر زیان‌دهی و حتی ورشکستگی پروژه را افزایش می‌دهند.
یکی از این مخاطرات، ریسک مربوط به مقررات‌گذاری‌های جدید است. مخاطره‌ی دیگر حساسیت به سیاست‌های انرژی دولت فدرال (آمریکا) است که در زمان‌هایی مانند سال‌های ۲۰۰۷ و ۲۰۰۸ پیگیر تصویب قوانین محدود کردن انتشار کربن بود که می‌توانست به نفع توسعه انرژی هسته‌ای باشد اما لایحه‌ی مربوط در سنا معطل ماند. به علاوه، این ریسک برای سرمایه‌گذاران در نیروگاه‌های هسته‌ای نیز وجود دارد که قیمت سوخت‌های فسیلی ممکن است کاهش بیابد. به عنوان مثال با بهبود تکنولوژی حفاری افقی و تکسیر هیدرولیکی (hydraulic fracturing) منابع در دسترس گاز طبیعی در سال‌های اخیر به طرز چشم‌گیری افزایش یافته است که باعث کاهش قیمت گاز طبیعی و در نتیجه ارزان‌تر شدن نسبی تولید برق از گاز طبیعی شده است.
در نهایت سرمایه‌گذاری در انرژی هسته‌ای با ریسک بالای فناوری نیز رو به رو است. ممکن است که در طول ۴۰ و اندی سال عمر یک نیروگاه هسته‌ای، منابع در دسترس برای تولید برق بسیار دگرگون شود. فناوری‌های قابل جای‌گزینی و کم‌هزینه‌تر ممکن است پیدا شوند یا فناوری‌های شناخته شده‌ی موجود مانند انرژی خورشیدی یا بادی ممکن است متحول شده و از نظر اقتصادی بصرفه‌تر شوند. از طرف دیگر فناوری‌های کاراتر در سمت مصرف انرژی ممکن است به کاهش تقاضای الکتریسیته بینجامد.
تجربه‌ی اخیر جهانی
شواهد جدیدتر در مورد هزینه‌های احداث را می‌توان از دو رآکتور Olkiluoto در فنلاند و Flamanville در فرانسه در حال ساخت هستند به دست آورد. اهمیت این رآکتورها در آن است که اولین‌هایی هستند که پس از سالیان در اروپا در حال ساختند و از طراحی نسل جدید با مشخصه‌های ایمنی نوین بهره می‌گیرند. احداث رآکتور فنلاندی در سال ۲۰۰۵ آغاز شد و انتظار می‌رفت تا سال ۲۰۰۹ با هزینه‌ای معادل ۲۸۰۰ دلار به ازای هر کیلووات ظرفیت تکمیل شود. اما به دلیل پاره‌ای از مشکلات و تاخیرها تا سال ۲۰۱۳ به تعویق افتاد. تاسیس رآکتور فرانسوی Flamanville نیز که در سال ۲۰۰۷ شروع شد و بنا بود تا سال ۲۰۱۱ و با هزینه‌ی ۲۹۰۰ دلار به ازای هر کیلووات ظرفیت به پایان برسد، تا سال ۲۰۱۴ به تعویق افتاده و این پروژه ۵۰ درصد از بودجه در نظر گرفته شده نیز تجاوز کرده است ۱.
این نمونه‌ها به ما یادآوری می‌کنند که مشکلاتی در طول ساخت رآکتورها ممکن است رخ دهد که باعث تاخیر در بهره‌برداری و افزایش هزینه‌ی ساخت آن‌ها شود، به ویژه که تجربه‌های جدیدی در تاسیس رآکتورها موجود به دست نیامده است. به ویژه در ایالات متحده که سال‌هاست که نیروگاه جدیدی در آن‌جا تاسیس نشده است، تجربه پیشین انباشته شده در ساخت این نیروگاه‌ها تا حد زیادی تحلیل رفته است. با این که می‌توان این تحلیل رفتن تجربه را تا حدی با وارد کردن مهندسان و متخصصانی که اخیرا در پروژه‌های دیگر فعالیت کرده‌اند جبران کرد، اما سطح کلی ساخت نیروگاه‌های هسته‌ای در جهان در ۲۰ سال گذشته آن‌چنان پایین بوده است که تخصص موجود در جهان در این زمینه محدود است. علاوه بر این، عرضه‌ی اجزا و قطعات نیروگاه‌های هسته‌ای نسبت به موج اول ساخت این نیروگاه‌ها محدودتر شده است. به عنوان مثال در حال حاضر در جهان تنها یک کارخانه تولید فولاد سنگینِ مخزن رآکتور مورد نیاز برای رآکتور آب جوش وجود دارد و مدت زمان انتظار زیادی برای قطعات کلیدی هسته‌ای لازم است.
برآورد سطح‌بندی شده‌ی هزینه‌ها
هزینه‌ی کلی تولید برق تابعی است از هزینه‌های احداث و از هزینه‌های بهره‌برداری و نگه‌داری، که شامل هزینه‌ی سوخت نیز می‌شود. این هزینه‌های متغیر در مورد انرژی هسته‌ای معمولا پایین هستند و به طور بالقوه می‌توانند هزینه‌های بالای احداث را جبران کنند. در اینجا یک برآورد از این هزینه‌های «سطح‌بندی شده» که شامل هزینه‌های احداث، بهره‌برداری، نگه‌داری و سوخت می‌شوند و به ارزش زمان حاضر تنزیل داده شده‌اند با روش جریان‌های نقدی و بر اساس پژوهش‌هایی که در دانشگاه ام‌آی‌تی انجام شده است گزارش می‌شود. این هزینه‌ها در واقع هزینه متوسط بلند مدت تولید یک کیلووات ساعت برق را به دست می‌دهند.هزینه‌های مبنای محاسبه شده برای تولید برق در آمریکا از طریق انرژی هسته‌ای ۸٫۷ سنت، برای زغال‌سنگ ۶٫۵ و برای گاز طبیعی ۶٫۷ سنت به ازای هر کیلووات ساعت بوده است. با به روزرسانی هزینه‌های احداث و سوخت به سال ۲۰۱۰ و در نظر گرفتن هزینه‌های بالاتر احداث و قیمت کم‌تر گاز طبیعی، این هزینه‌ها به ترتیب ۱۰٫۵ برای هسته‌ای، ۹٫۶ برای زغال‌سنگ و ۶٫۲ برای گاز طبیعی محاسبه می‌شوند. این برآوردها نشان می‌دهد که هزینه تولید برق هسته‌ای، حتی با وجود پایین بودن نسبی هزینه تهیه سوخت هسته‌ای، به دلیل هزینه‌های بالای ساخت نیروگاه و ریسک‌های متعدد، به طور قابل توجهی بالاتر از هزینه تولید برق از گاز طبیعی یا زغال‌سنگ است.
در نظر گرفتن تاثیرات بیرونی
به دلیل آلودگی‌هایی که سوخت‌های فسیلی ایجاد می‌کنند و تاثیرات بیرونیِ این آلودگی‌ها بر اشخص ثالث، هزینه‌های اجتماعی آن‌ها بیش‌تر از هزینه‌های شخصی آن‌هاست. در سال ۲۰۱۰ این هزینه در آمریکا معادل ۲۵ دلار به ازای هر تن دی‌اکسید کربن منتشر شده برآورد شده است. این هزینه‌ها برای زغال‌سنگ ۲٫۲ سنت و برای گاز طبیعی ۱ سنت به ازای هر کیلووات ساعت برق تولیدی است که با افزدون به هزینه‌های گزارش شده در بالا هم‌چنان تولید برق هسته‌ای پرهزینه‌تر خواهد بود.
نیروگاه‌های برق فسیلی مقادیر زیادی آلاینده‌های محلی نیز تولید می‌کنند. یک برآورد از هزینه این آلودگی‌ها در سال ۲۰۱۱ هزینه‌های بیرونی ناشی از دی‌اکسید گوگرد، اکسیدهای نیتروژن و ذرات معلق را به طور متوسط ۳٫۵ سنت به ازای هر کیلووات ساعت و برای زغال‌سنگ و ۰٫۱ سنت برای گاز طبیعی محاسبه می‌کند. با این که در نظر گرفتن این هزینه‌های خارجی چشم‌انداز هزینه-فایده‌ی انرژی هسته‌ای را در مقایسه با زغال‌سنگ به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد، اما تاثیر چندانی در کاهش فاصله گاز طبیعی با انرژی هسته‌ای ندارد.
اما انرژی هسته‌ای نیز دارای هزینه‌های بیرونی است که در محاسبات هزینه‌ها باید لحاظ شوند. از جمله هزینه دفع زباله‌های هسته‌ای، و خطر رخ دادن حوادث هسته‌ای. در صورت بروز حوادثی مانند انفجار چرنوبیل یا تخریب فوکوشیما بر اثر زلزله، مواد رادیواکتیو در محیط منتشر می‌شوند که می‌توانند باعث بروز بیماری‌هایی مانند سرطان شوند. برای مثال تعداد مرگ‌های ناشی از سرطان بر اثر حادثه چرنوبیل ۱۴٬۰۰۰ نفر برآورد شده است. به این هزینه‌های بیماری باید هزینه‌های مالی و روانی ناشی از جابه‌جا کردن افرادی که در نزدیکی محل حادثه زندگی می کنند را نیز افزود.
نتیجه‌گیری
انرژی هسته‌ای به دلیل توان بالقوه‌اش در کاهش دادن انتشار گازهای گل‌خانه‌ای هم‌چنان مورد توجه است و نسبت به آن اشتیاق وجود دارد. هر کیلوگرم سوخت اورانیوم معادل ۱۶ تن زغال‌سنگ انرژی تولید می‌کند. در حالی که سوزاندن این مقدار زغال‌سنگ حجم زیادی از آلاینده‌ها را وارد جو می‌کند، انرژی هسته‌ای تقریبا هیچ آلودگی جوی ایجاد نمی‌کند.
اما انرژی هسته‌ای چالش‌های جدی خودش را نیز دارد. واقعه‌ی فوکوشیمای ژاپن نگرانی‌های قبلی در مورد حوادث هسته‌ای و دفع زباله‌های هسته‌ای را دوباره پررنگ کرده است. اما این‌ها تنها هزینه‌های بیرونی استفاده از این نوع انرژی هستند و باید آن‌ها را به هزینه‌های قابل توجه احداث و راه‌اندازی نیروگاه‌های هسته‌ای افزود. در نظر گرفتن تمام این هزینه‌ها است که در حال حاضر چشم‌انداز روشنی برای انرژی هسته‌ای در آینده ترسیم نمی‌کند.
۱- در زمان نوشتن این خلاصه، تکمیل هر دوی این رآکتورها به سال ۲۰۱۶ موکول شده است.
کافه اقتصاد 