Je jedrska energija ZDA odgovor na podnebne spremembe?
(Podatki, ki niso v ZDA, so od leta 2014. Najnovejše številke niso na voljo.)
Vodstvo Združene države je izhajalo iz zgodovinske vloge kot pionirja razvoja jedrske energije. Prvi komercialni vodni reaktor pod pritiskom, Yankee Rowe, se je začel leta 1960 in je deloval do leta 1992. (Vir: "Jedrska energija v ZDA", Svetovna jedrska zveza, april 2017.)
Jedrske elektrarne
V tridesetih državah deluje 99 jedrskih elektrarn. Večina se nahaja vzhodno od reke Mississippi (glej zemljevid). Pri prodaji električne energije proizvedejo okoli 40 do 50 milijard ameriških dolarjev in ustvarijo več kot 100.000 delovnih mest. Vsak dolar, ki ga porabi povprečni reaktor, ustvari 1,87 USD v ameriškem gospodarstvu. (Vir: "Gospodarske koristi jedrske energije", Institut za jedrsko energijo, april 2014.)
Ameriške jedrske elektrarne so leta 2016 ustvarile 19,7 odstotka od 4.079 bilijonov kWh celotne proizvodnje električne energije v ZDA. To je bilo drugo za premog (30 odstotkov) in zemeljski plin (34 odstotkov).
To je več kot hidroelektrarna (6,5 odstotka) in drugi alternativni viri, vključno s vetrno energijo (8,4 odstotka).
Na raziskovalnih univerzah je tudi 36 testnih reaktorjev (glej zemljevid). Uporabljajo se za ustvarjanje majhnih količin sevanja za poskuse. Tu znanstveniki preučujejo nevtronske in druge subatomske delce, preučujejo avtomobilske in medicinske komponente ter se naučijo, kako bolje zdraviti rak.
(Vir: "Podnebje raziskovalnih in testnih reaktorjev", NRC, 18. avgust 2011.)
Kako deluje jedrska energija?
Vse elektrarne segrevajo vodo za proizvodnjo pare, ki postane generator za ustvarjanje električne energije. V jedrskih elektrarnah ta parna energija proizvaja toplota, ki nastane pri jedrski cepitvi. Ko je atom razcepljen, sprošča ogromne količine energije v obliki toplote.
Uran 235 se uporablja kot gorivo, ker zlahka zlomi, ko trči z nevtronom. Ko se to zgodi, se nevtroni iz urana začnejo trčiti z drugimi atomi. To se začne s verižno reakcijo. Zato so jedrske bombe tako močne.
V jedrskem generatorju verižno reakcijo nadzirajo posebne palice, ki neškodljivo absorbirajo presežne nevtrone. Te krmilne palice se nahajajo poleg gorivnih palic, ki vsebujejo pelete z uranovim gorivom. Več kot 200 teh palic je združenih v tisto, kar je znano kot sestavni del goriva. Ko inženirji želijo upočasniti proces, znižajo več kontrolnih palic v sklop. Ko želijo več toplote, dvignejo palice. (Vir: "Kako delujejo jedrske elektrarne?" Duke Energy.)
Združene države imajo dve vrsti jedrskih elektrarn. Obstaja 65 reaktorjev pod tlakom in 34 reakcij z vrelo vodo.
Razlikujejo se v tem, kako se toplota prenese iz reaktorja v generator.
Vodni reaktorji pod pritiskom uporabljajo visok pritisk, da voda v reaktorju ohrani vrenje. To omogoča, da se segreje na zelo visoke ravni. Vročina se nato prenese skozi cevi v ločeni posodi z vodo v generatorju. Ustvarja paro, ki poganja električno turbino. Voda iz reaktorja se nato vrne, da se ponovno segreje. Para iz turbine se ohladi v kondenzatorju. Nastala voda se vrne nazaj v generator pare. Tukaj je animirana različica reaktorja pod tlakom.
Reaktorji z vrelo vodo na drugi strani pa uporabite vrelo vodo, da neposredno ustvarite pare za vožnjo generatorja. Tukaj je animirana različica vrelnega reaktorja.
Kar je najpomembnejše, je, da celoten proces poteka v omejenem okolju, da bi zunanji svet zaščitili pred kakršno koli kontaminacijo.
Elektrarne je mogoče ohladiti in celo ustaviti hitro. (Vir: "Kako jedrska energija deluje?", UNAE.)
Prednosti
Jedrske elektrarne ne oddajajo toplogrednih plinov, za razliko od premoga in zemeljskega plina.
Ustvarjajo 0,5 delovna mesta za vsako megavatno uro (mWh) proizvedene električne energije. To je v primerjavi z 0,19 zaposlenimi v premogu, 0,05 zaposlenimi v plinskih elektrarnah in 0,05 v vetrni elektrarni. Edini drugi vir energije, ki ustvarja več delovnih mest / mWh, je sončna fotovoltaika, na 1,06 delovnih mest / mWh. (Vir: "Gospodarske koristi jedrske energije", Institut za jedrsko energijo, april 2014. )
Za desetletja je jedrska energija imela najcenejše operativne stroške. Na 1,87 centa / kWh (podatki za leto 2008) je 68 odstotkov stroškov premoga. Do nedavnega je bilo le 25 odstotkov stroškov zemeljskega plina.
Strah pred globalnim segrevanjem je zaviral nove gradnje elektrarn na premog. Posledično je od leta 1992 do leta 2005 zgradilo približno 270.000 megavatov novih energetskih elektrarn na plin. Tedaj se je zdelo, da imajo te naprave najmanjše naložbeno tveganje. Kot rezultat je na spletu prišlo le 14.000 MWe novih zmogljivosti za jedrsko in premogovno energijo. Pomagal je pri dvigovanju cen zemeljskega plina, prisiljevanju velikih industrijskih uporabnikov na morju in pritisku na stroške električne energije na plin do 10 centov / kWh.
Slabosti
Zaradi jedrske energije sta dve veliki ogroženosti zaradi radioaktivne narave njegovega vira goriva.
1. Nesreča v obratu lahko sprosti radioaktivni material v okolje kot plamen (oblak podobna tvorba) radioaktivnih plinov in delcev. Te delce nato vdihnejo ali zaužijejo ljudje in živali ali se nanesejo na tla. Delci so sestavljeni iz nestabilnih atomov, ki oddajajo presežne energije, imenovane sevanje, dokler ne postanejo stabilni. V majhnih odmerkih je sevanje neškodljivo. Čeprav po jedrskem zlomu veliki odmerki uničijo žive celice in lahko povzročijo mutacije, bolezni in smrti.
Potencialni vpliv jedrske krize je lahko katastrofalen, kot je razvidno iz Černobila in Fukushime , čeprav so možnosti takšnega incidenta redke. Edina jedrska nesreča v ZDA je bila na otoku Three Mile leta 1979, ko so radioaktivne gorivne palice delno stopile. Izpuščena je bila le majhna količina radioaktivnega plina. Merljivih učinkov na zdravje ni bilo. Kljub temu ni bilo zgrajenih novih jedrskih elektrarn že 30 let.
Skoraj tri milijone Američanov živijo v 10 milj od obratovalnice. V primeru nesreče tvegajo neposredno izpostavljenost sevanju. Če ste eden izmed teh ljudi, se pripravite na nesrečo.
2. Odstranjevanje jedrskih odpadkov je velika pomanjkljivost. Nizke ravni odpadkov izhajajo iz stika z jedrskim gorivom pri vsakodnevnih operacijah. Odloži se na kraju samem ali se pošlje v nizko stopnjo odpadkov v eni od 37 držav. (Vir: "Nizek nivo odpadkov", ameriška komisija za jedrsko regulacijo.)
Odpadki na visoki ravni sestavljajo izrabljeno gorivo. Za deaktiviranje potrebuje več sto tisoč let. Trenutno se na samih elektrarnah skladišči 70.000 ton tega goriva. (Vir: Faff in Fallout, The Economist, 29. avgust 2015.)
V Zakonu o politiki jedrskih odpadkov iz leta 1982 je Kongres povedal ameriški komisiji za jedrsko regulacijo, da načrtuje, gradi, upravlja in na koncu razgradi trajno geološko odlagališče za odstranjevanje odpadkov na visoki ravni v gori Yucca, Nevada.
Lokalni uradniki ne želijo nevarnosti v svoji državi. Odložili so svoj razvoj do leta 2013, ko je NRC dobil svoj primer v pritožbenem sodišču v ZDA. V letu 2015 je NRC zaključil oceno varnosti in začel delati na izjavi o vplivu na okolje. (Vir: "Odlaganje odpadkov na visoki ravni", Komisija za jedrsko regulacijo ZDA.)
Prihodnost ameriške jedrske energije
Letno povpraševanje po električni energiji v ZDA naj bi se do leta 2040 povečalo za 28 odstotkov. Z naraščajočimi cenami nafte in plina ter zaskrbljenostjo zaradi globalnega segrevanja je jedrska energija ponovno začela izgledati privlačna. Konec devetdesetih let se je jedrska energija obravnavala kot način za zmanjšanje odvisnosti od uvožene nafte in plina. Ta sprememba politike je utrla pot za znatno rast jedrske zmogljivosti.
Zakon o energetski politiki iz leta 2005 je zagotovil finančne spodbude za izgradnjo naprednih jedrskih elektrarn. Obstajale so tudi tri regulativne pobude, ki so olajšale:
- Poenoten postopek certifikacije certifikata.
- Določba za zgodnja dovoljenja za lokacijo.
- Združevanje gradbenih in obratovalnih licenčnih postopkov.
Od leta 2007 so podjetja zaprosila za 24 licenc za nove jedrske reaktorje. V izgradnji so štiri nove tovarne. Westinghouse gradi dva v Gruziji in dva v Južni Karolini. (Vir: "Westinghouse kupi jedrsko enoto CB & I," The Wall Street Journal, 29. oktober 2015)
Po drugi strani pa je frakcioniranje domačega olja iz skrilavca in zemeljskega plina omogočilo dostopnost plina do modernizacije starih jedrskih elektrarn. Kot rezultat, so se v zadnjih dveh letih zaključile štiri rastline. Ohranjanje starih jedrskih elektrarn več kot zgrajevanje novih plinskih rastlin. To je še dražje kot obnova starih premogovnih elektrarn na zemeljski plin.
Zato je prihodnost širitve jedrske energije v Ameriki odvisna od cen zemeljskega plina. Če se ponovno vzpenjajo in ostanejo visoko, pričakujte pozornost, da se vrnete na proizvodnjo jedrske energije. (Vir: "Drugi reaktor zapira in presega nove realnosti za ameriško jedrsko energijo", National Geographic, 1. januar 2015.)