Je li nuklearna snaga SAD odgovor na klimatske promjene?
(Podaci iz SAD-a nisu iz 2014. godine. Najnovije brojke nisu dostupne.)
Vodstvo Ujedinjenog Kraljevstva došlo je iz njegove povijesne uloge kao pionir razvoja nuklearne elektrane. Prvi komercijalni reaktor za vodu pod tlakom, Yankee Rowe, započeo je 1960. i radio do 1992. godine (Izvor: "Nuklearna energija u SAD-u", Svjetska nuklearna udruga, travanj 2017.)
Nuklearne elektrane
U tridesetak država postoji 99 operativnih nuklearnih elektrana. Većina se nalazi istočno od rijeke Mississippi (vidi kartu). One proizvode oko 40 do 50 milijardi dolara svake prodaje električne energije i stvaraju više od 100.000 radnih mjesta. Svaki dolar koji potroši prosječni reaktor stvara 1,87 dolara u američkoj ekonomiji. (Izvor: "Gospodarske koristi nuklearne energije", Institut za nuklearnu energiju, travanj 2014.)
Američke nuklearne elektrane u 2016. godini ostvarile su 19,7 posto od 4.079 trilijuna kWh ukupne proizvodne električne energije u SAD-u. To je drugo za ugljen (30 posto) i prirodni plin (34 posto).
Veća je od hidroelektrana (6,5 posto) i drugih alternativnih izvora, uključujući vjetroelektrane (8,4 posto).
Na istraživačkim sveučilištima postoji i 36 reaktora za testiranje (vidi kartu). Koriste se za stvaranje malih količina zračenja za pokuse. Ovo je mjesto gdje znanstvenici proučavaju neutrone i druge subatomske čestice, ispituju automobilske i medicinske komponente i nauče kako bolje liječiti rak.
(Izvor: "Pozadina na istraživačkim i testnim reaktorima", NRC, 18. kolovoza 2011.)
Kako radi nuklearna energija?
Sve elektrane zagrijavaju vodu za proizvodnju pare koja pretvara generator da stvara električnu energiju. U nuklearnim elektranama, to je para proizvedena toplinom dobivenom iz nuklearne fisije. To je kad se atom raspodjeljuje, oslobađajući ogromne količine energije u obliku topline.
Uran 235 se koristi kao gorivo jer se lako raspada kada se sudaraju s neutronom. Kad se to dogodi, neutroni iz samog urana počinju sudarati s drugim atomima. Time počinje lančana reakcija. Zato su nuklearne bombe toliko snažne.
U nuklearnom generatoru, lančanu reakciju kontrolira se posebnim štapovima koji bezopasno apsorbiraju višak neutrona. Te upravljačke šipke smještene su pored šipki za gorivo, koje sadrže pelete goriva urana. Preko 200 tih šipki grupirano je u ono što je poznato kao sklop goriva. Kada inženjeri žele usporiti proces, oni smanjuju više upravljačkih šipki u sklop. Kad žele više vrućine, podižu štapove. (Izvor: "Kako nuklearna postrojenja rade?" Duke Energy.)
Sjedinjene Države imaju dvije vrste nuklearnih elektrana. Postoji 65 reaktora s vodom pod pritiskom i 34 reaktora kipuće vode.
Razlikuju se kako se toplina prenosi iz reaktora na generator.
Reaktori s vodom pod tlakom koriste visoki tlak kako bi voda u reaktoru bila vruća. To omogućuje da se zagrije na super-visoke razine. Toplina se zatim prenosi kroz cijevi u odvojenu posudu vode u generatoru. To stvara paru koja pokreće električnu turbinu. Voda iz reaktora se zatim vraća da se zagrije. Para iz turbine se hladi u kondenzatoru. Dobivena voda se vraća natrag u generator pare. Ovdje je animirana verzija reaktora s vodom pod tlakom.
S druge strane, reaktori za kipuće vode koriste kipuću vodu kako bi izravno stvorili paru za pogon generatora. Evo animirane inačice reaktora kipuće vode.
Ono što je najvažnije jest da se cijeli proces odvija u zatvorenom okruženju kako bi zaštitio vanjski svijet od bilo kakve kontaminacije.
Snage se mogu ohladiti, pa čak i brzo zaustaviti. (Izvor: "Kako djeluje nuklearna energija?", UNAE.)
prednosti
Nuklearne elektrane ne emitiraju stakleničke plinove, za razliku od ugljena i prirodnog plina.
Oni stvaraju 0,5 radnih mjesta za svaki megawatt sat (mWh) proizvedene električne energije. To je u usporedbi s 0,19 radnih mjesta u ugljenu, 0,05 radnih mjesta u plinskim pogonima i 0,05 u vjetroelektranama. Jedini drugi izvor energije koji stvara više radnih mjesta / MWh je solarni fotonaponski sustav, na 1.06 radnih mjesta / mWh. (Izvor: "Gospodarske koristi nuklearne energije", Institut za nuklearnu energiju, travanj 2014. )
Desetljećima je nuklearna energija imala najjeftinije operativne troškove. Na 1,87 centa / kWh (2008. godine), to je 68 posto troška ugljena. I do nedavno, to je samo 25 posto troškova prirodnog plina.
Strah o globalnom zatopljenju spriječio je novu izgradnju elektrana na ugljen. Kao rezultat toga, od 1992. do 2005. godine izgrađeno je oko 270.000 megavata energija novih plinskih elektrana. U to vrijeme, čini se da te biljke imaju najmanji rizik ulaganja. Kao rezultat toga, samo 14.000 MWe novih nuklearnih i ugljenovih kapaciteta došao online. To je pomoglo povećati cijene prirodnog plina, prisiljavajući velike industrijske korisnike u offshore i gurajući plinovite troškove električne energije prema 10 centi / kWh.
Nedostaci
Postoje dva ogromna nedostatka nuklearne energije, zahvaljujući radioaktivnoj prirodi izvora goriva.
1. Nesreća na postrojenju može otpuštati radioaktivni materijal u okoliš kao plima (oblika poput oblaka) radioaktivnih plinova i čestica. Ove čestice onda se inhaliraju ili progutaju ljudi i životinje ili se talože na tlu. Čestice se sastoje od nestabilnih atoma koji daju viška energije, zvano zračenje, dok ne postanu stabilni. U malim dozama zračenje je bezopasno. Ipak, nakon nuklearnog topljenja, velike doze uništavaju žive stanice i mogu uzrokovati mutacije, bolesti i smrt.
Potencijalni učinak nuklearnog taljenja može biti katastrofalan, kako se vidi u Černobilu i Fukushimi , iako su šanse za takvo događanje rijetke. Jedina američka nuklearna katastrofa bila je na otoku Three Mile 1979. godine kada su šipke radioaktivnog goriva djelomično rastopljene. Samo je mala količina radioaktivnog plina ispuštena. Nije bilo mjerljivih zdravstvenih učinaka. Ipak, nijedna nova nuklearna elektrana nije izgrađena već 30 godina.
Gotovo tri milijuna Amerikanaca živi unutar 10 milja od operativnog postrojenja. U slučaju nezgode mogu rizik od izravnog izlaganja zračenju. Ako ste jedan od tih ljudi, evo kako se pripremiti za nesreću.
2. Zbrinjavanje nuklearnog otpada je veliki nedostatak. Otpad niskog stupnja dolazi od kontakta s nuklearnim gorivom u svakodnevnom radu. Odlaže se na licu mjesta ili se šalje u objekt za otpad na niskoj razini u jednoj od 37 država. (Izvor: "Niska razina otpada", Američka nuklearna regulatorna komisija.)
Visok stupanj otpada sastoji se od istrošenog goriva. Potrebno je stotine tisuća godina da se deaktiviraju. U ovom trenutku 70.000 tona goriva pohranjuje se u samim elektranama. (Izvor: "Faff i Fallout", The Economist, 29. kolovoza 2015.)
U Zakonu o nuklearnom otpadu iz 1982. godine, Kongres je priopćio američkoj Komisiji za nuklearnu regulaciju da dizajnira, konstruira, djeluje i na kraju odbaci stalni geološki odlagalište za zbrinjavanje otpada na visokoj razini u planini Yucca u Nevadi.
Lokalni dužnosnici ne žele opasnost u njihovoj državi. Odgodili su svoj razvoj do 2013. godine kada je NRC osvojio svoj slučaj u američkom žalbenom sudu. U 2015. godini NRC je završio procjenu sigurnosti i počeo raditi na Izvedbi o utjecaju na okoliš. (Izvor: "Visok razina odlaganja otpada", Američka nuklearna regulatorna komisija.)
Budućnost nuklearne energije u SAD-u
Godišnja potražnja za električnom energijom SAD-a predviđa se porast od 28 posto do 2040. godine. S rastućim cijenama nafte i plina i zabrinutost zbog globalnog zatopljenja, nuklearna energija ponovno je izgledala atraktivno. Krajem 1990-ih nuklearna se energija promatrala kao način smanjenja ovisnosti o uvozu nafte i plina. Ova promjena politike utrošila je put značajnom rastu nuklearnog kapaciteta.
Zakon o energetskoj politici iz 2005. godine osigurava financijske poticaje za izgradnju naprednih nuklearnih elektrana. Bilo je i tri regulatorne inicijative koje su olakšale put:
- Moderan proces certifikacije dizajna.
- Odredba za rano odobrenje gradilišta.
- Kombinacija procesa izgradnje i upravljanja dozvolom.
Od 2007. godine tvrtke su zatražile 24 dozvole za nove nuklearne reaktore. Postoje četiri nova postrojenja u izgradnji. Westinghouse gradi dvije u Gruziji i dvije u Južnoj Karolini. (Izvor: "Westinghouse kupuje CB & I's nuklearnu jedinicu", The Wall Street Journal, 29. listopada 2015.)
S druge strane, uklanjanje domaćeg ulja od škrpjela i prirodnog plina učinilo je plin kao pristupačnu alternativu modernizaciji starih nuklearnih elektrana. Kao posljedica toga, u posljednje su dvije godine zatvorene četiri postrojenja. Držanje starih nuklearnih elektrana košta više od izgradnje novih plinskih postrojenja. Još je skuplji od obnove starih elektrana na ugljen prirodnom plinu.
Stoga, budućnost širenja nuklearne energije u Americi ovisi o cijenama prirodnog plina. Ako ustanu i ostanu visoki, očekujem pozornost da se vrate u proizvodnju nuklearne energije. (Izvor: "Drugi reaktor zatvara, precizira novu stvarnost za američku nuklearnu energiju", National Geographic, 1. siječnja 2015.)