Er US kjarnorku svarið við loftslagsbreytingum?
(Non-US tölur eru frá 2014. Nýjustu tölur eru ekki tiltækar.)
Forysta Sameinuðu þjóðanna kom frá sögulegu hlutverkinu sem frumkvöðull í kjarnorkuþróun. Fyrsti verslunarþrýstingur vatnsreitunnar, Yankee Rowe, hófst árið 1960 og starfaði til 1992. (Heimild: "Nuclear Power in the USA," World Nuclear Association, apríl 2017.)
Kjarnorkustöðvar
Það eru 99 starfandi kjarnorkuver í þrjátíu ríkjum. Flestir eru staðsettir austur af Mississippi River (sjá kort). Þeir mynda um 40 til 50 milljarða króna í raforkusölu og búa til yfir 100.000 störf. Sérhvert dollara sem meðaltali reactor eykur er 1,87 Bandaríkjadal í bandaríska hagkerfinu. (Heimild: "Efnahagslegan kjarnorkuorka," Nuclear Energy Institute, apríl 2014.)
US kjarnorkuver mynda 19,7 prósent af 4,079 milljörðum kWh af heildarframleiðslu í Bandaríkjunum árið 2016. Það var annað en kol (30 prósent) og jarðgas (34 prósent).
Það er meiri en vatnsaflsvirkni (6,5 prósent) og aðrar aðrar heimildir, þar á meðal vindorku (8,4 prósent).
Það eru einnig 36 prófunarviðbrögð við rannsóknarháskóla (sjá kort). Þeir eru notaðir til að búa til lítið magn af geislun fyrir tilraunir. Þetta er þar sem vísindamenn kynna nifteindir og aðrar undirflokkar agnir, skoða bíla- og læknisfræðilega hluti og læra hvernig best sé að meðhöndla krabbamein.
(Heimild: "Bakgrunni á rannsóknum og prófunarstýringum," NRC, 18. ágúst 2011.)
Hvernig virkar kjarnavopn?
Allir virkjanir hita vatn til að framleiða gufu, sem breytir rafall til að búa til raforku. Í kjarnorkuverum er þessi gufa gerð af hitanum sem myndast af kjarnaefnum. Það er þegar atóm er skipt og losar gríðarlega mikið af orku í formi hita.
Uran 235 er notað sem eldsneyti vegna þess að það brotnar auðveldlega í sundur þegar það hrynur með nifteind. Þegar það gerist, byrja nifteindirnar úr úran sjálfir að rekast með öðrum atómum þess. Þetta byrjar keðjuverkun. Þess vegna eru kjarnorkusprengjur svo öflugar.
Í kjarnorkuframleiðslu er keðjuverkunin stjórnað af sérstökum stöngum sem gleypa umfram nifteindir skaðlaust. Þessir stýringar eru staðsettir við hliðina á eldsneyti stangir, sem innihalda uran eldsneyti kögglar. Yfir 200 af þessum stöfum eru flokkuð í það sem er þekkt sem eldsneytissamkoma. Þegar verkfræðingar vilja hægja á ferlinu læri þeir fleiri stjórnstöngir í samsetningu. Þegar þeir vilja meiri hita, hækka þau stengurnar. (Heimild: "Hvernig virkar kjarnorkuver?". Duke Energy.)
Bandaríkin hafa tvær tegundir kjarnorkuvera. Það eru 65 þrýstivatnsviðbrögð og 34 sjóðandi vatnsviðbrögð.
Þeir eru mismunandi í því hvernig hita er flutt frá reactor til rafallarinnar.
Þrýstivatnsviðbrögð nota háan þrýsting til að halda vatni í reactornum frá sjóðandi. Þetta gerir það kleift að hita í ofarlega háum stigum. Hitinn er síðan fluttur í gegnum pípa í sérstaka ílát af vatni í rafallnum. Það skapar gufu sem rekur raforkuhverfið. Vatnið frá hvarfanum kemur síðan aftur til að endurnýta. Gufan frá hverflinum er kæld í eimsvala. Vatnið sem myndast er send aftur til gufugjafans. Hér er animated útgáfa af þrýstibúnaði.
Sjóðandi vatnsviðbrögð á hinn bóginn, notaðu sjóðandi vatn til að búa til gufuna til að keyra rafallinn. Hér er animated útgáfa af sjóðandi vatni reactor.
Það sem skiptir mestu máli er að allt ferlið fer fram í lokuðu umhverfi til að vernda veröldina gegn mengun.
Virkjanirnar geta verið kólnar og jafnvel hættir fljótlega. (Heimild: "Hvernig virkar kjarnorkuorka?", UNAE.)
Kostir
Kjarnorkuver gefa frá sér engin gróðurhúsalofttegundir, ólíkt kolum og jarðgasi.
Þeir búa til 0,5 störf fyrir hverja megawatt klukkustund (mWh) rafmagnsframleiðslu. Þetta er í samanburði við 0,19 störf í kolum, 0,05 störf í gaseldsneyti og 0,05 í vindorku. Eina aðra orkugjafinn sem skapar fleiri störf / mWh er sól ljósvökva, við 1,06 störf / mWh. (Heimild: "Efnahagslegan kjarnorkuorka," Nuclear Energy Institute, apríl 2014. )
Í áratugi hefur kjarnorku haft ódýrasta rekstrarkostnað. Á 1,87 sent / kWh (2008 tölur) er það 68 prósent af kostnaði við kol. Og þar til nýlega var það aðeins 25 prósent af kostnaði við jarðgas.
Ótti um hlýnun jarðar hindraði nýbyggingu koleldsneyttra virkjana. Þar af leiðandi, frá 1992 til 2005, voru um 270.000 megavött af enerfy nýrra gaseldsneytisvirkjana byggð. Á þeim tíma virtust þessar plöntur hafa lægstu fjárfestingaráhættu. Þar af leiðandi komu aðeins 14.000 MWe af nýjum kjarnorkuvopnum og kolumótum á netinu. Það hjálpaði til að hækka verð á náttúrulegum gasi, þvinga stóra iðnaðarnotendur til landsins og ýta á gaseldsneyti til 10 sent / kWh.
Ókostir
Það eru tvær stórar ókostir við kjarnorku, þökk sé geislavirka eðli eldsneytisgjafans.
1. Slys á álverinu gæti sleppt geislavirkum efnum í umhverfið sem plume (skýjað myndun) geislavirkra lofttegunda og agna. Þessar agnir eru síðan innönduð eða inntaka af fólki og dýrum eða afhent á jörðinni. Ögnin eru samsett úr óstöðugum atómum sem gefa af sér of mikið orku, sem kallast geislun, þar til þau verða stöðugar. Í litlum skömmtum er geislun skaðlaus. Eftir kjarnorku bráðnun eyðileggja stóra skammta lifandi frumur og geta valdið stökkbreytingum, veikindum og dauða.
Hugsanleg áhrif kjarnorkufjölgun geta verið skelfilegar, eins og sést í Chernobyl og Fukushima , þó að líkurnar á slíkum atvikum séu sjaldgæfar. Eina bandaríska kjarnorkuvopnin var á þremur Mile Island árið 1979 þegar geislavirkir eldsneytistöðvarnir smeltu að hluta. Aðeins lítið magn af geislavirku gasi var sleppt. Það voru engar mælanleg heilsuáhrif. Engu að síður voru engar nýjar kjarnorkuver byggð í 30 ár.
Næstum þrjár milljónir Bandaríkjamanna búa innan 10 mílna frá rekstri álversins. Þeir hætta á beinum geislun vegna slyss. Ef þú ert einn af þeim, hér er hvernig á að undirbúa sig fyrir slys.
2. Förgun kjarnorkuúrgangs er mikil ókostur. Lítið úrgangur kemur frá snertingu við kjarnorkueldsneyti í daglegu starfi. Það er fargað á staðnum eða er sent á lágmarksviðmiðunarstöð í einum af 37 ríkjum. (Heimild: "Low Level Waste," US Nuclear Regulatory Commission.)
Hávaxið úrgangur samanstendur af eytt eldsneyti. Það tekur hundruð þúsunda ára að slökkva á. Í augnablikinu eru 70.000 tonn af þessu eldsneyti geymd á virkjunum sjálfum. (Heimild: "Faff og Fallout," The Economist, 29. ágúst 2015.)
Í lögum um kjarnorkuvopn frá 1982, sagði Congress að bandarískum kjarnorkuvopnunarsamningi að hanna, reisa, reka og endanlega loka varanlegum jarðfræðilegum geymsluhúsnæði til ráðstöfunar á hávaxnu úrgangi í Yucca Mountain í Nevada.
Staðbundnar embættismenn vilja ekki hættuna í ríki sínu. Þeir seinkuðu þróun sína til ársins 2013 þegar NRC vann málið í US Court of Appeal. Árið 2015 lék Ríkisendurskoðun öryggismat og byrjaði að vinna að umhverfisáhrifum. (Heimild: "Eyðing á háum stigum úrgangs", US Nuclear Regulatory Commission.)
Framtíð Bandaríkjanna kjarnorku
Áætlað er að árleg raforkuframboð Bandaríkjanna hækki um 28 prósent árið 2040. Með hækkandi olíu- og gasverði og áhyggjum af hnattrænni hlýnun hefur kjarnorku byrjað að líta aðlaðandi aftur. Í lok 1990, kjarnorku var talin leið til að draga úr ósjálfstæði á innfluttu olíu og gasi. Þessi stefnabreyting bannaði veg fyrir verulegan vöxt í kjarnorkuvopn.
Orkumálastefnan frá 2005 veitti fjárhagslega hvatningu til byggingar háþróaðra kjarnorkuvera. Það voru einnig þrjár reglur sem létta leið:
- A straumlínulagað hönnun vottun ferli.
- Ákvæði um snemma leyfisveitingu.
- Sameining byggingar og starfsleyfisferlis.
Frá árinu 2007 hafa fyrirtæki sótt um 24 leyfi fyrir nýjum kjarnakljúfum. Það eru fjórar nýjar plöntur í smíðum. Westinghouse er að byggja tvær í Georgíu og tveir í Suður-Karólínu. (Heimild: "Westinghouse Buys CB & I's Nuclear Unit," The Wall Street Journal, 29. október 2015)
Á hinn bóginn hefur fracking af innlendum skópolíu og jarðgasi gert gas viðráðanlegt val til að nútímavæða gömlu kjarnorkuver. Þess vegna hafa fjórar plöntur lokað á síðustu tveimur árum. Að halda gömlum kjarnorkuverum rekur kostnað meira en að byggja upp nýtt gaseldsneyti. Það er jafnvel dýrara en að endurnýja gömlu koleldsneyti til jarðgas.
Þess vegna er framtíð vaxandi kjarnorku í Ameríku háð verð á jarðgasi. Ef þeir rísa aftur og vera hátt, búast við athygli að snúa aftur til kjarnorkuvopna. (Heimild: "Önnur Reactor lokar, punctuating New Reality fyrir US Nuclear Power," National Geographic, 1. janúar 2015.)