Ядрената енергия идва от енергията, съхранявана в ядрото (ядрото) на атома. Тази енергия се освобождава чрез делене (разделяне на атоми) или синтез (сливане на атоми, за да се образува по-голям атом). Освободената енергия може да се използва за генериране на електричество.
Изкопаемите горива - които основно включват въглища, нефт и природен газ - запълват по-голямата част от енергийните нужди по света. Производството на електроенергия е едно от преобладаващите приложения на изкопаемите горива. Но този ресурс е ограничен.
Производство на електричество
Ядрената енергия може да се освободи чрез разделяне на уранов атом. Ядрото на атома е изградено от протони и неутрони. Когато ядрото се разделя, то освобождава енергия под формата на топлина. Някои неутрони също се отделят при разделянето. Тези неутрони могат да разделят други ядра, освобождавайки повече топлина и неутрони. Тази верижна реакция се нарича ядрено делене.
Изкопаемите горива са се образували от органичните останки на праисторически растения и животни. Тези останки, които са на милиони години, са превърнати от топлина и налягане в земната кора в горива, съдържащи въглерод.
И електроцентралите за ядрени, и за изкопаеми горива произвеждат електричество по един и същи начин. Топлината, генерирана в тези инсталации, се използва за генериране на пара. Тази пара задвижва турбина, която захранва генератор, който преобразува механичната енергия в електрическа.
Емисии: Ядрена енергия срещу въглища
Ядрената енергия е по-чиста, докато генерира електричество. Ядреното делене осигурява енергия, без да се отделят парникови газове като въглероден диоксид. Ядрените централи обаче генерират радиоактивни отпадъци, което е критичен фактор при сравняване на замърсяването с изкопаеми горива.
При сравнение на ядрената енергия и въглищата обаче, имайте предвид, че изгарянето на изкопаеми горива отделя въглероден диоксид в атмосферата. Всъщност 90% от въглеродните емисии от производството на електроенергия в САЩ идват от електроцентрали, работещи с въглища. Те отделят замърсители като серен диоксид, токсични метали, арсен, кадмий и живак.
Ефективност и надеждност
Гранула от ядрено гориво тежи приблизително 0,1 грама (6 грама). Тази единична гранула обаче дава количеството енергия, еквивалентно на енергията, генерирана от тон въглища, 120 галона петрол или 17 000 кубически фута природен газ, което прави ядреното гориво много по-ефективно от изкопаемите горива.
Освен това ядрените централи работят по-надеждно от другите съоръжения за производство на електроенергия. През 2017 г. атомните централи работеха с пълен капацитет 92% от времето. За сравнение, разгледайте работното време за други енергийни източници: въглищни централи (54%), централи за природен газ (55%), вятърни генератори (37%) и слънчеви централи (27%).
Наличност на ресурси
Уранът е един от най-разпространените енергийни източници на Земята. Уранът може да бъде преработен и използван отново, едно от предимствата на ядрената енергия пред изкопаемите горива. От друга страна, изкопаемите горива са невъзобновяеми. Наблюдава се рязък спад в енергийните резерви поради зависимостта на хората от изкопаеми горива.
Разходи: Ядрена енергия срещу изкопаеми горива
Разходите са важни, когато се разглеждат плюсовете и минусите на ядрената енергия срещу изкопаемите горива. Докато експлоатационните разходи за атомните електроцентрали надвишават разходите за други енергийни източници, общите разходи са по-ниски от повечето. Средните общи разходи за производство на електроенергия включват операции, поддръжка и горива. Разходите се отчитат в мелници за киловатчас, където една мелница се равнява на 0,001 долара или една десета от американския цент.
Средните общи разходи в мелници за киловатчас, отчетени за 2017 г., са в съответствие с нарастващите разходи 10,29 за водноелектрическа енергия (включително както конвенционалната водноелектрическа, така и помпеното съхранение водноелектрически централи), 24,38 за ядрена енергия, 31,76 за газова турбина и малък мащаб (дефинирани като газова турбина, вътрешно горене, фотоволтаични или слънчеви и вятърни централи) и 35,41 за изкопаеми пара растения.
Бъдещето на производството на енергия
Източниците на изкопаеми горива постепенно намаляват, което води до потенциален глобален недостиг на енергия. Ядрените централи вече осигуряват енергия в тридесет държави. С одобрени две нови заводи и около 18 заявления за изграждане на нови заводи, които се разглеждат от САЩ Комисията за ядрено регулиране през 2018 г., атомните електроцентрали може да задоволят тази енергийна нужда в САЩ.