Πυρηνική Ενέργεια έναντι Ορυκτών καυσίμων

Η πυρηνική ενέργεια προέρχεται από την ενέργεια που αποθηκεύεται στον πυρήνα (πυρήνας) ενός ατόμου. Αυτή η ενέργεια απελευθερώνεται μέσω σχάσης (διαχωρισμός ατόμων) ή σύντηξης (συγχώνευση ατόμων για σχηματισμό μεγαλύτερου ατόμου). Η ενέργεια που απελευθερώνεται μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Τα ορυκτά καύσιμα - που περιλαμβάνουν κυρίως άνθρακα, πετρέλαιο και φυσικό αέριο - καλύπτουν την πλειονότητα των ενεργειακών αναγκών σε όλο τον κόσμο. Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας είναι μια από τις κυριότερες χρήσεις των ορυκτών καυσίμων. Αλλά αυτός ο πόρος είναι περιορισμένος.

Η πυρηνική ενέργεια μπορεί να απελευθερωθεί χωρίζοντας ένα άτομο ουρανίου. Ο πυρήνας ενός ατόμου αποτελείται από πρωτόνια και νετρόνια. Όταν ο πυρήνας χωρίζεται, απελευθερώνει ενέργεια με τη μορφή θερμότητας. Ορισμένα νετρόνια απελευθερώνονται επίσης στη διάσπαση. Αυτά τα νετρόνια μπορεί να χωρίσουν άλλους πυρήνες, απελευθερώνοντας περισσότερη θερμότητα και νετρόνια. Αυτή η αλυσιδωτή αντίδραση ονομάζεται πυρηνική σχάση.

Τα ορυκτά καύσιμα σχηματίστηκαν από τα οργανικά υπολείμματα προϊστορικών φυτών και ζώων. Αυτά τα υπολείμματα, που είναι εκατομμύρια ετών, μετατράπηκαν από θερμότητα και πίεση στον φλοιό της γης σε καύσιμα που περιέχουν άνθρακα.

Τόσο οι σταθμοί παραγωγής πυρηνικών καυσίμων όσο και ορυκτών καυσίμων παράγουν ηλεκτρική ενέργεια με τον ίδιο τρόπο. Η θερμότητα που παράγεται σε αυτά τα φυτά χρησιμοποιείται για την παραγωγή ατμού. Αυτός ο ατμός οδηγεί μια τουρμπίνα, η οποία τροφοδοτεί μια γεννήτρια που μετατρέπει τη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια.

Η πυρηνική ενέργεια είναι καθαρότερη κατά την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η πυρηνική σχάση παρέχει ενέργεια χωρίς να απελευθερώνει αέρια θερμοκηπίου όπως το διοξείδιο του άνθρακα. Ωστόσο, οι πυρηνικοί σταθμοί παράγουν ραδιενεργά απόβλητα, ένας κρίσιμος παράγοντας κατά τη σύγκριση των ορυκτών καυσίμων με την πυρηνική ενέργεια.

Σε σύγκριση με την πυρηνική ενέργεια έναντι του άνθρακα, θεωρήστε ότι η καύση ορυκτών καυσίμων απελευθερώνει διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα. Στην πραγματικότητα, το 90% των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα από την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας στις Ηνωμένες Πολιτείες προέρχονται από σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με άνθρακα. Εκπέμπουν ρύπους όπως διοξείδιο του θείου, τοξικά μέταλλα, αρσενικό, κάδμιο και υδράργυρο.

Ένα σφαιρίδιο πυρηνικού καυσίμου ζυγίζει περίπου 0,1 ουγγιά (6 γραμμάρια). Ωστόσο, αυτό το απλό σφαιρίδιο αποδίδει την ποσότητα ενέργειας ισοδύναμη με αυτήν που παράγεται από έναν τόνο άνθρακα, 120 γαλόνια πετρελαίου ή 17.000 κυβικά πόδια φυσικού αερίου, καθιστώντας τα πυρηνικά καύσιμα πολύ πιο αποτελεσματικά από τα ορυκτά καύσιμα.

Επιπλέον, οι πυρηνικοί σταθμοί παραγωγής ενέργειας λειτουργούν πιο αξιόπιστα από άλλες εγκαταστάσεις παραγωγής ενέργειας. Το 2017, οι πυρηνικοί σταθμοί λειτούργησαν πλήρως με το 92% του χρόνου. Συγκριτικά, εξετάστε τους χρόνους λειτουργίας για άλλες πηγές παραγωγής ενέργειας: μονάδες άνθρακα (54%), μονάδες φυσικού αερίου (55%), ανεμογεννήτριες (37%) και ηλιακές εγκαταστάσεις (27%).

Το ουράνιο είναι μια από τις πιο άφθονες πηγές ενέργειας στη Γη. Το ουράνιο μπορεί να επανεπεξεργαστεί και να χρησιμοποιηθεί ξανά, ένα από τα πλεονεκτήματα της πυρηνικής ενέργειας έναντι των ορυκτών καυσίμων. Τα ορυκτά καύσιμα, από την άλλη πλευρά, δεν είναι ανανεώσιμα. Υπήρξε μια απότομη μείωση των αποθεμάτων ενέργειας λόγω της εξάρτησης των ανθρώπων από τα ορυκτά καύσιμα.

Το κόστος είναι σημαντικό όταν εξετάζουμε τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της πυρηνικής ενέργειας έναντι των ορυκτών καυσίμων. Ενώ το λειτουργικό κόστος για πυρηνικούς σταθμούς υπερβαίνει το κόστος άλλων πηγών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, το συνολικό κόστος είναι μικρότερο από το μεγαλύτερο μέρος. Το μέσο συνολικό κόστος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας περιλαμβάνει λειτουργίες, συντήρηση και καύσιμα. Το κόστος αναφέρεται σε ελαιοτριβεία ανά κιλοβατώρα, όπου ένας μύλος ισούται με 0,001 $ ή το ένα δέκατο του αμερικάνικου σεντ.

Το μέσο συνολικό κόστος σε ελαιοτριβεία ανά κιλοβατώρα που αναφέρεται για το 2017 είναι, κατά σειρά αυξανόμενου κόστους, 10,29 για υδροηλεκτρική ενέργεια (συμπεριλαμβανομένης τόσο της συμβατικής υδροηλεκτρικής όσο και της αντλούμενης αποθήκευσης υδροηλεκτρικές μονάδες), 24,38 για πυρηνική ενέργεια, 31,76 για αεριοστρόβιλο και μικρής κλίμακας (ορίζεται ως αεριοστρόβιλος, εσωτερική καύση, φωτοβολταϊκά ή ηλιακά και αιολικά) και 35.41 για ορυκτό ατμό φυτά.

Οι πηγές ορυκτών καυσίμων μειώνονται σταδιακά, οδηγώντας σε πιθανή παγκόσμια έλλειψη ενέργειας. Οι πυρηνικοί σταθμοί παρέχουν ήδη ενέργεια σε τριάντα πολιτείες. Με δύο νέα εργοστάσια εγκεκριμένα και περίπου 18 αιτήσεις για κατασκευή νέων εργοστασίων υπό εξέταση από τις Η.Π.Α. Πυρηνική κανονιστική επιτροπή το 2018, οι πυρηνικοί σταθμοί παραγωγής ενέργειας ενδέχεται να καλύψουν αυτήν την ενεργειακή ανάγκη στις Ηνωμένες Πολιτείες.