Ydinenergia tulee atomin ytimeen (ytimeen) varastoidusta energiasta. Tämä energia vapautuu halkeamisen (atomien halkaisu) tai fuusion (atomien yhdistäminen muodostaen suuremman atomin) kautta. Vapautunutta energiaa voidaan käyttää sähkön tuottamiseen.
Fossiiliset polttoaineet - jotka sisältävät pääasiassa hiiltä, öljyä ja maakaasua - täyttävät suurimman osan energiantarpeesta ympäri maailmaa. Sähkön tuotanto on yksi fossiilisten polttoaineiden pääasiallisista käyttötarkoituksista. Mutta tämä resurssi on rajallinen.
Sähkön tuottaminen
Ydinenergiaa voidaan vapauttaa jakamalla uraaniatomi. Atomin ydin on valmistettu protoneista ja neutronista. Kun ydin jakautuu, se vapauttaa energiaa lämmön muodossa. Jotkut neutronit vapautuvat myös jakautumisessa. Nämä neutronit saattavat jakaa muita ytimiä vapauttamalla enemmän lämpöä ja neutroneja. Tätä ketjureaktiota kutsutaan ydinfissioksi.
Fossiilisia polttoaineita muodostui esihistoriallisten kasvien ja eläinten orgaanisista jäännöksistä. Nämä miljoonien vuosien ikäiset jäännökset muutettiin maankuoren lämmön ja paineen avulla hiilipitoisiksi polttoaineiksi.
Sekä ydinvoimalat että fossiiliset polttoaineet tuottavat sähköä samalla tavalla. Näissä laitoksissa syntyvä lämpö käytetään höyryn tuottamiseen. Tämä höyry ajaa turbiinia, joka käyttää generaattoria, joka muuntaa mekaanisen energian sähköenergiaksi.
Päästöt: Ydinvoima vs. hiilivoima
Ydinenergia on puhtaampaa, kun se tuottaa sähköä. Ydinfissio tuottaa energiaa päästämättä kasvihuonekaasuja, kuten hiilidioksidia. Ydinvoimalaitokset tuottavat kuitenkin radioaktiivista jätettä, mikä on kriittinen tekijä verrattaessa fossiilista polttoainetta ydinvoiman pilaantumiseen.
Harkitse kuitenkin ydinvoiman ja hiilivoiman vertailussa, että fossiilisten polttoaineiden palaminen vapauttaa hiilidioksidia ilmakehään. Itse asiassa 90 prosenttia Yhdysvaltain sähköntuotannon hiilipäästöistä tulee hiilivoimalaitoksista. Ne päästävät epäpuhtauksia, kuten rikkidioksidia, myrkyllisiä metalleja, arseenia, kadmiumia ja elohopeaa.
Tehokkuus ja luotettavuus
Pelletti ydinpolttoainetta painaa noin 0,1 unssia (6 grammaa). Tämä yksittäinen pelletti tuottaa kuitenkin energiamäärän, joka vastaa tonnia hiiltä, 120 gallonaa öljyä tai 17000 kuutiometriä maakaasua, mikä tekee ydinpolttoaineesta paljon tehokkaampaa kuin fossiili polttoaineet.
Lisäksi ydinvoimalat toimivat luotettavammin kuin muut sähköntuotantolaitokset. Vuonna 2017 ydinvoimalat työskentelivät täydellä kapasiteetilla 92% ajasta. Vertailun vuoksi harkitse muiden energiantuotantolähteiden toiminta-aikoja: kivihiilivoimalaitoksia (54%), maakaasulaitoksia (55%), tuuligeneraattoreita (37%) ja aurinkovoimaloita (27%).
Resurssien saatavuus
Uraani on yksi maapallon yleisimmistä energialähteistä. Uraani voidaan käsitellä uudelleen ja käyttää uudelleen, mikä on yksi ydinenergian eduista fossiilisiin polttoaineisiin nähden. Fossiiliset polttoaineet taas eivät ole uusiutuvia. Energiavarastot ovat laskeneet jyrkästi ihmisten riippuvuuden vuoksi fossiilisista polttoaineista.
Kustannukset: Ydinenergia vs. fossiiliset polttoaineet
Kustannukset ovat tärkeitä, kun tarkastellaan ydinenergian ja fossiilisten polttoaineiden etuja ja haittoja. Ydinvoimalaitosten käyttökustannukset ylittävät muiden sähköntuotantolähteiden kustannukset, mutta kokonaiskustannukset ovat pienempiä kuin useimmat. Keskimääräiset sähköntuotannon kokonaiskustannukset sisältävät toiminnan, kunnossapidon ja polttoaineet. Kustannukset ilmoitetaan tehtaina kilowattituntia kohti, jolloin yksi mylly on 0,001 dollaria tai kymmenesosa Yhdysvaltain sentistä.
Vuonna 2017 ilmoitetut keskimääräiset kokonaiskustannukset milloina kilowattituntia kohti ovat kasvavien kustannusten järjestyksessä 10,29 vesivoimalle (sisältäen sekä tavanomaisen vesivoiman että pumppausvaraston) vesivoimalat), 24,38 ydinvoimalalle, 31,76 kaasuturbiinille ja pienille mittakaavoille (määritelty kaasuturbiiniksi, polttomoottoriksi, aurinko- tai aurinko- ja tuulivoimalaitoksiksi) ja 35,41 fossiiliselle höyrylle kasveja.
Energiantuotannon tulevaisuus
Fossiilisten polttoaineiden lähteet vähenevät vähitellen, mikä johtaa maailmanlaajuiseen energian niukkuuteen. Ydinvoimalaitokset tuottavat energiaa jo 30 maassa. Kahden uuden laitoksen hyväksynnällä ja noin 18 hakemuksella uusien laitosten rakentamiseksi Yhdysvaltojen harkittavaksi Nuclear Regulatory Commission vuonna 2018, ydinvoimalat voivat täyttää kyseisen energiantarpeen Yhdysvalloissa.