Nuklearna energija dolazi iz energije pohranjene u jezgri (jezgri) atoma. Ova se energija oslobađa cijepanjem (cijepanjem atoma) ili fuzijom (spajanjem atoma da bi se stvorio veći atom). Oslobođena energija može se koristiti za proizvodnju električne energije.
Fosilna goriva - koja uglavnom uključuju ugljen, naftu i prirodni plin - ispunjavaju većinu energetskih potreba širom svijeta. Proizvodnja električne energije jedna je od dominantnih primjena fosilnih goriva. Ali ovaj je resurs ograničen.
Proizvodnja električne energije
Nuklearna energija može se osloboditi cijepanjem atoma urana. Jezgra atoma građena je od protona i neutrona. Kad se jezgra podijeli, ona oslobađa energiju u obliku topline. U cijepanju se oslobađaju i neki neutroni. Ti neutroni mogu podijeliti druge jezgre, oslobađajući više topline i neutrona. Ova lančana reakcija naziva se nuklearna fisija.
Fosilna goriva nastala su od organskih ostataka pretpovijesnih biljaka i životinja. Ovi ostaci stari milijuni godina toplinom i pritiskom u zemljinoj kori pretvoreni su u goriva koja sadrže ugljik.
Nuklearne elektrane i elektrane na fosilna goriva proizvode električnu energiju na isti način. Toplina koja se stvara u tim postrojenjima koristi se za stvaranje pare. Ova para pokreće turbinu koja napaja generator koji mehaničku energiju pretvara u električnu.
Emisije: Nuklearna energija vs ugljena
Nuklearna energija je čišća dok proizvodi električnu energiju. Nuklearna fisija daje energiju bez oslobađanja stakleničkih plinova poput ugljičnog dioksida. Međutim, nuklearne elektrane generiraju radioaktivni otpad, presudan čimbenik u usporedbi sa zagađenjem fosilnim gorivom.
Međutim, u usporedbi nuklearne energije i ugljena, uzmite u obzir da sagorijevanje fosilnih goriva oslobađa ugljični dioksid u atmosferu. Zapravo, 90 posto emisija ugljika od proizvodnje električne energije u Sjedinjenim Državama dolazi iz elektrana na ugljen. Oni emitiraju onečišćujuće tvari poput sumpornog dioksida, otrovnih metala, arsena, kadmija i žive.
Učinkovitost i pouzdanost
Kuglica nuklearnog goriva teška je približno 6 grama. Međutim, taj pojedinačni pelet daje količinu energije ekvivalentnu onoj koju generira tona ugljena, 120 galona nafte ili 17.000 kubičnih metara prirodnog plina, što nuklearno gorivo čini mnogo učinkovitijim od fosilnih goriva.
Uz to, nuklearne elektrane rade pouzdanije od ostalih postrojenja za proizvodnju električne energije. U 2017. godini nuklearke su radile punim kapacitetom 92% vremena. Za usporedbu, uzmite u obzir radna vremena ostalih izvora energije: postrojenja na ugljen (54%), postrojenja na prirodni plin (55%), vjetrogeneratori (37%) i solarna postrojenja (27%).
Dostupnost resursa
Uran je jedan od najzastupljenijih izvora energije na Zemlji. Uran se može preraditi i ponovno koristiti, što je jedna od prednosti nuklearne energije u odnosu na fosilna goriva. S druge strane, fosilna goriva su neobnovljiva. Došlo je do naglog pada zaliha energije zbog ovisnosti ljudi o fosilnim gorivima.
Troškovi: Nuklearna energija u odnosu na fosilna goriva
Trošak je važan pri razmatranju prednosti i nedostataka nuklearne energije u odnosu na fosilna goriva. Iako operativni troškovi nuklearnih elektrana premašuju troškove ostalih izvora električne energije, ukupni su troškovi manji od većine. Prosječni ukupni troškovi proizvodnje električne energije uključuju rad, održavanje i goriva. Troškovi se prijavljuju u mlinima po kilovat-satu, gdje jedan mlin iznosi 0,001 američkog dolara ili jednu desetinu američkog centa.
Prosječni ukupni troškovi u mlinima po kilovat-satu prijavljeni za 2017. godinu su, u cilju povećanja troškova, 10,29 za hidroelektričnu energiju (uključujući i konvencionalnu hidroelektričnu i crpnu bazu hidroelektrane), 24,38 za nuklearnu energiju, 31,76 za plinsku turbinu i male razmjere (definirano kao plinska turbina, s unutarnjim izgaranjem, fotonaponske ili solarne i vjetroelektrane) i 35,41 za fosilnu paru bilje.
Budućnost proizvodnje energije
Izvori fosilnih goriva postupno opadaju, što dovodi do potencijalne globalne nestašice energije. Nuklearne elektrane već pružaju energiju u trideset država. S odobrenjem dva nova postrojenja i oko 18 zahtjeva za izgradnju novih postrojenja u razmatranju u SAD-u Nuklearne regulatorne komisije u 2018. godini, nuklearne elektrane mogu ispuniti tu potrebu za energijom u Sjedinjenim Državama.