L'energia nucleare deriva dall'energia immagazzinata nel nucleo (nucleo) di un atomo. Questa energia viene rilasciata attraverso la fissione (scissione degli atomi) o la fusione (fusione di atomi per formare un atomo più grande). L'energia rilasciata può essere utilizzata per generare elettricità.
I combustibili fossili, che includono principalmente carbone, petrolio e gas naturale, soddisfano la maggior parte del fabbisogno energetico in tutto il mondo. La produzione di elettricità è uno degli usi predominanti dei combustibili fossili. Ma questa risorsa è limitata.
Generazione di elettricità
L'energia nucleare può essere rilasciata dividendo un atomo di uranio. Il nucleo di un atomo è formato da protoni e neutroni. Quando il nucleo si divide, rilascia energia sotto forma di calore. Alcuni neutroni vengono rilasciati anche nella scissione. Questi neutroni potrebbero dividere altri nuclei, rilasciando più calore e neutroni. Questa reazione a catena è chiamata fissione nucleare.
I combustibili fossili si sono formati dai resti organici di piante e animali preistorici. Questi resti, che hanno milioni di anni, sono stati convertiti dal calore e dalla pressione nella crosta terrestre in combustibili contenenti carbonio.
Sia le centrali nucleari che quelle fossili producono elettricità allo stesso modo. Il calore generato in questi impianti viene utilizzato per generare vapore. Questo vapore aziona una turbina, che alimenta un generatore che converte l'energia meccanica in energia elettrica.
Emissioni: nucleare vs carbone
L'energia nucleare è più pulita durante la generazione di elettricità. La fissione nucleare fornisce energia senza rilasciare gas serra come l'anidride carbonica. Tuttavia, le centrali nucleari generano rifiuti radioattivi, un fattore critico quando si confrontano i combustibili fossili con l'inquinamento dell'energia nucleare.
In un confronto tra energia nucleare e carbone, tuttavia, si consideri che la combustione di combustibili fossili rilascia anidride carbonica nell'atmosfera. In effetti, il 90% delle emissioni di carbonio dalla produzione di elettricità negli Stati Uniti proviene da centrali elettriche a carbone. Emettono sostanze inquinanti come anidride solforosa, metalli tossici, arsenico, cadmio e mercurio.
Efficienza e affidabilità
Un pellet di combustibile nucleare pesa circa 0,1 once (6 grammi). Tuttavia, quel singolo pellet produce la quantità di energia equivalente a quella generata da una tonnellata di carbone, 120 galloni di petrolio o 17.000 piedi cubi di gas naturale, rendendo il combustibile nucleare molto più efficiente del fossile combustibili.
Inoltre, le centrali nucleari funzionano in modo più affidabile rispetto ad altri impianti di generazione di energia. Nel 2017, le centrali nucleari hanno funzionato a pieno regime il 92% del tempo. Per confronto, considerare i tempi di funzionamento per altre fonti di produzione di energia: centrali a carbone (54%), impianti a gas naturale (55%), generatori eolici (37%) e impianti solari (27%).
Disponibilità di risorse
L'uranio è una delle fonti energetiche più abbondanti sulla Terra. L'uranio può essere riprocessato e riutilizzato, uno dei vantaggi dell'energia nucleare rispetto ai combustibili fossili. I combustibili fossili, invece, non sono rinnovabili. C'è stato un forte calo delle riserve energetiche a causa della dipendenza delle persone dai combustibili fossili.
Costi: energia nucleare vs combustibili fossili
Il costo è importante quando si considerano i pro ei contro dell'energia nucleare rispetto ai combustibili fossili. Mentre i costi operativi per le centrali nucleari superano il costo di altre fonti di energia elettrica, il costo totale è inferiore alla maggior parte. Il costo medio totale della produzione di energia elettrica include operazioni, manutenzione e combustibili. I costi sono riportati in mill per kilowattora, dove un mill equivale a $ 0,001 o un decimo di un centesimo degli Stati Uniti.
I costi totali medi in mulini per chilowattora riportati per il 2017 sono, in ordine di costo crescente, 10,29 per l'energia idroelettrica (includendo sia l'idroelettrico convenzionale che l'accumulo di pompaggio centrali idroelettriche), 24,38 per il nucleare, 31,76 per turbine a gas e di piccola scala (definite come turbine a gas, a combustione interna, fotovoltaiche o solari ed eoliche) e 35,41 per il vapore fossile impianti.
Il futuro della generazione di energia
Le fonti di combustibili fossili stanno gradualmente diminuendo, portando a una potenziale scarsità globale di energia. Le centrali nucleari forniscono già energia in trenta stati. Con due nuovi impianti approvati e circa 18 domande per costruire nuovi impianti allo studio da parte degli Stati Uniti. Nuclear Regulatory Commission nel 2018, le centrali nucleari potrebbero soddisfare tale fabbisogno energetico negli Stati Uniti.