Kernenergie komt van de energie die is opgeslagen in de kern (kern) van een atoom. Deze energie komt vrij door splijting (atomen splitsen) of fusie (samensmelting van atomen tot een groter atoom). De vrijkomende energie kan worden gebruikt om elektriciteit op te wekken.
Fossiele brandstoffen, waaronder voornamelijk kolen, olie en aardgas, voorzien in de meeste energiebehoeften over de hele wereld. Opwekking van elektriciteit is een van de belangrijkste toepassingen van fossiele brandstoffen. Maar deze bron is beperkt.
Elektriciteit opwekken
Kernenergie kan vrijkomen door een uraniumatoom te splitsen. De kern van een atoom bestaat uit protonen en neutronen. Wanneer de kern splitst, komt er energie vrij in de vorm van warmte. Bij de splitsing komen ook enkele neutronen vrij. Deze neutronen kunnen andere kernen splitsen, waardoor meer warmte en neutronen vrijkomen. Deze kettingreactie wordt kernsplijting genoemd.
Fossiele brandstoffen werden gevormd uit de organische resten van prehistorische planten en dieren. Deze overblijfselen, die miljoenen jaren oud zijn, werden door hitte en druk in de aardkorst omgezet in koolstofhoudende brandstoffen.
Zowel kerncentrales als fossiele brandstoffen produceren op dezelfde manier elektriciteit. De warmte die in deze installaties wordt gegenereerd, wordt gebruikt om stoom op te wekken. Deze stoom drijft een turbine aan, die een generator aandrijft die mechanische energie omzet in elektrische energie.
Emissies: kernenergie versus kolenstroom
Kernenergie is schoner bij het opwekken van elektriciteit. Kernsplijting levert energie zonder uitstoot van broeikasgassen zoals koolstofdioxide. Kerncentrales genereren echter radioactief afval, een kritische factor bij het vergelijken van fossiele brandstoffen met kernenergievervuiling.
Houd er bij een vergelijking van kernenergie versus steenkool echter rekening mee dat de verbranding van fossiele brandstoffen koolstofdioxide in de atmosfeer afgeeft. In feite is 90 procent van de koolstofemissies van elektriciteitsopwekking in de Verenigde Staten afkomstig van kolencentrales. Ze stoten verontreinigende stoffen uit zoals zwaveldioxide, giftige metalen, arseen, cadmium en kwik.
Efficiëntie en betrouwbaarheid
Een korrel kernbrandstof weegt ongeveer 0,1 ounce (6 gram). Die enkele pellet levert echter de hoeveelheid energie op die gelijk is aan die van een ton steenkool, 120 gallons olie of 17.000 kubieke voet aardgas, waardoor nucleaire brandstof veel efficiënter is dan fossiel brandstoffen.
Bovendien werken kerncentrales betrouwbaarder dan andere elektriciteitscentrales. In 2017 draaiden kerncentrales 92% van de tijd op volle capaciteit. Bekijk ter vergelijking de bedrijfstijden voor andere energieopwekkende bronnen: kolencentrales (54%), aardgascentrales (55%), windgeneratoren (37%) en zonne-energiecentrales (27%).
Beschikbaarheid van bronnen
Uranium is een van de meest voorkomende energiebronnen op aarde. Uranium kan worden opgewerkt en opnieuw gebruikt, een van de voordelen van kernenergie ten opzichte van fossiele brandstoffen. Fossiele brandstoffen daarentegen zijn niet hernieuwbaar. De energiereserves zijn sterk afgenomen door de afhankelijkheid van mensen van fossiele brandstoffen.
Kosten: kernenergie versus fossiele brandstoffen
Kosten zijn belangrijk bij het overwegen van de voor- en nadelen van kernenergie versus fossiele brandstoffen. Hoewel de bedrijfskosten voor kerncentrales hoger zijn dan de kosten van andere elektriciteitsopwekkingsbronnen, zijn de totale kosten lager dan bij de meeste. De gemiddelde totale kosten van elektriciteitsopwekking zijn inclusief exploitatie, onderhoud en brandstoffen. De kosten worden gerapporteerd in molens per kilowattuur, waarbij één molen gelijk is aan $ 0,001 of een tiende van een Amerikaanse cent.
De gemiddelde totale kosten in molens per kilowattuur gerapporteerd voor 2017 zijn, in volgorde van stijgende kosten, 10,29 voor waterkrachtcentrales (inclusief conventionele waterkrachtcentrales en pompaccumulatie). waterkrachtcentrales), 24,38 voor kernenergie, 31,76 voor gasturbine en kleinschalige (gedefinieerd als gasturbine, interne verbranding, fotovoltaïsche of zonne- en windcentrales) en 35,41 voor fossiele stoom planten.
Toekomst van energieopwekking
De bronnen van fossiele brandstoffen nemen geleidelijk af, wat leidt tot een potentiële wereldwijde schaarste aan energie. Kerncentrales leveren al energie in dertig staten. Met twee goedgekeurde nieuwe fabrieken en ongeveer 18 aanvragen om nieuwe fabrieken te bouwen die door de V.S. Nuclear Regulatory Commission in 2018, kerncentrales kunnen in die energiebehoefte in de Verenigde Staten voorzien.