Energia jądrowa pochodzi z energii zmagazynowanej w jądrze (rdzeniu) atomu. Energia ta jest uwalniana przez rozszczepienie (rozszczepienie atomów) lub fuzję (łączenie atomów w większy atom). Uwolniona energia może być wykorzystana do wytwarzania energii elektrycznej.
Paliwa kopalne – które obejmują głównie węgiel, ropa i gaz ziemny – zaspokajają większość potrzeb energetycznych na całym świecie. Wytwarzanie energii elektrycznej jest jednym z głównych zastosowań paliw kopalnych. Ale ten zasób jest ograniczony.
Generuje prąd
Energia jądrowa może zostać uwolniona przez rozszczepienie atomu uranu. Jądro atomu składa się z protonów i neutronów. Kiedy jądro rozpada się, uwalnia energię w postaci ciepła. Niektóre neutrony są również uwalniane podczas podziału. Te neutrony mogą rozszczepiać inne jądra, uwalniając więcej ciepła i neutronów. Ta reakcja łańcuchowa nazywana jest rozszczepieniem jądrowym.
Paliwa kopalne powstały z organicznych szczątków prehistorycznych roślin i zwierząt. Te szczątki, które mają miliony lat, zostały przekształcone przez ciepło i ciśnienie w skorupie ziemskiej w paliwa zawierające węgiel.
Elektrownie jądrowe i na paliwa kopalne wytwarzają energię elektryczną w ten sam sposób. Ciepło wytwarzane w tych zakładach jest wykorzystywane do wytwarzania pary. Para ta napędza turbinę, która napędza generator, który przekształca energię mechaniczną w energię elektryczną.
Emisje: energia jądrowa a energia węglowa
Energia jądrowa jest czystsza podczas wytwarzania energii elektrycznej. Rozszczepienie jądrowe dostarcza energii bez uwalniania gazów cieplarnianych, takich jak dwutlenek węgla. Jednak elektrownie jądrowe wytwarzają odpady radioaktywne, co jest kluczowym czynnikiem przy porównywaniu paliw kopalnych z zanieczyszczeniem energii jądrowej.
W porównaniu z energią jądrową i węglową należy jednak wziąć pod uwagę, że spalanie paliw kopalnych uwalnia dwutlenek węgla do atmosfery. W rzeczywistości 90 procent emisji dwutlenku węgla z wytwarzania energii elektrycznej w Stanach Zjednoczonych pochodzi z elektrowni opalanych węglem. Emitują zanieczyszczenia takie jak dwutlenek siarki, toksyczne metale, arsen, kadm i rtęć.
Wydajność i niezawodność
Pastylka paliwa jądrowego waży około 6 gramów. Jednak ten pojedynczy pellet daje ilość energii równą energii wytworzonej przez tonę węgla, 120 galonów ropy naftowej lub 17 000 stóp sześciennych gazu ziemnego, dzięki czemu paliwo jądrowe jest znacznie wydajniejsze niż paliwo kopalne paliwa.
Ponadto elektrownie jądrowe działają bardziej niezawodnie niż inne elektrownie. W 2017 roku elektrownie jądrowe pracowały z pełną mocą przez 92% czasu. Dla porównania rozważ czasy pracy dla innych źródeł wytwarzania energii: elektrowni węglowych (54%), elektrowni gazowych (55%), generatorów wiatrowych (37%) i elektrowni słonecznych (27%).
Dostępność zasobów
Uran jest jednym z najbogatszych źródeł energii na Ziemi. Uran można ponownie przetworzyć i ponownie wykorzystać, co jest jedną z przewag energii jądrowej nad paliwami kopalnymi. Z drugiej strony paliwa kopalne są nieodnawialne. Nastąpił gwałtowny spadek rezerw energii z powodu uzależnienia ludzi od paliw kopalnych.
Koszty: energia jądrowa a paliwa kopalne
Koszt jest ważny przy rozważaniu zalet i wad energii jądrowej w porównaniu z paliwami kopalnymi. Podczas gdy koszty operacyjne elektrowni jądrowych przewyższają koszty innych źródeł wytwarzających energię elektryczną, całkowity koszt jest niższy niż większość. Średni całkowity koszt wytwarzania energii elektrycznej obejmuje operacje, konserwację i paliwa. Koszty są podawane w młynach na kilowatogodzinę, gdzie jeden młyn równa się 0,001 dolara lub jednej dziesiątej centa amerykańskiego.
Średnie łączne koszty w młynach na kilowatogodzinę zgłoszone za 2017 r. wynoszą, zgodnie z rosnącymi kosztami, 10,29 dla energii hydroelektrycznej (w tym zarówno konwencjonalnej elektrowni wodnej, jak i elektrowni szczytowo-pompowej elektrownie wodne), 24,38 w przypadku energii jądrowej, 31,76 w przypadku turbiny gazowej i małej skali (określanej jako turbina gazowa, elektrownie spalania wewnętrznego, fotowoltaika lub elektrownie słoneczne i wiatrowe) oraz 35,41 w przypadku pary kopalnej rośliny.
Przyszłość wytwarzania energii
Źródła paliw kopalnych stopniowo się kurczą, co prowadzi do potencjalnego globalnego niedoboru energii. Elektrownie jądrowe już dostarczają energię w trzydziestu stanach. Po zatwierdzeniu dwóch nowych zakładów i około 18 wnioskach o budowę nowych zakładów rozważanych przez USA. Komisja Dozoru Jądrowego w 2018 r. elektrownie jądrowe mogą zaspokoić to zapotrzebowanie na energię w Stanach Zjednoczonych.