A energia nuclear vem da energia armazenada no núcleo (núcleo) de um átomo. Essa energia é liberada por meio de fissão (divisão de átomos) ou fusão (fusão de átomos para formar um átomo maior). A energia liberada pode ser utilizada para gerar eletricidade.
Os combustíveis fósseis - que incluem principalmente carvão, petróleo e gás natural - atendem à maioria das necessidades de energia em todo o mundo. A geração de eletricidade é um dos usos predominantes dos combustíveis fósseis. Mas esse recurso é limitado.
Gerando eletricidade
A energia nuclear pode ser liberada pela divisão de um átomo de urânio. O núcleo de um átomo é feito de prótons e nêutrons. Quando o núcleo se divide, ele libera energia na forma de calor. Alguns nêutrons também são liberados na divisão. Esses nêutrons podem dividir outros núcleos, liberando mais calor e nêutrons. Essa reação em cadeia é chamada de fissão nuclear.
Os combustíveis fósseis foram formados a partir de restos orgânicos de plantas e animais pré-históricos. Esses restos, que têm milhões de anos, foram convertidos pelo calor e pela pressão na crosta terrestre em combustíveis contendo carbono.
Ambas as usinas nucleares e de combustível fóssil produzem eletricidade da mesma maneira. O calor gerado nessas usinas é usado para gerar vapor. Esse vapor aciona uma turbina, que aciona um gerador que converte energia mecânica em energia elétrica.
Emissões: energia nuclear x energia do carvão
A energia nuclear é mais limpa ao gerar eletricidade. A fissão nuclear fornece energia sem liberar gases de efeito estufa, como o dióxido de carbono. No entanto, as usinas nucleares geram lixo radioativo, um fator crítico ao fazer uma comparação entre combustível fóssil e poluição por energia nuclear.
Em uma comparação entre energia nuclear e energia de carvão, entretanto, considere que a combustão de combustíveis fósseis libera dióxido de carbono na atmosfera. Na verdade, 90% das emissões de carbono da geração de eletricidade nos Estados Unidos vêm de usinas movidas a carvão. Eles emitem poluentes como dióxido de enxofre, metais tóxicos, arsênico, cádmio e mercúrio.
Eficiência e confiabilidade
Uma pelota de combustível nuclear pesa aproximadamente 0,1 onça (6 gramas). No entanto, essa única pelota produz a quantidade de energia equivalente à gerada por uma tonelada de carvão, 120 galões de petróleo ou 17.000 pés cúbicos de gás natural, tornando o combustível nuclear muito mais eficiente do que o fóssil combustíveis.
Além disso, as usinas nucleares operam de forma mais confiável do que outras instalações de geração de energia. Em 2017, as usinas nucleares funcionaram a plena capacidade 92% do tempo. Para efeito de comparação, considere os tempos de operação para outras fontes de geração de energia: usinas a carvão (54%), usinas a gás natural (55%), geradores eólicos (37%) e usinas solares (27%).
Disponibilidade de recursos
O urânio é uma das fontes de energia mais abundantes da Terra. O urânio pode ser reprocessado e usado novamente, uma das vantagens da energia nuclear sobre os combustíveis fósseis. Os combustíveis fósseis, por outro lado, não são renováveis. Houve um declínio acentuado nas reservas de energia devido à dependência das pessoas dos combustíveis fósseis.
Custos: Energia Nuclear x Combustíveis Fósseis
O custo é importante quando se considera os prós e os contras da energia nuclear versus os combustíveis fósseis. Embora os custos operacionais das usinas nucleares excedam o custo de outras fontes de geração de eletricidade, o custo total é menor do que o da maioria. O custo total médio de geração de eletricidade inclui operação, manutenção e combustíveis. Os custos são relatados em moinhos por quilowatt-hora, onde um moinho equivale a $ 0,001 ou um décimo de um centavo dos EUA.
Os custos totais médios em usinas por quilowatt-hora relatados para 2017 são, em ordem crescente de custo, 10,29 para energia hidrelétrica (incluindo hidrelétrica convencional e armazenamento bombeado hidrelétricas), 24,38 para energia nuclear, 31,76 para turbina a gás e pequena escala (definida como turbina a gás, combustão interna, fotovoltaica ou solar e eólica) e 35,41 para vapor fóssil plantas.
Futuro da geração de energia
As fontes de combustível fóssil estão diminuindo gradualmente, levando a uma potencial escassez global de energia. As usinas nucleares já fornecem energia em trinta estados. Com duas novas fábricas aprovadas e cerca de 18 pedidos de construção de novas fábricas em consideração pelos EUA Nuclear Regulatory Commission em 2018, as usinas nucleares podem atender a essa necessidade de energia nos Estados Unidos.