พลังงานนิวเคลียร์เทียบกับ เชื้อเพลิงฟอสซิล

พลังงานนิวเคลียร์มาจากพลังงานที่เก็บไว้ในนิวเคลียส (แกนกลาง) ของอะตอม พลังงานนี้ถูกปลดปล่อยออกมาทางฟิชชัน (การแยกอะตอม) หรือการหลอมรวม พลังงานที่ปล่อยออกมาสามารถนำไปใช้ผลิตไฟฟ้าได้

เชื้อเพลิงฟอสซิล ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยถ่านหิน น้ำมัน และก๊าซธรรมชาติ จะช่วยเติมเต็มความต้องการด้านพลังงานส่วนใหญ่ทั่วโลก การผลิตไฟฟ้าเป็นหนึ่งในการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นหลัก แต่ทรัพยากรนี้มีจำกัด

พลังงานนิวเคลียร์สามารถปล่อยออกมาได้โดยการแยกอะตอมของยูเรเนียม นิวเคลียสของอะตอมประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน เมื่อนิวเคลียสแตกตัว มันจะปล่อยพลังงานออกมาในรูปของความร้อน นิวตรอนบางตัวก็ถูกปล่อยออกมาในส่วนแยกเช่นกัน นิวตรอนเหล่านี้อาจแยกนิวเคลียสอื่น ปล่อยความร้อนและนิวตรอนออกมามากขึ้น ปฏิกิริยาลูกโซ่นี้เรียกว่านิวเคลียร์ฟิชชัน

เชื้อเพลิงฟอสซิลถูกสร้างขึ้นจากซากอินทรีย์ของพืชและสัตว์ยุคก่อนประวัติศาสตร์ ซากเหล่านี้ซึ่งมีอายุหลายล้านปีถูกเปลี่ยนโดยความร้อนและแรงดันในเปลือกโลกให้เป็นเชื้อเพลิงที่มีคาร์บอน

ทั้งโรงไฟฟ้านิวเคลียร์และเชื้อเพลิงฟอสซิลผลิตไฟฟ้าในลักษณะเดียวกัน ความร้อนที่เกิดจากพืชเหล่านี้ใช้ในการผลิตไอน้ำ ไอน้ำนี้ขับเคลื่อนกังหันซึ่งให้พลังงานแก่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่แปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า

พลังงานนิวเคลียร์นั้นสะอาดกว่าในขณะที่ผลิตกระแสไฟฟ้า นิวเคลียร์ฟิชชันให้พลังงานโดยไม่ปล่อยก๊าซเรือนกระจก เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ อย่างไรก็ตาม โรงไฟฟ้านิวเคลียร์สร้างกากกัมมันตภาพรังสี ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญเมื่อเปรียบเทียบเชื้อเพลิงฟอสซิลกับมลพิษของพลังงานนิวเคลียร์

อย่างไรก็ตาม ในการเปรียบเทียบพลังงานนิวเคลียร์และถ่านหิน ให้พิจารณาว่าการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลจะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศ อันที่จริง 90 เปอร์เซ็นต์ของการปล่อยคาร์บอนจากการผลิตไฟฟ้าในสหรัฐอเมริกามาจากโรงไฟฟ้าถ่านหิน พวกมันปล่อยมลพิษ เช่น ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ โลหะที่เป็นพิษ สารหนู แคดเมียม และปรอท

เชื้อเพลิงนิวเคลียร์หนึ่งเม็ดมีน้ำหนักประมาณ 0.1 ออนซ์ (6 กรัม) อย่างไรก็ตาม เม็ดเดี่ยวนั้นให้ปริมาณพลังงานเทียบเท่ากับถ่านหินที่ผลิตได้เป็นตัน 120 แกลลอนน้ำมันหรือก๊าซธรรมชาติ 17,000 ลูกบาศก์ฟุต ทำให้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์มีประสิทธิภาพมากกว่าฟอสซิล เชื้อเพลิง

นอกจากนี้ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ยังทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือมากกว่าโรงผลิตไฟฟ้าอื่นๆ ในปี 2560 โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทำงานเต็มประสิทธิภาพ 92% ของเวลาทั้งหมด สำหรับการเปรียบเทียบ ให้พิจารณาเวลาทำงานของแหล่งผลิตพลังงานอื่นๆ: โรงถ่านหิน (54%) โรงผลิตก๊าซธรรมชาติ (55%) เครื่องกำเนิดลม (37%) และโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ (27%)

ยูเรเนียมเป็นหนึ่งในแหล่งพลังงานที่มีมากที่สุดในโลก ยูเรเนียมสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้อีกครั้ง ข้อดีอย่างหนึ่งของพลังงานนิวเคลียร์เหนือเชื้อเพลิงฟอสซิล ในทางกลับกัน เชื้อเพลิงฟอสซิลไม่สามารถหมุนเวียนได้ ปริมาณสำรองพลังงานลดลงอย่างมากเนื่องจากการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลของผู้คน

ต้นทุนมีความสำคัญเมื่อพิจารณาถึงข้อดีและข้อเสียของพลังงานนิวเคลียร์และเชื้อเพลิงฟอสซิล แม้ว่าค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์จะสูงกว่าต้นทุนของแหล่งพลังงานที่ผลิตไฟฟ้าอื่นๆ แต่ต้นทุนทั้งหมดก็น้อยกว่าส่วนใหญ่ ต้นทุนการผลิตไฟฟ้าทั้งหมดโดยเฉลี่ยรวมถึงการดำเนินงาน การบำรุงรักษา และเชื้อเพลิง ค่าใช้จ่ายจะรายงานเป็นหน่วยโรงต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมง โดยหนึ่งโรงสีมีค่าเท่ากับ 0.001 ดอลลาร์สหรัฐฯ หรือหนึ่งในสิบของเซ็นต์สหรัฐ

ต้นทุนรวมโดยเฉลี่ยในโรงสีต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมงที่รายงานในปี 2560 เรียงตามต้นทุนที่เพิ่มขึ้น 10.29 สำหรับไฟฟ้าพลังน้ำ (รวมถึงทั้งไฟฟ้าพลังน้ำทั่วไปและการจัดเก็บแบบปั๊ม โรงไฟฟ้าพลังน้ำ), 24.38 สำหรับพลังงานนิวเคลียร์, 31.76 สำหรับกังหันก๊าซและขนาดเล็ก (หมายถึงกังหันก๊าซ, การเผาไหม้ภายใน, เซลล์แสงอาทิตย์หรือพลังงานแสงอาทิตย์และลม) และ 35.41 สำหรับไอน้ำฟอสซิล พืช

แหล่งเชื้อเพลิงฟอสซิลค่อยๆ ลดลง นำไปสู่การขาดแคลนพลังงานทั่วโลก โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ให้พลังงานแล้วในสามสิบรัฐ ด้วยโรงงานแห่งใหม่ 2 แห่งที่ได้รับการอนุมัติและ 18 คำขอเพื่อสร้างโรงงานใหม่ภายใต้การพิจารณาของสหรัฐฯ คณะกรรมการกำกับกิจการพลังงานนิวเคลียร์ในปี 2561 โรงไฟฟ้านิวเคลียร์อาจเติมเต็มความต้องการพลังงานในสหรัฐอเมริกา