Nükleer Enerji: Nasıl Çalışır, Artıları, Eksileri, Etkisi

Amerika Birleşik Devletleri dünyanın en büyük nükleer gücü üreticisidir. 2016'da 805 milyar kilovat saat (kWh) elektrik üretti. Bu, dünya çapında üretilen 2 trilyon kWh'lık nükleer gücün yüzde 30'undan fazlasını oluşturuyor. Rusya (169.1 milyar kWh), Güney Kore (149.2 milyar kWh), Çin (123.8 milyar kWh) ve Kanada (98.6 milyar kWh) olmak üzere ikinci en büyük üreticidir (418 milyar kWh) .

(Birleşik Devletler dışında kalan rakamlar 2014'ten. Son rakamlar kullanılamıyor.)

Birleşik Devletin liderliği, nükleer enerji gelişiminin öncüsü olarak tarihi rolünden geldi. İlk ticari basınçlı su reaktörü Yankee Rowe, 1960 yılında faaliyete geçti ve 1992 yılına kadar faaliyet gösterdi. (Kaynak: "ABD'de Nükleer Enerji," Dünya Nükleer Birliği, Nisan 2017)

Nükleer Enerji Santralleri

Otuz devlette 99 işletme nükleer enerji santrali bulunmaktadır. Çoğu, Mississippi Nehri'nin doğusunda yer alır (bkz. Harita). Her biri elektrik satışlarında yaklaşık 40-50 milyar dolar oluştururlar ve 100'ün üzerinde 000 iş yaratırlar. Ortalama reaktör tarafından harcanan her dolar 1 dolar üretir. 87 ABD ekonomisinde. (Kaynak: "Nükleer Enerjinin Ekonomik Faydaları", Nükleer Enerji Enstitüsü, Nisan 2014)

3'ten büyük ->

u. S. nükleer enerji santralleri, 2016 yılında 4.900 trilyon kWh toplam ABD elektrik üretiminin yüzde 19.7'sini oluşturmuştur. Kömür (yüzde 30) ve doğalgazdan (yüzde 34) ikincisiydi.

Hidroelektrik (yüzde 6,5) ve rüzgar enerjisi (yüzde 8,4) dahil olmak üzere diğer alternatif kaynaklardan daha büyüktür.

Araştırma üniversitelerinde 36 test reaktörü bulunmaktadır (bkz. Harita). Deneyler için az miktarda radyasyon oluşturmak için kullanılırlar. Burada bilim adamları nötronları ve diğer atom altı parçacıkları inceliyor, otomotiv ve tıbbi bileşenleri inceliyor ve kanseri daha iyi nasıl tedavi edebileceklerini öğreniyorlar.

(Kaynak: "Araştırma ve Test Reaktörleri Arka Planı" NRC, 18 Ağustos 2011).

Nükleer Güç Nasıl Çalışır?

Tüm elektrik santralleri, jeneratörü elektrik üretmek üzere döndüren buhar üretmek için suyu ısıtıyor. Nükleer güç istasyonlarında buhar, nükleer fisyontan üretilen ısı ile üretilir. Bir atom bölündüğünde, ısı şeklinde muazzam miktarda enerji salınır.

Uranium 235 yakıt olarak kullanılır, çünkü bir nötron ile çarpıştığında kolayca parçalanır. Bu gerçekleştiğinde, uranyumdan gelen nötronlar, diğer atomlarıyla çarpışmaya başlar. Bu bir zincirleme reaksiyon başlatır. Bu nedenle nükleer bombalar çok güçlüdür.

Nükleer jeneratörde, zincir reaksiyonu aşırı nötronları zararsız biçimde emen özel çubuklar tarafından kontrol edilir. Bu kontrol çubukları, uranyum yakıt pelletleri içeren yakıt çubuklarının yanına yerleştirilir.Bu çubukların 200'den fazlası bir yakıt grubu olarak bilinir. Mühendisler süreci yavaşlatmak istediğinde, daha fazla kontrol çubuklarını derlemeye düşürürler. Daha fazla sıcağa ihtiyaç duyduklarında çubukları kaldırıyorlar. (Kaynak: "Nükleer Santraller Nasıl Çalışır?" Duke Energy.)

Birleşik Devletlerin iki tür nükleer enerji santrali vardır. 65 adet basınçlı su reaktörü ve 34 adet kaynar su reaktörü bulunmaktadır.

Termin reaktörden jeneratöre nasıl aktarıldığı konusunda farklılık gösterirler.

Basınçlı su reaktörleri, reaktördeki suyun kaynaması için yüksek basınç uygularlar. Bu, süper yüksek seviyelere kadar ısınmasını sağlar. Isı daha sonra borulardan jeneratördeki ayrı bir su kabına aktarılır. Elektrik türbini yönlendiren buharı yaratır. Reaktörden çıkan su daha sonra tekrar ısıtılmak üzere geri döner. Türbelden gelen buhar bir yoğunlaştırıcıda soğutulur. Ortaya çıkan su buhar jeneratörüne gönderilir. İşte basınçlı su reaktörünün animasyonlu bir versiyonu.

Öte yandan kaynar su reaktörleri, doğrudan jeneratörü çalıştırmak için buhar oluşturmak için kaynar su kullanın. İşte kaynar su reaktörünün animasyonlu bir versiyonu.

En önemlisi, tüm sürecin, dış dünyayı kirlenmeden korumak için içerilen bir ortamda gerçekleşmesi.

Enerji santralleri soğutulabilir ve hatta çabucak durdurulabilir.

Avantajlar

Nükleer enerji santralleri, kömür ve doğalgazdan farklı olarak herhangi bir sera gazı yaymıyorlar (Kaynak: "Nükleer Enerji Nasıl Çalışır").

Üretilen her megawatt saat (mWh) elektrik için 0,5 iş yaratıyorlar. Bu, kömür 0,19 iş, 0,05 gaz yakıtlı bitkiler ve 0,05 rüzgar enerjisi ile karşılaştırılmıştır. Daha fazla iş / mWh yaratan diğer tek güç kaynağı güneş fotovoltaik, saat 06.06 iştirak / mWh. (Kaynak: "Nükleer Enerjinin Ekonomik Faydaları", Nükleer Enerji Enstitüsü, Nisan 2014) On yıllardır, en düşük işletme maliyeti nükleer enerjiye sahipti. 1,87 cent / kWh'de (2008 rakamları), kömür maliyetinin yüzde 68'i. Ve yakın zamana kadar, doğal gazın maliyetinin sadece yüzde 25'i kaldı.

Küresel ısınmayla ilgili endişeler kömürle çalışan elektrik santrallerinin yeni inşa edilmesini engelledi. Sonuç olarak, 1992'den 2005'e kadar, yeni gazla çalışan santrallerin yaklaşık 270, 000 megawatt'lık enerji üretildi. O zamanlar, bu bitkiler en düşük yatırım riskine sahip görünüyordu. Sonuç olarak, yalnızca 14.000 MWe yeni nükleer ve kömürle çalışan kapasite çevrimiçi hale geldi. Büyük endüstriyel kullanıcıları denizlere zorlayarak doğal gaz fiyatlarının yükselmesine yardımcı oldu ve gazla çalışan elektrik maliyetlerini 10 sent / kWh'ye çıkardı.

Dezavantajları

Yakıt kaynağının radyoaktif niteliği sayesinde nükleer güç için iki büyük dezavantaj vardır.

1.

bitkisindeki bir kaza, radyoaktif maddeleri çevreye, radyoaktif gazların ve parçacıkların sisli (bulut benzeri bir oluşumu) olarak serbest bırakabilir. Bu parçacıklar daha sonra insanlar veya hayvanlar tarafından inhale edilir veya yutulur veya yere bırakılır.Parçacıklar, kararlı hale gelene kadar aşırı enerjiyi radyasyon olarak adlandıran dengesiz atomlardan oluşur. Düşük dozlarda, radyasyon zararsızdır. Nükleer bir erime sonrasında büyük dozlar canlı hücreleri yok eder ve mutasyonlar, hastalıklar ve ölümlere neden olabilir. Çernobil ve Fukushima'da görüldüğü gibi, bir nükleer patlamanın olası etkisi, böyle bir olay meydana gelme şansı nadiren de olsa felaket olabilir. Sadece ABD'nin nükleer felaketi, radyoaktif yakıt çubuklarının kısmen eridiği 1979'da Three Mile Adası'nda gerçekleşti. Sadece az miktarda radyoaktif gaz çıktı. Ölçülebilen sağlık etkileri yoktu. Bununla birlikte, 30 yıldır hiçbir yeni nükleer santral inşa edilmedi.

Neredeyse üç milyon Amerikalı bir işletim tesisinden 10 mil uzakta yaşıyor. Bir kaza durumunda doğrudan radyasyona maruz kalma riskini taşırlar. Bu insanlardan biriyseniz, kazaya nasıl hazırlanacağınız aşağıda açıklanmıştır.

2.

Nükleer atıkların imhası büyük bir dezavantaj. Düşük seviyeli atık, günlük operasyonlarda nükleer yakıtla temastan gelir. Yerinde atılır veya 37 eyaletten birinde düşük seviyeli atık tesisine gönderilir. (Kaynak: "Düşük Seviyeli Atık", U. Nükleer Düzenleme Komisyonu. ) Üst düzey atık, harcanmış yakıttan oluşur. Devre dışı bırakmak yüz binlerce yıl alır. Şu anda, bu yakıta 70, 000 ton enerji santrallerinde kendileri depolanıyor. (Source: "Faff and Fallout, The Economist, 29 Ağustos 2015)"

1982 Nükleer Atık Politikası Yasasında Kongre, ABD Nükleer Düzenleme Komisyonuna kalıcı bir hizmetten vazgeçmek, inşa etmek, Nevada'daki Yucca Dağı'ndaki üst düzey atıkların bertarafı için jeolojik havuz.

Yerel yetkililer, devletteki tehlikeyi istemiyorlar. Gelişmelerini, NRC'nin Yargıtay'da kazandığı 2013 yılına kadar ertelediler. 2015 yılında, NRC bir güvenlik değerlendirmesi tamamladı ve Çevresel Etki Beyanı üzerinde çalışmaya başladı.

ABD Nükleer Gücünün Geleceği

Yıllık ABD elektrik talebinin 2040 yılına kadar yüzde 28 oranında artacağı tahmin edilmektedir. Petrol ve gaz fiyatlarının artması ve endişe yaratması küresel ısınmayla ilgili olarak, nükleer enerji yeniden cazip hale gelmeye başlamıştı. 1990'ların sonunda, nükleer enerji ithal edilen petrol ve gaza olan bağımlılığı azaltmanın bir yolu olarak görülüyordu. Bu politika değişikliği, nükleer kapasitenin önemli ölçüde büyümesine yol açtı.

2005 Enerji Politikası Yasası gelişmiş nükleer santrallerin inşası için mali teşvikler sağladı. Yolları hafifleten üç düzenleyici girişim de vardı:

Kolaylaştırılmış bir tasarım sertifikasyon süreci.

• Erken izin belgesi izin belgesi.
• İnşaat ve işletme ruhsatı sürecinin birleştirilmesi.
• 2007'den beri şirketler yeni nükleer reaktörler için 24 lisans başvurusunda bulundu. İnşa halindeyken dört yeni bitki var. Westinghouse, Gürcistan'da ikisi, Güney Carolina'da iki tane inşa ediyor.(Kaynak: "Westinghouse, CB & I'nin Nükleer Birimini Satın Alıyor" The Wall Street Journal, 29 Ekim 2015)

Öte yandan, şahin yağı ve doğalgazın parçalanması, gazın eski nükleer santrallerin modernizasyonu için uygun fiyatlı bir alternatif olmasını sağladı. Sonuç olarak, dört bitki son iki yılda kapandı. Eski nükleer santrallerin işletme masraflarını, yeni gazla çalışan tesislerin yapılmasından daha fazla tutmak. Eski kömürle çalışan elektrik santrallerini doğalgazdan yenilemekten bile daha pahalıdır.

Bu nedenle, Amerika'da nükleer enerjinin büyüyeceği doğal gaz fiyatlarına bağlı. Tekrar yükselirlerse ve yüksek kalırsa, nükleer enerji üretimine dönmeye dikkat edin. (Kaynak: "Bir Reaktör Kapanır, Birleşmiş Milletler Coğrafyası, 1 Ocak 2015 için Yeni Gerçekliği Durdurur.")