Atomkraft: hvordan det fungerer, fordeler, ulemper, innvirkning

USA er verdens største produsent av kjernekraft. I 2016 genererte det 805 milliarder kilowatttimer (kWh) av elektrisitet. Det er mer enn 30 prosent av 2,4 milliarder kWh kjernekraft produsert over hele verden. Frankrike er den nest største produsenten (418 milliarder kWh), etterfulgt av Russland (169,1 milliarder kWh), Sør-Korea (149,2 milliarder kWh), Kina (123,8 milliarder kWh) og Canada (98.6 milliarder kWh) .

(Ikke-amerikanske tall er fra 2014. Siste tall er utilgjengelige.)

Den forente statens lederskap kom fra sin historiske rolle som pioner i kjernekraftutvikling. Den første kommersielle trykkbehandlede vannreaktoren, Yankee Rowe, startet opp i 1960 og opererte til 1992. (Kilde: "Nuclear Power in USA," World Nuclear Association, april 2017.)

Nuclear Power Stations

Det er 99 operative kjernekraftverk i tretti stater. De fleste er lokalisert øst for Mississippi-elven (se kart). De genererer rundt $ 40 - $ 50 milliarder hver i elektrisitetssalg og skaper over 100 000 arbeidsplasser. Hver dollar brukt av den gjennomsnittlige reaktoren genererer $ 1. 87 i USAs økonomi. (Kilde: "Nuclear Energy's Economic Benefits," Kjerne Energi Institute, april 2014.)

U. S. Kjernekraftverk genererte 19,7 prosent av 4. 079 billioner kWh av totalt USAs elektrisitetsproduksjon i 2016. Det var andre enn kull (30 prosent) og naturgass (34 prosent).

Det er større enn vannkraft (6,5 prosent) og andre alternative kilder, inkludert vindkraft (8,4 prosent).

Det er også 36 testreaktorer ved forskningsuniversiteter (se kart). De er vant til å lage små mengder stråling for eksperimenter. Det er her forskere studerer nøytroner og andre subatomære partikler, undersøker bil- og medisinske komponenter og lærer å bedre behandle kreft.

(Kilde: "Backgrounder on Research and Test Reactors," NRC, 18 august 2011.)

Hvordan fungerer atomkraft?

Alle kraftverk varmevann for å produsere damp, som gjør en generator til å skape strøm. I atomkraftverk, er dampen dannet av varmen som genereres fra atomfission. Det er når et atom er delt, og frigjør enorme mengder energi i form av varme.

Uran 235 brukes som drivstoff fordi det enkelt knuses når det kolliderer med et nøytron. Når det skjer, begynner nøytronene fra uranet å kollidere med andre atomer. Dette starter en kjedereaksjon. Derfor er atombomber så kraftige.

I en atomgenerator styres kjedereaksjonen av spesielle stenger som absorberer overskytende nøytroner harmløst. Disse kontrollstavene er plassert ved siden av drivstengene, som inneholder uranbrennstoffpellets.Over 200 av disse stavene er gruppert i det som er kjent som en brenselsammenstilling. Når ingeniører vil forsinke prosessen, senker de flere kontrollstenger inn i forsamlingen. Når de vil ha mer varme, løfter de stengene. (Kilde: "Hvordan fungerer kjernefysiske planter?" Duke Energy.)

USA har to typer kjernekraftverk. Det er 65 trykkvannreaktorer og 34 kokende vannreaktorer.

De varierer i hvordan varmen overføres fra reaktoren til generatoren.

Trykkvannreaktorer bruker høyt trykk for å holde vannet i reaktoren fra koking. Dette gjør det mulig å varme til superhøye nivåer. Varmen overføres deretter via rør til en separat vannbeholder i generatoren. Det skaper dampen som driver el-turbinen. Vannet fra reaktoren vender tilbake for å bli oppvarmet. Dampen fra turbinen avkjøles i en kondensator. Det resulterende vannet sendes tilbake til dampgeneratoren. Her er en animert versjon av en trykkvannreaktor.

Kokende vannreaktorer derimot, bruker kokende vann til å direkte lage dampen for å drive generatoren. Her er en animert versjon av kokende vannreaktoren.

Det viktigste er at hele prosessen foregår i et inneholdt miljø for å beskytte verdensverdenen mot forurensning.

Kraftverkene kan kjøles ned og til og med stoppet raskt. (Kilde: "Hvordan fungerer kjerneenergi?", UNAE.)

Fordeler

Kjernekraftverk avgir ikke drivhusgasser, i motsetning til kull og naturgass.

De lager 0. 5 jobber for hver megawatt-time (mWh) av produsert elektrisitet. Dette er i forhold til 0. 19 arbeidsplasser i kull, 0, 05 arbeidsplasser i gassfyrte anlegg og 0, 05 i vindkraft. Den eneste andre strømkilden som skaper flere arbeidsplasser / mWh er solcellepanel, på 1, 06 arbeidsplasser / mWh. (Kilde: "Kjernenergiens økonomiske fordeler", Kjernenergiinstituttet, april 2014. )

I løpet av flere tiår har atomkraft har hatt de billigste driftskostnadene. Ved 1,87 cent / kWh (2008 tall) er det 68 prosent av kalkkostnadene. Og inntil nylig var det bare 25 prosent av kostnaden for naturgass.

Frykt for global oppvarming hemmet nybygging av kullkraftverk. Som følge av dette ble det fra 1992 til 2005 bygd opp rundt 270 000 megawatt med enerfy av nye gassfyrte kraftverk. På den tiden syntes disse plantene å ha den laveste investeringsrisikoen. Som følge av dette kom bare 14 000 MWe av ny kjernefysisk og kullbrannskapasitet på nettet. Det bidro til å øke naturgassprisene, og tvinge store industrielle brukere offshore og presset gassfyrte strømkostnader mot 10 cent / kWh.

Ulemper

Det er to store ulemper for kjernekraft, takket være den brenselske drivstoffkilden sin.

en. En ulykke på anlegget kan frigjøre radioaktivt materiale i miljøet som en plume (skylignende formasjon) av radioaktive gasser og partikler. Disse partiklene innåndes eller inntas av mennesker og dyr eller deponeres på bakken.Partiklene består av ustabile atomer som avgir overskuddsenergi, kalt stråling, til de blir stabile. I lave doser er stråling ufarlig. Etter en kjernefysisk nedbrytning ødelegger de store dosene levende celler og kan forårsake mutasjoner, sykdom og død.

Den potensielle effekten av et atomfelt kan være katastrofalt, sett i Tjernobyl og Fukushima, selv om sjansene for en slik hendelse skjer sjelden. Den eneste USA-atomkatastrofen var på Three Mile Island i 1979 da de radioaktive brenselstavene delvis smeltet. Bare en liten mengde radioaktiv gass ble utgitt. Det var ingen målbare helseeffekter. Ikke desto mindre ble det ikke bygget nye kjernefysiske kraftverk i 30 år.

Nesten tre millioner amerikanere lever innen 10 miles fra et driftsanlegg. De kan risikere direkte stråling eksponering i tilfelle en ulykke. Hvis du er en av disse menneskene, så er det slik å forberede deg på en ulykke.

2. Bortskaffelse av kjernefysisk avfall er en stor ulempe. Lavt avfall kommer fra kontakt med atombrensel i den daglige driften. Det er bortskaffet på stedet eller sendes til et lavt avfallssystem i en av 37 land. (Kilde: "Nivåavfall", U. S Nuclear Regulatory Commission.)

Avfall på høyt nivå består av brukt brensel. Det tar hundrevis av tusen år å deaktivere. For øyeblikket lagres 70 000 tonn av dette drivstoffet på kraftverkene selv. (Kilde: "Faff og Fallout", The Economist, 29. august 2015).

I kjerneavfallspolitikkloven fra 1982 fortalte Kongressen USAs Nuclear Regulatory Commission å designe, bygge, operere og til slutt utelukke en permanent geologisk depot for avhending av avfall på høyt nivå i Yucca Mountain, Nevada.

Lokale tjenestemenn vil ikke ha fare i deres tilstand. De forsinket utviklingen fram til 2013 da NRC vant saken i US Court of Appeals. I 2015 fullførte NRC en sikkerhetsvurdering og begynte arbeidet med en miljøpåverkningserklæring. (Kilde: "Avfallshåndtering," US Nuclear Regulatory Commission.)

Fremtiden for US Nuclear Power

Årlig amerikansk strømforbruk forventes å stige 28 prosent innen 2040. Med stigende olje- og gasspriser og bekymringer Om global oppvarming har atomkraft begynt å se seg attraktivt igjen. På slutten av 1990-tallet ble kjernekraft sett som en måte å redusere avhengigheten av importert olje og gass. Denne policyendringen banet vei for betydelig vekst i kjernekapasitet.

Energipolitikkloven fra 2005 ga økonomiske incitamenter til bygging av avanserte atomkraftverk. Det var også tre reguleringsinitiativer som lettet veien:

• En strømlinjet design sertifiseringsprosess.
• Bestemmelsen for tidlig tomtstillatelse.
• Kombinasjonen av bygg- og driftslisensprosessen.

Siden 2007 har selskaper søkt om 24 lisenser for nye kjernereaktorer. Det er fire nye anlegg under bygging. Westinghouse bygger to i Georgia og to i South Carolina.(Kilde: "Westinghouse Buys CB & I's Nuclear Unit," The Wall Street Journal, 29. oktober 2015)

På den annen side har fracking av innenlands skiferolje og naturgass gjort gass et rimelig alternativ til modernisering av gamle atomkraftverk. Som et resultat har fire fabrikker stengt de siste to årene. Å holde gamle atomkraftverk driver driftskostnader mer enn å bygge nye gassfyrte anlegg. Det er enda dyrere enn å renovere gamle kullkraftverk til naturgass.

Derfor er fremtiden for å utvide atomkraft i Amerika avhengig av naturgasspriser. Hvis de stiger igjen og holder seg høye, må du vente på å gå tilbake til atomkraftproduksjon. (Kilde: "Another Reactor Closes, Punctuating New Reality for U. Nuclear Power," National Geographic, 1. januar 2015.)