כוח גרעיני: איך זה עובד, יתרונות, חסרונות, השפעה

ארצות הברית היא המפיקה הגדולה בעולם של אנרגיה גרעינית. בשנת 2016, הוא יצר 805 מיליארד קילוואט שעות (kWh) של חשמל. זה יותר מ -30 אחוזים של 2. 4 טריליון קוט"ש של כוח גרעיני המיוצר ברחבי העולם. צרפת היא המפיקה השנייה בגודלה (418 מיליארד קוט"ש), ואחריה רוסיה (169 מיליארד קוט"ש), דרום קוריאה (149 מיליארד קוט"ש), סין (123. 8 מיליארד קוט"ש) וקנדה (98. 6 מיליארד קוט"ש) .

-9 <>

(לא U. ס דמויות הם משנת 2014. הנתונים העדכניים ביותר אינם זמינים.)

הנהגת המדינה המאוחדת באה תפקידו ההיסטורי כחלוץ של פיתוח כוח גרעיני. כור המים המסחרי הראשון, ינקי רו, החל לפעול ב -1960 ופעל עד 1992. (מקור: "כוח גרעיני בארה"ב", World Nuclear Association, אפריל 2017)

-> ->

תחנות כוח גרעיניות

יש 99 תחנות כוח גרעיניות הפעלה בשלושים מדינות. רובם ממוקמים ממזרח לנהר המיסיסיפי (ראה מפה). הם מייצרים סביב $ 40 - $ 50 מיליארד דולר כל מכירות החשמל וליצור מעל 100,000 משרות. כל דולר שהוצא על ידי הכור הממוצע מייצר $ 1. בכלכלת ארה"ב. (מקור: "היתרונות הכלכליים של אנרגיה גרעינית", המכון לאנרגיה אטומית, אפריל 2014).

U. תחנות הכוח הגרעיניות יצרו 19. 7% מ -4.0 טריליון קילו-וואט של ייצור החשמל של U. S. בשנת 2016. זה היה השני לפחם (30%) וגז טבעי (34%).

הוא גדול יותר מהידרואלקטריות (6. 5%) ומקורות חלופיים אחרים, כולל כוח הרוח (8% 4).

יש גם 36 כורי בדיקה באוניברסיטאות מחקר (ראה מפה). הם משמשים ליצירת כמויות קטנות של קרינה עבור ניסויים. זהו המקום שבו מדענים חוקרים נויטרונים וחלקיקים תת-אטומיים אחרים, בוחנים רכיבים של כלי רכב ורפואה ולומדים כיצד לטפל טוב יותר בסרטן.

(מקור: "Backgrounder על מחקר כורי בדיקה", NRC, 18 אוגוסט 2011).

כיצד פועלת אנרגיה גרעינית?

כל תחנות הכוח מחממות מים כדי לייצר קיטור, מה שהופך גנרטור כדי ליצור חשמל. בתחנות כוח גרעיניות, קיטור זה נעשה על ידי החום הנובע מהבקעה הגרעינית. זה כאשר אטום הוא פיצול, שחרור כמויות עצומות של אנרגיה בצורת חום.

אורניום 235 משמש דלק כי זה מתפרק בקלות כאשר הוא מתנגש עם נויטרונים. ברגע שזה קורה, נויטרונים מן האורניום עצמו מתחיל להתנגש עם האטומים האחרים שלה. זה מתחיל תגובת שרשרת. לכן פצצות גרעיניות כל כך חזקות.

בגנרטור גרעיני, תגובת השרשרת נשלטת על ידי מוטות מיוחדים הקולטים נויטרונים עודפים. אלה מוטות שליטה ממוקמים ליד מוטות דלק, אשר מכילים דלק כדורי אורניום.מעל 200 מוטות אלה מקובצים לתוך מה שמכונה הרכבה דלק. כאשר המהנדסים רוצים להאט את התהליך, הם מורידים יותר מוטות בקרה לתוך הרכבה. כשהם רוצים יותר חום, הם מרימים את המוטות. (מקור: "איך מפעלי גרעין עובדים?" דיוק אנרגיה)

לארה"ב יש שני סוגים של תחנות כוח גרעיניות. ישנם 65 כורים מים בלחץ ו -34 כורי מים רותחים.

הם נבדלים באופן שבו החום מועבר מהכור אל הגנרטור.

כורי מים בלחץ גבוה משתמשים בלחץ גבוה כדי לשמור על המים בכור מ רותחים. זה מאפשר לה לחמם את רמות גבוהות במיוחד. החום מועבר דרך צינורות למכל נפרד של מים בגנרטור. הוא יוצר את הקיטור המניע את טורבינת החשמל. המים מן הכור ואז חוזר להיות מחומם. אדים מן הטורבינה הוא מקורר בתוך מעבה. המים המתקבלים נשלחים בחזרה אל מחולל הקיטור. הנה גרסה מונפשת של כור מים בלחץ.

כורי מים רותחים מאידך גיסא, השתמשו במים רותחים כדי ליצור את האדים ישירות כדי להניע את הגנרטור. הנה גרסה אנימציה של הכור מים רותחים.

מה שחשוב ביותר הוא כי התהליך כולו מתרחש בסביבה הכילה על מנת להגן על העולם החיצון מפני כל זיהום.

תחנות הכוח יכול להיות מקורר ואפילו נעצר במהירות. (מקור: "איך זה עובד אנרגיה גרעינית?", UNAE.)

יתרונות

תחנות כוח גרעיניות לא פולטים כל גזי חממה, בניגוד פחם וגז טבעי.

הם יוצרים 0. 5 משרות עבור כל שעה מגוואט (mWh) של חשמל המיוצר. זאת בהשוואה ל -0.19 משרות בפחם, 0. 05 משרות בגז טבעי ו -0.05 בכוח הרוח. מקור הכוח היחיד שיוצר יותר מקומות עבודה / mWh הוא פוטו-וולטאי סולארי, ב -1.6 משרות / mWh. (מקור: "היתרונות הכלכליים של אנרגיה גרעינית", אנרגיה גרעינית המכון, אפריל 2014. )

במשך עשרות שנים, כוח גרעיני יש את עלויות התפעול הזול ביותר. ב 1. 87 סנט / kWh (נתוני 2008), זה 68 אחוז מעלות הפחם. ועד לאחרונה, זה היה רק ​​25 אחוז מעלות הגז הטבעי.

פחדים על ההתחממות הגלובלית מעכבים בנייה חדשה של תחנות כוח פחמיות. כתוצאה מכך, בין השנים 1992-2005, כ -270,000 מגה-ואט של אנרגי של תחנות כוח חדשות שנבנו בגז נבנו. באותה עת, נראה כי הצמחים האלה הם בעלי סיכון ההשקעה הנמוך ביותר. כתוצאה מכך, רק 14, 000 MWe של גרעיני חדש פחם ירו יכולת הגיע מקוון. זה עזר להניע את מחירי הגז הטבעי, לאלץ משתמשים תעשייתיים גדולים מהחוף ודחיקת גז חשמל עלויות חשמל לעבר 10 סנט / קוט"ש.

חסרונות

ישנם שני חסרונות ענקיים לאנרגיה גרעינית, הודות לאופי הרדיואקטיבי של מקור הדלק שלה.

1. תאונה במפעל יכולה לשחרר חומר רדיואקטיבי לסביבה כמו פלומה (היווצרות דמוי ענן) של גזים רדיואקטיביים וחלקיקים. חלקיקים אלה נשאפים או נוצרים על ידי אנשים ובעלי חיים או מונחים על הקרקע.החלקיקים מורכבים מאטומים בלתי יציבים שנותנים אנרגיה עודפת, הנקראת קרינה, עד שהם הופכים ליציבים. במינונים נמוכים, הקרינה אינה מזיקה. לאחר התמוטטות גרעינית, המינונים הגדולים הורסים תאים חיים ויכולים לגרום למוטציות, מחלות ומוות.

ההשפעה הפוטנציאלית של התמוטטות גרעינית יכולה להיות קטסטרופלית, כפי שראינו בצ'רנוביל ופוקושימה, למרות שהסיכויים לאירוע כזה הם נדירים. האסון הגרעיני היחיד של U. S היה ב- Three Mile Island בשנת 1979, כאשר מוטות הדלק הרדיואקטיביים נמסו חלקית. רק כמות קטנה של גז רדיואקטיבי שוחררה. לא היו השפעות בריאותיות ניתנות למדידה. עם זאת, לא נבנו תחנות כוח גרעיניות חדשות במשך 30 שנה.

כמעט שלושה מיליון אמריקנים חיים בתוך 10 קילומטרים של מפעל ההפעלה. הם מסכנים חשיפה לקרינה ישירה במקרה של תאונה. אם אתה אחד מאותם אנשים, הנה איך להתכונן לתאונה.

2. סילוק פסולת גרעינית הוא חסרון עצום. פסולת ברמה נמוכה באה ממגע עם הדלק הגרעיני בפעולות היומיומיות. הוא מסולק באתר או נשלח למתקן פסולת ברמה נמוכה באחת מ -37 המדינות. (מקור: "פסולת ברמה נמוכה", "U. S גרעיני הוועדה הרגולטורית.)

פסולת ברמה גבוהה מורכב דלק בילה. זה לוקח מאות אלפי שנים כדי לבטל. כרגע, 70, 000 טונות של דלק זה מאוחסן תחנות הכוח עצמם. (מקור: "Faff and Fallout", האקונומיסט, 29 באוגוסט 2015).

במסגרת חוק מדיניות פסולת גרעינית משנת 1982, הקונגרס אמר לועדת הרגולציה הגרעינית האמריקאית לתכנן, לבנות, להפעיל, מאגר גיאולוגי לסילוק פסולת ברמה גבוהה בהר יוקה, נבאדה.

גורמים מקומיים לא רוצים את הסכנה במצבם. הם עיכבו את התפתחותה עד 2013 כאשר NRC זכה בפרשה שלו בבית המשפט לערעורים של U. בשנת 2015, NRC השלימה הערכת בטיחות והחלה לעבוד על השפעה על הסביבה הצהרה. (מקור: "סילוק פסולת ברמה גבוהה", "ארה"ב גרעינית רגולטורית הנציבות.)

העתיד של ארה"ב גרעיני כוח

הביקוש השנתי לחשמל בארה"ב צפוי לעלות 28 אחוזים עד 2040. עם עליית מחירי הנפט והגז דאגה על התחממות כדור הארץ, כוח גרעיני התחיל להיראות שוב אטרקטיבי. בסוף שנות ה -90, כוח גרעיני נתפס כדרך להפחית את התלות ביבוא נפט וגז. שינוי מדיניות זה סלל את הדרך לצמיחה משמעותית ביכולת הגרעין.

חוק מדיניות האנרגיה משנת 2005 סיפק תמריצים כספיים להקמת תחנות כוח גרעיניות מתקדמות. היו גם שלוש יוזמות רגולטוריות שהאיצו את הדרך:

• תהליך הסמכה יעיל.
• הפרשה להיתרי אתר מוקדמים.
• השילוב של תהליך הרישוי והבניה.

מאז 2007, חברות הגישו בקשה ל -24 רישיונות לכורים גרעיניים חדשים. ישנם ארבעה צמחים חדשים בבנייה. וסטינגהאוס הוא בניין שני בגאורגיה ושני בדרום קרוליינה.מצד שני, פיצוח של נפט מפצלי נפט וגז טבעי הפך את הגז אלטרנטיבה סבירה למודרניזציה של תחנות כוח גרעיניות ישנות. כתוצאה מכך, ארבע מפעלים נסגרו בשנתיים האחרונות. שמירה על תחנות כוח גרעיניות ישנות עולה יותר מאשר בניית תחנות גז חדשות. זה אפילו יקר יותר מאשר שיפוץ הישן פחם ירו תחנות כוח לגז טבעי.

לכן, העתיד של הרחבת כוח גרעיני באמריקה תלוי במחירי הגז הטבעי. אם הם יעלו שוב ויישארו גבוהים, צפו בתשומת לבם לדור גרעיני. (מקור: "עוד כורסם סוגר, מפריד מציאות חדשה עבור כוח גרעיני של ארה"ב", נשיונל ג'יאוגרפיק, 1 בינואר 2015)