Atomkraft: hvordan det virker, fordele, ulemper, virkninger

USA er verdens største producent af atomkraft. I 2016 genererede det 805 mia. KWh (kWh) elektricitet. Det er mere end 30 procent af de 2. 4 billioner kWh atomkraft produceret over hele verden. Frankrig er den næststørste producent (418 milliarder kWh), efterfulgt af Rusland (169,1 milliarder kWh), Sydkorea (149,2 milliarder kWh), Kina (123,8 milliarder kWh) og Canada (98.6 milliarder kWh) .

(Ikke-amerikanske tal er fra 2014. Seneste tal er ikke tilgængelige.)

Den Forenede Staters ledelse kom fra sin historiske rolle som pioner inden for atomkraftudvikling. Den første kommercielle trykbehandlede vandreaktor, Yankee Rowe, startede i 1960 og fungerede indtil 1992. (Kilde: "Nuclear Power in USA", World Nuclear Association, april 2017.)

Kernekraftværker

Der er 99 driftskerner i tredive stater. De fleste er placeret øst for Mississippi-floden (se kort). De genererer omkring $ 40 - $ 50 milliarder hver i elektricitetssalg og skaber over 100.000 job. Hver dollar brugt af den gennemsnitlige reaktor genererer $ 1. 87 i USA økonomi. (Kilde: "Kerneenergiens økonomiske fordele", Kernenergi Institut, april 2014).

U. S. atomkraftværker producerede 19,7 procent af 4. 079 billioner kWh af den samlede USA-elproduktion i 2016. Det var andet end kul (30 procent) og naturgas (34 procent).

Det er større end vandkraft (6,5 procent) og andre alternative kilder, herunder vindkraft (8,4 procent).

Der er også 36 testreaktorer på forskningsuniversiteter (se kort). De er vant til at skabe små mængder stråling til forsøg. Det er her, hvor forskere studerer neutroner og andre subatomære partikler, undersøger bilindustrien og medicinske komponenter og lærer at behandle kræft bedre.

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

Hvordan virker atomkraft?

Alle kraftværker opvarmer vand for at producere damp, som gør en generator til at skabe elektricitet. I atomkraftværker er denne damp dannet af varmen fra nuklear fission. Det er når et atom er splittet og frigiver enorme mængder energi i form af varme.

Uran 235 bruges som brændstof, fordi det nemt adskilles, når det kolliderer med en neutron. Når det sker, begynder neutronerne fra uranet at kollidere med sine andre atomer. Dette starter en kædereaktion. Derfor er atombomber så kraftfulde.

I en atomgenerator styres kædereaktionen af ​​specielle stænger, som absorberer overskydende neutroner harmløst. Disse styrestænger er placeret ved siden af ​​brændstængerstængerne, der indeholder uranbrændstofpiller.Over 200 af disse stænger er grupperet i, hvad der er kendt som en brændstofsamling. Når ingeniører ønsker at sænke processen, sænker de flere kontrolstænger ind i forsamlingen. Når de vil have mere varme, hæver de stængerne. (Kilde: "Hvordan fungerer atomkraftværker?" Duke Energy.)

USA har to typer atomkraftværker. Der er 65 trykvandsreaktorer og 34 kogende vandreaktorer.

De adskiller sig i, hvordan varmen overføres fra reaktoren til generatoren.

Trykvandsreaktorer bruger højt tryk for at holde vandet i reaktoren fra kogning. Dette gør det muligt at opvarme til superhøje niveauer. Varmen overføres derefter via rør til en separat beholder med vand i generatoren. Det skaber dampen, der driver el-turbinen. Vandet fra reaktoren vender derefter tilbage til opvarmning. Dampen fra turbinen afkøles i en kondensator. Det resulterende vand sendes tilbage til dampgeneratoren. Her er en animeret version af en trykvandsreaktor.

Kogende vandreaktorer på den anden side bruger kogende vand til direkte at skabe dampen til at drive generatoren. Her er en animeret version af kogende vandreaktoren.

Det vigtigste er, at hele processen foregår i et indeholdt miljø for at beskytte omverdenen mod enhver forurening.

Kraftværkerne kan afkøles og stoppes endda hurtigt. (Kilde: "Hvordan virker nuklear energi?", UNAE.)

Fordele

Kernekraftværker udsender ikke drivhusgasser, i modsætning til kul og naturgas.

De skaber 0. 5 job for hver megawatt-time (mWh) af produceret elektricitet. Dette er i forhold til 0,19 jobs i kul, 0, 05 job i gasfyrede anlæg og 0, 05 i vindkraft. Den eneste anden strømkilde, der skaber flere arbejdspladser / mWh, er solcelleovoltaisk, kl. 1. 06 job / mWh. (Kilde: "Kernenergiens økonomiske fordele", Kernenergiinstitutet, april 2014. )

Kernekraft har i årtier haft de billigste driftsomkostninger. Ved 1. 87 cent / kWh (2008 tal) er det 68 procent af kulprisen. Og indtil for nylig var det kun 25 procent af naturgasomkostningerne.

Frygt for global opvarmning hæmmede nybyggeri af kulfyrede kraftværker. Som følge heraf blev der fra 1992 til 2005 bygget omkring 270.000 megawatt af enerfy af nye gasfyrede kraftværker. På det tidspunkt syntes disse planter at have den laveste investeringsrisiko. Som følge heraf kom kun 14.000 MWe af ny atomkraft og kulfyret kapacitet online. Det hjalp med at drive naturgaspriserne, hvilket tvinger store industrielle brugere offshore og skubber gasfyrede elektricitetsudgifter til 10 cent / kWh.

Ulemper

Der er to store ulemper for atomkraft, takket være dets brændstofkildes radioaktive karakter.

1. En ulykke ved anlægget kunne frigive radioaktivt materiale i miljøet som en plume (cloud-lignende formation) af radioaktive gasser og partikler. Disse partikler indåndes eller indtages derefter af mennesker og dyr eller deponeres på jorden.Partiklerne er sammensat af ustabile atomer, der afgiver overskydende energi, kaldet stråling, indtil de bliver stabile. I lave doser er stråling ufarlig. Efter en nuklear nedbrydning ødelægger de store doser levende celler og kan forårsage mutationer, sygdom og død.

Den potentielle virkning af en atomfelt nedbrydning kan være katastrofal, som ses i Tjernobyl og Fukushima, selvom chancerne for en sådan hændelse sker sjældent. Den eneste usædvanlige atomkatastrofe var på Three Mile Island i 1979, da de radioaktive brændstofstænger delvist smeltede. Kun en lille mængde radioaktiv gas blev frigivet. Der var ingen målbare sundhedseffekter. Ikke desto mindre blev der ikke bygget nye kernekraftværker i 30 år.

Næsten tre millioner amerikanere lever inden for 10 mil fra et driftsanlæg. De risikerer direkte stråling i tilfælde af en ulykke. Hvis du er en af ​​disse mennesker, så er det sådan, hvordan du forbereder dig på en ulykke.

2. Bortskaffelse af nukleart affald er en stor ulempe. Lavt affald kommer fra kontakt med nukleart brændsel i den daglige drift. Det bortskaffes på stedet eller sendes til et lavt affaldsanlæg i en af ​​37 stater. (Kilde: "Niveauaffald", U. S Nuclear Regulatory Commission.)

Affaldsaffald består af brugt brændsel. Det kræver hundredtusinder af år at deaktivere. I øjeblikket er 70, 000 tons af dette brændstof opbevaret hos kraftværkerne selv. (Kilde: "Faff og Fallout", The Economist, 29. august 2015).

I loven om nukleart affaldspolitik fra 1982 fortalte Kongressen USA's Nuclear Regulatory Commission at designe, konstruere, drive og i sidste ende nedlægge en permanent geologisk depot til bortskaffelse af affald på højt niveau i Yucca Mountain, Nevada.

Lokale embedsmænd ønsker ikke fare i deres tilstand. De forsinkede udviklingen indtil 2013, da NRC vandt sin sag i appelkammeret. I 2015 gennemførte NRC en sikkerhedsvurdering og begyndte at arbejde med en Miljøpåvirkningserklæring. (Kilde: "Afskaffelse af affald på højt niveau". US 9999). Den amerikanske amerikanske elforbrug forventes at stige 28 procent i 2040. Med stigende olie- og gaspriser og bekymringer om global opvarmning har atomkraft begyndt at se attraktivt igen. I slutningen af ​​1990'erne blev atomkraft set som en måde at reducere afhængigheden af ​​importeret olie og gas på. Denne politiske ændring banede vejen for betydelig vækst i nuklear kapacitet.

Lov om energipolitik fra 2005 gav økonomiske incitamenter til opførelse af avancerede atomkraftværker. Der var også tre lovgivningsinitiativer, der lette vejen:

En strømlinet design certificeringsproces.

Bestemmelsen for tidlige tilladelser til stedet.

• Kombinationen af ​​konstruktions- og driftslicensprocessen.
• Siden 2007 har virksomheder ansøgt om 24 licenser til nye atomreaktorer. Der er fire nye anlæg under opførelse. Westinghouse bygger to i Georgien og to i South Carolina.(Kilde: "Westinghouse køber CB & I's Nuclear Unit," Wall Street Journal, 29. oktober 2015)
• På den anden side har fracking af indenlandske skiferolie og naturgas gjort gas til et overkommeligt alternativ til modernisering af gamle atomkraftværker. Som følge heraf er fire planter lukket de sidste to år. At holde gamle kernekraftværker kører mere end at bygge nye gasfyrede anlæg. Det er endnu dyrere end renovering af gamle kulfyrede kraftværker til naturgas.

Derfor er fremtiden for udvidelsen af ​​atomkraft i Amerika afhængig af naturgaspriserne. Hvis de stiger igen og forbliver høje, forventer opmærksomheden at vende tilbage til atomkraftproduktion. (Kilde: "En anden reaktor lukker, punktuererende ny virkelighed for U. Nuclear Power," National Geographic, 1. januar 2015.)