Jaderná energie v Americe: Jak to funguje, klady, zápory, dopad

Spojené státy jsou největším světovým výrobcem jaderné energie. V roce 2016 generovala 805 miliard kilowatthodin (kWh) elektřiny. To je více než 30 procent celosvětově vyrobených jaderných elektráren ve výši 2,4 bilionů kWh. Francie je druhým největším producentem (418 miliard kWh), následovaným Ruskem (169,1 miliardy kWh), Jižní Koreou (149,2 miliardy kWh), Čínou (123,8 miliardy kWh) a Kanadou (98,6 miliardy kWh) .

- <->

(čísla z roku 2004 nejsou k dispozici.)

Vedení Spojených států pochází z historické role průkopníka rozvoje jaderné energetiky. První komerční tlakový vodní reaktor, Yankee Rowe, začal v roce 1960 a fungoval až do roku 1992. (Zdroj: "Jaderná energie v USA," Světová jaderná asociace, duben 2017.)

Jaderné elektrárny

V třiceti státech existuje 99 provozovaných jaderných elektráren. Většina z nich leží východně od řeky Mississippi (viz mapa). Vytváří přibližně 50 až 50 miliard dolarů z prodeje elektřiny a vytváří více než 100 000 pracovních míst. Každý dolar strávený průměrným reaktorem generuje $ 1. 87 v ekonomice Spojených států. (Zdroj: "Ekonomické výhody jaderné energie", Institut pro jadernou energii, duben 2014.)

U. Jaderné elektrárny S. vyrobily 19,7% z celkové výroby elektřiny ve Spojených státech 4 079 bilionů kWh v roce 2016. Bylo to druhé místo u uhlí (30%) a zemního plynu (34%).

Je větší než hydroelektrická energie (6,5%) a další alternativní zdroje včetně větrné energie (8,4%).

Na výzkumných univerzitách existuje také 36 zkušebních reaktorů (viz mapa). Používají se k vytváření malých množství záření pro experimenty. To je místo, kde vědci studují neutrony a jiné subatomové částice, zkoumají automobilové a zdravotnické komponenty a naučí se lépe léčit rakovinu.

(Zdroj: "Backgrounder on Research and Test Reactors", NRC, 18. srpen 2011.)

Jak funguje jaderná energie?

Všechny elektrárny ohřívají vodu k výrobě páry, která přemění generátor na výrobu elektrické energie. V jaderných elektrárnách je tato pára vytvářena teplem generovaným jaderným štěpením. Je to, když je atom rozdělen, uvolňuje obrovské množství energie ve formě tepla.

Uran 235 se používá jako palivo, protože se snadno rozpadne, když narazí na neutron. Jakmile se to stane, neutrony samotného uranu se začnou setkávat s jinými atomy. Tím dojde k řetězové reakci. Proto jsou jaderné bomby tak silné.

V jaderném generátoru je řetězová reakce řízena speciálními tyčemi, které absorbují přebytečné neutrony neškodně. Tyto řídicí tyče jsou umístěny vedle palivových tyčí, které obsahují pelety uranového paliva.Více než 200 těchto tyčí je seskupeno do tzv. Palivové soupravy. Když inženýři chtějí zpomalit proces, snižují další sestavy do sestavy. Když chtějí více tepla, zvedají pruty. (Zdroj: "Jak fungují jaderné elektrárny?" Duke Energy.)

Spojené státy mají dva typy jaderných elektráren. Existuje 65 tlakových vodních reaktorů a 34 reaktorů s vroucí vodou.

Odlišují se, jak se teplo přenáší z reaktoru do generátoru.

Reaktory pod tlakovou vodou používají vysoký tlak k udržení vody v reaktoru z varu. To umožňuje ohřát na velmi vysoké úrovně. Teplo se pak přenese potrubí do samostatného zásobníku vody v generátoru. Vytváří páru, která pohání elektrickou turbínu. Voda z reaktoru se pak vrátí, aby se znovu ohřála. Pára z turbíny je chlazena v kondenzátoru. Výsledná voda je zpět do generátoru páry. Zde je animovaná verze tlakového vodního reaktoru.

V reaktorech s vroucí vodou na druhé straně použijte vroucí vodu k přímému vytvoření páry pro pohon generátoru. Zde je animovaná verze reaktoru s vroucí vodou.

Nejdůležitější je, že celý proces probíhá v uzavřeném prostředí, aby se chránil vnější svět před jakoukoli kontaminací.

Elektrárny lze ochladit a dokonce rychle zastavit. (Zdroj: "Jak funguje jaderná energie?", UNAE.)

Výhody

Jaderné elektrárny nevyvíjejí na rozdíl od uhlí a zemního plynu žádné skleníkové plyny.

Pro každou megawatt hodinu (mWh) vyrobené elektřiny vytvářejí 0,5 pracovních míst. To je ve srovnání s 0. 19 pracemi u uhlí, 0. 05 pracemi v plynárenských elektrárnách a 0. 05 ve větrné elektrárně. Jediný zdroj energie, který vytváří více pracovních míst / mWh, je solární fotovoltaika, na úrovni 1, 06 pracovních míst / mWh. (Zdroj: "Ekonomické přínosy jaderné energie", Institut pro jadernou energii, duben 2014. )

Již desetiletí měla jaderná energie nejlevnější provozní náklady. Ve výši 1,87 centů / kWh (údaje za rok 2008) je to 68 procent nákladů na uhlí. A do nedávné doby to bylo jen 25 procent nákladů na zemní plyn.

Obavy z globálního oteplování zabraňují nové výstavbě uhelných elektráren. V důsledku toho bylo v letech 1992 až 2005 postaveno zhruba 270 000 megawattů energie nových plynových elektráren. V té době se zdálo, že ty rostliny mají nejnižší investiční riziko. V důsledku toho se na internetu dostalo pouze 14 000 MWe nových jaderných a uhelných kapacit. To pomohlo zvyšovat ceny zemního plynu, vynucuje velké průmyslové uživatele v pobřežních vodách a tlačí na náklady na elektřinu na 10 centů / kWh.

Nevýhody

Existuje dvě velké nevýhody pro jadernou energii díky radioaktivní povaze zdroje paliva.

1. Nehoda v zařízení by mohla uvolňovat radioaktivní materiál do životního prostředí jako oblak (tvorba obláček) radioaktivních plynů a částic. Tyto částice jsou pak inhalovány nebo požitím lidmi a zvířaty nebo uloženy na zemi.Částice jsou složeny z nestabilních atomů, které uvolňují přebytečnou energii, nazývanou radiací, dokud se nestanou stabilní. Při nízkých dávkách je radiace neškodné. Po rozpadu jader však velké dávky zničí živé buňky a mohou způsobit mutace, nemoci a smrt.

Potenciální dopad jaderného kolapsu může být katastrofální, jak je vidět v Černobylu a Fukušimě, přestože šance na takovou událost se dějí vzácně. Jediná jaderná katastrofa v USA byla v roce 1979 na ostrůvku Three Mile Island, kdy se tyčinky radioaktivních paliv částečně roztavily. Bylo uvolněno jen malé množství radioaktivního plynu. Nebyly zjištěny žádné měřitelné účinky na zdraví. Přesto nebyly vybudovány žádné nové jaderné elektrárny po dobu 30 let.

Tři miliony Američanů žijí v okruhu 10 mil od provozovny. V případě nehody riskují přímou expozici záření. Jste-li jedním z těchto lidí, můžete se připravit na nehodu.

2. Odstraňování jaderného odpadu je velkou nevýhodou. Nízkoúrovňový odpad pochází z kontaktu s jaderným palivem v každodenních činnostech. Je likvidován na místě nebo je odeslán do nízkoúrovňového zařízení pro nakládání s odpady v jednom ze 37 států. (Zdroj: "Odpad nízkého stupně", Komise pro jadernou regulaci U.)

Vysokoaktivní odpad se skládá z vyhořelého paliva. Trvání stovek tisíc let se deaktivuje. V současné době je v elektrárnách skladováno 70 000 tun tohoto paliva. (Zdroj: "Faff a Fallout", The Economist, 29. srpna 2015.)

V zákoně o politice jaderného odpadu z roku 1982 Kongres řekl Americké jaderné regulační komisi, aby navrhla, postavila, provozovala a nakonec vyřazovala z provozu trvalý geologického úložiště pro likvidaci odpadů na vysoké úrovni v horách Yucca, Nevada.

Místní úředníci nechtějí nebezpečí ve svém stavu. Zpozdili svůj vývoj až do roku 2013, kdy NRC získal svůj případ v odvolacím soudu USA. V roce 2015 NRC dokončilo hodnocení bezpečnosti a začalo pracovat na prohlášení o dopadu na životní prostředí. (999)> Budoucnost americké jaderné energetiky

Roční poptávka po elektrické energii v USA se podle očekávání zvýší o 28 procent do roku 2040. S rostoucími cenami ropy a zemního plynu a znepokojení o globálním oteplování začala jaderná energie znovu vypadat atraktivně. Koncem 90. let byla jaderná energie považována za způsob, jak snížit závislost na dovážené ropě a plynu. Tato změna politiky připravila cestu k výraznému nárůstu jaderné kapacity.

Zákon o energetické politice z roku 2005 poskytl finanční pobídky pro výstavbu vyspělých jaderných elektráren. Existovaly také tři regulační iniciativy, které usnadnily cestu:

Zjednodušený proces certifikace návrhu.

• Ustanovení o počátečních povoleních.
• Kombinace procesu výstavby a provozní licence.
• Od roku 2007 požádaly společnosti o 24 licencí na nové jaderné reaktory. K dispozici jsou čtyři nové elektrárny ve výstavbě. Westinghouse staví dva v Gruzii a dva v Jižní Karolíně.(Zdroj: "Westinghouse kupuje jadernou jednotku CB & I", The Wall Street Journal, 29. října 2015)

Na druhé straně frakcionace domácího břidlicového oleje a zemního plynu učinila z plynu cenově dostupnou alternativu k modernizaci starých jaderných elektráren. V důsledku toho se v posledních dvou letech uzavřely čtyři závody. Udržování starých jaderných elektráren provozními náklady více než budováním nových plynárenských elektráren. Je to ještě nákladnější než renovaci starých elektráren na zemní plyn.

Budoucnost rozšíření jaderné energie v Americe proto závisí na cenách zemního plynu. Pokud se znovu zvednou a zůstanou vysoko, očekávejte, že se vrátíte k výrobě jaderné energie. (Zdroj: "Jiný reaktor uzavírá, přerušující novou realitu pro jadernou sílu USA", National Geographic, 1. ledna 2015.)