Energetyka jądrowa

Energia jądrowa to kontrolowane wykorzystanie energii jądrowej. Energia jądrowa to energia zawarta w pierwiastkach "rozszczepialnych", takich jak uran, która może być uwolniona w wyniku reakcji jądrowych w urządzeniu zwanym reaktorem jądrowym. Energia ta jest przetwarzana na energię elektryczną, która może być następnie wykorzystywana do zasilania maszyn i ogrzewania domów. W 2007 r. 14% energii elektrycznej na świecie pochodziło z energii jądrowej. Elektrownie jądrowe wytwarzają również odpady radioaktywne, które mogą być szkodliwe, jeśli nie są odpowiednio przechowywane.

Od połowy XX wieku prowadzone są również badania nad wykorzystaniem energii termojądrowej, która wytwarza znacznie więcej energii i nie produkuje odpadów radioaktywnych. Reaktory fuzji jądrowej jeszcze nie istnieją i są wciąż rozwijane.

Elektrownia Cattenom w pobliżu Metz jest największą elektrownią jądrową we Francji, według stanu na rok 2011. W wilgotne dni duża część pary wodnej ulega kondensacji.Zoom
Elektrownia Cattenom w pobliżu Metz jest największą elektrownią jądrową we Francji, według stanu na rok 2011. W wilgotne dni duża część pary wodnej ulega kondensacji.

Historia

Enrico Fermi skonstruował pierwszy reaktor jądrowy w 1941 roku. Wiele reaktorów zostało zbudowanych w USA podczas II wojny światowej w ramach Projektu Manhattan. W 1954 r. w Obninsku pod Moskwą uruchomiono pierwszą elektrownię jądrową. Większość elektrowni jądrowych w USA została zbudowana w latach 60. i 70. Reaktory jądrowe zasilają również niektóre duże okręty wojskowe i łodzie podwodne.

Produkcja energii

Reaktory jądrowe wykorzystują proces zwany rozszczepieniem jądra atomowego, w którym atomy takie jak uran lub pluton (w szczególności izotop uranu 235) są rozszczepiane za pomocą cząstek zwanych neutronami. W ten sposób część masy zamienia się w energię, zgodnie z równaniem Einsteina E=mc2. Pierwiastki rozszczepialne umieszczane są w prętach zwanych "prętami paliwowymi". Pręty paliwowe są zanurzone w wodzie, a energia uwolniona w reakcji rozszczepienia podgrzewa wodę, która zamienia się w parę.

Para następnie obraca turbinę, która wytwarza energię elektryczną. Para jest następnie skraplana w ogromnych chłodniach kominowych, zamienia się z powrotem w wodę i jest ponownie wysyłana do reaktora.

Reakcja może być kontrolowana poprzez umieszczenie "prętów kontrolnych" pomiędzy prętami paliwowymi. Pręty kontrolne są zazwyczaj wykonane z boru, który pochłania neutrony i zatrzymuje reakcję.

Do stopienia się reaktora jądrowego może dojść, gdy reakcja nie jest kontrolowana i zaczyna wytwarzać niebezpieczne gazy radioaktywne (takie jak Krypton). Wbrew powszechnemu przekonaniu reaktory jądrowe nie mogą eksplodować jak bomba atomowa, ale stanowią zagrożenie, gdy materiały radioaktywne wydostają się na zewnątrz.

Wypadki

Doszło do kilku poważnych wypadków jądrowych. Stworzono skalę, która pozwala zmierzyć, jak niebezpieczne są wypadki. Nazywa się ona Międzynarodową Skalą Wydarzeń Jądrowych (International Nuclear Event Scale). Skala ma 8 poziomów (0-7), a 7 jest najgorszy.

Katastrofy okrętów podwodnych z napędem jądrowym obejmują awarię reaktora na radzieckim okręcie podwodnym K-19 (1961), awarię reaktora na radzieckim okręcie podwodnym K-27 (1968) oraz awarię reaktora na radzieckim okręcie podwodnym K-431 (1985).

Podczas awarii w elektrowni jądrowej Fukushima Daiichi w Japonii w 2011 r. trzy reaktory jądrowe zostały uszkodzone w wyniku eksplozji.Zoom
Podczas awarii w elektrowni jądrowej Fukushima Daiichi w Japonii w 2011 r. trzy reaktory jądrowe zostały uszkodzone w wyniku eksplozji.

Ekonomia

Ekonomika energetyki jądrowej jest trudna, a po katastrofie w elektrowni jądrowej Fukushima w 2011 r. koszty obecnie działających i nowych elektrowni jądrowych prawdopodobnie wzrosną ze względu na zwiększone wymagania dotyczące gospodarowania wypalonym paliwem jądrowym na terenie elektrowni oraz podwyższone zagrożenia związane z podstawami projektowymi.

Debaty

Toczy się debata na temat wykorzystania energii jądrowej. Zwolennicy, tacy jak World Nuclear Association i IAEA, twierdzą, że energia jądrowa jest zrównoważonym źródłem energii, które zmniejsza emisję dwutlenku węgla. Ponadto nie przyczynia się ona do powstawania smogu ani kwaśnych deszczy. Przeciwnicy energetyki jądrowej, tacy jak Greenpeace International i Nuclear Information and Resource Service, uważają, że energia jądrowa stanowi zagrożenie dla ludzi i środowiska.

Ostatnie wydarzenia

W 2007 roku elektrownie jądrowe wyprodukowały około 2600 TWh energii elektrycznej i dostarczyły 14 procent energii elektrycznej zużywanej na świecie, co oznacza spadek o 2 procent w porównaniu z rokiem 2006. Według stanu na dzień 9 maja 2010 roku na świecie działało 438 reaktorów jądrowych (372 GW). Szczyt osiągnięto w 2002 roku, kiedy działały 444 reaktory jądrowe.

Sytuacje kryzysowe w japońskiej elektrowni atomowej Fukushima Daiichi i innych obiektach jądrowych wywołały pytania o przyszłość energetyki jądrowej. Platts stwierdził, że "kryzys w japońskich elektrowniach atomowych Fukushima skłonił kraje będące największymi konsumentami energii do dokonania przeglądu bezpieczeństwa istniejących reaktorów i poddał w wątpliwość tempo i skalę planowanej rozbudowy na całym świecie". Po katastrofie w Fukushimie Międzynarodowa Agencja Energii zmniejszyła o połowę szacunki dotyczące dodatkowych mocy wytwórczych elektrowni jądrowych, które mają powstać do 2035 roku.

Głowice zbiorników wody pod ciśnieniemZoom
Głowice zbiorników wody pod ciśnieniem

Pytania i odpowiedzi

P: Co to jest energia jądrowa?


A: Energia jądrowa to kontrolowane wykorzystanie energii jądrowej do wytwarzania energii elektrycznej.

P: Jak działa reaktor jądrowy?


O: Reaktor jądrowy wykorzystuje reakcje jądrowe do uwolnienia energii, która następnie zagotowuje wodę i zasila silnik parowy, wytwarzając energię elektryczną.

P: Jaki procent światowej energii elektrycznej pochodzi z energii jądrowej w 2007 roku?


O: W 2007 roku 14% światowej energii elektrycznej pochodziło z energii jądrowej.

P: Jakie są potencjalne zagrożenia związane z wykorzystaniem energii jądrowej?


O: Elektrownie jądrowe wytwarzają odpady radioaktywne, które mogą być szkodliwe, jeżeli nie są odpowiednio przechowywane.

P: Jaki rodzaj alternatywnego źródła energii jest badany od połowy XX wieku?


O: Od połowy XX wieku bada się energię termojądrową jako alternatywne źródło energii.

P: Czym różni się energia termojądrowa od tradycyjnej energii jądrowej?


O: Energia termojądrowa wytwarza znacznie więcej energii niż tradycyjna energia jądrowa i nie produkuje żadnych odpadów radioaktywnych.

P: Czy są już dostępne reaktory termojądrowe?



O: Reaktory termojądrowe jeszcze nie istnieją i są nadal opracowywane.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2023 - License CC3