Energetyka jądrowa

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.

• Katastrofa w Czarnobylu, która wydarzyła się w 1986 r.; sklasyfikowana na poziomie 7.
• Katastrofa nuklearna w Fukushimie, wydarzyła się w 2011 roku w wyniku trzęsienia ziemi, poziom 7.
• Wypadek w Majaku; wydarzył się w 1957 roku. Ilość uwolnionego promieniowania i ogólne zagrożenie były większe niż w Czarnobylu. Obszar dotknięty katastrofą był jednak mniejszy. Z tych powodów awaria została zaklasyfikowana tylko do poziomu 6.
• Pożar w Windscale w 1957 r. i wypadek w Three Mile Island w 1979 r., na poziomie 5.
• Awaria jądrowa w elektrowni Tokaimura na poziomie 4

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.

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 ciśnieniem