Je americká jaderná energie odpovědí na změnu klimatu?
(Čísla mimo USA jsou od roku 2014. Nedávné údaje nejsou k dispozici.)
Vedení Spojeného státu 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 funguje 99 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 vynaložený průměrným reaktorem generuje v americkém hospodářství 1,87 dolarů. (Zdroj: "Ekonomické výhody jaderné energie", Institut jaderné energetiky, duben 2014.)
Americké jaderné elektrárny vytvořily v roce 2016 19,7% z 4.079 bilionů kWh celkové výroby elektrické energie v USA. Bylo to druhé místo u uhlí (30%) a zemního plynu (34%).
Je to větší než vodní elektrárna (6,5%) a další alternativní zdroje včetně větrné energie (8,4%).
Na výzkumných univerzitách je 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 na výzkumných a zkušebních reaktorech", NRC, 18. srpna 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 se srazí s neutronem. 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.
Odcházejí od toho, 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 reaktoru s tlakovou vodou.
Naproti tomu v reaktorech s vroucí vodou 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 nevydávají žádné skleníkové plyny, na rozdíl od uhlí a zemního plynu.
Vytváří 0,5 pracovních míst za každou megawatthodinu (mWh) vyrobené elektřiny. 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 výhody jaderné energie", Institut jaderné energetiky, duben 2014. )
Po desetiletí měla jadernou energii nejlevnější provozní náklady. Při hodnotě 1,87 cent / 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
Pro jadernou energii existují dvě obrovské nevýhody 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 americká jaderná katastrofa byla v roce 3 Mile Island v roce 1979, kdy se radioaktivní palivové tyče 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.
Téměř 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. Likvidace 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 USA).
Vysoký 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 and Fallout", The Economist, 29. srpna 2015.)
V zákoně o politice jaderného odpadu z roku 1982 Kongres řekl Americké regulační komisi pro jadernou bezpečnost, aby navrhl, postavil, provozoval a nakonec vyřadil z provozu trvalý geologický úložiště pro likvidaci odpadů na vysoké úrovni v horách Yucca v Nevadě.
Místní úředníci nechtějí nebezpečí ve svém stavu. Omezili svůj vývoj až do roku 2013, kdy NRC získal svůj případ v americkém odvolacím soudu. V roce 2015 NRC dokončilo hodnocení bezpečnosti a začalo pracovat na prohlášení o dopadu na životní prostředí. (Zdroj: "Odstraňování odpadů na vysoké úrovni", Komise pro jadernou regulaci USA).
Budoucnost jaderné moci USA
Roční americká poptávka po elektřině se podle očekávání zvýší o 28 procent do roku 2040. S rostoucími cenami ropy a zemního plynu as obavami z globálního oteplování začala jaderná energie opět vypadat atraktivně. Koncem devadesátých 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. Byly 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 frakce 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 rozšiřování jaderné energie v Americe proto závisí na cenách zemního plynu. Pokud se opět zvednou a zůstanou vysoko, očekávejte, že se vrátíte k výrobě jaderné energie. (Zdroj: "Jiný reaktor zavírá, přerušující novou realitu pro americkou jadernou energii", National Geographic, 1. ledna 2015.)