Što je nuklearna energija, i zbog čega se smatra održivim resursom? Korištenje nuklearne energije u elektranama.
Budućnost nuklearne energije kao izvora električne energije ovisi o sposobnosti znanstvenika da ju učine jeftinijim i sigurnijim izvorom energije. Koliko smo napredovali do danas? Dotaknut ćemo se ove teme: nuklearna energija, napredak, sigurnost i mogućnost korištenja…
Što je nuklearna energija?
Kako funkcionira nuklearna energija? Je li radijacija opasna? Otkrijte razliku između nuklearne fisije i fuzije, načina na koji uran potiče nuklearni proces, te prednosti i nedostatke ovog alternativnog izvora energije.
NUKLEARNA MOĆ je generirana razdvajanjem atoma kako bi se oslobodila energija koja se nalazi u središtu ili jezgri tih atoma. Taj proces, nuklearna fisija, stvara toplinu koja je usmjerena na rashladni agens – obično vodu. Nastala para okreće turbinu spojenu na generator, proizvodeći električnu energiju.
Oko 450 nuklearnih reaktora osigurava oko 11 posto svjetske električne energije. Zemlje koje stvaraju najviše nuklearne energije su, redom, Sjedinjene Države, Francuska, Kina, Rusija i Južna Koreja.
Najčešće gorivo za nuklearnu energiju je uran, metal koji se nalazi širom svijeta. Iskopani uran prerađuje se u U-235, obogaćenu verziju koja se koristi kao gorivo u nuklearnim reaktorima jer se njezini atomi mogu lako razdvojiti.
U nuklearnom reaktoru, neutroni – subatomske čestice koje nemaju električni naboj – se sudaraju s atomima, uzrokujući njihovo razdvajanje. Taj sudar – nazvan nuklearna fisija – oslobađa više neutrona koji reagiraju s više atoma, stvarajući lančanu reakciju. Kao nuklearno gorivo može se koristiti i nusprodukt nuklearnih reakcija, plutonij.
Vrste nuklearnih reaktora
U SAD-u većina nuklearnih reaktora su ili reaktori s kipućom vodom, u kojima se voda zagrijava do vrelišta za ispuštanje pare, ili reaktori pod tlakom, u kojima voda pod tlakom ne vrije, ali usmjerava toplinsku energiju u sekundarni spremnik vode za proizvodnju pare.
Drugi tipovi nuklearnih reaktora uključuju reaktore hlađene plinom, koji koriste ugljični dioksid kao sredstvo za hlađenje i koji se koriste u Velikoj Britaniji, te brze neutronske reaktore, koji se hlade tekućim natrijem.
Povijest nuklearne energije
Ideja o nuklearnoj energiji započela je tridesetih godina prošlog stoljeća, kada je fizičar Enrico Fermi prvi put demonstrirao da neutroni mogu podijeliti atome. Fermi je predvodio tim koji je 1942. godine postigao prvu nuklearnu lančanu reakciju na stadionu Sveučilišta u Chicagu. Nakon toga je uslijedio niz prekretnica u pedesetim godinama prošlog stoljeća: prva električna energija proizvedena iz atomske energije u Idaho-ovom eksperimentalnom reaktoru 1951. godine; prva nuklearna elektrana u gradu Obninsku u bivšem Sovjetskom Savezu 1954. godine; i prva komercijalna nuklearna elektrana u Shippingportu, Pennsylvania, 1957. godine.
Nuklearna energija, klimatske promjene i budući projekti
Nuklearna energija se ne smatra obnovljivom energijom, s obzirom na njezinu ovisnost o ograničenom resursu (uran), ali budući da operativni reaktori ne emitiraju niti jedan od stakleničkih plinova koji doprinose globalnom zatopljenju, zagovornici ističu da bi to moglo biti rješenje problema klimatskih promjena. Na primjer, istraživač Leslie Dewan iz National Geographica želi obnoviti reaktor rastaljene soli, koji kao gorivo koristi tekući uran otopljen u rastaljenoj soli, tvrdeći da bi to moglo biti sigurnije i jeftinije od reaktora koji se danas koriste.
Drugi rade na malim modularnim reaktorima koji mogu biti prijenosni i lakši za izgradnju. Inovacije poput ovih usmjerene su na spašavanje industrije u krizi budući da postojeće nuklearne elektrane nastavljaju stariti, a nove cijenom ne uspijevaju konkurirati prirodnom plinu i obnovljivim izvorima kao što su vjetar i sunce.
Sveti gral za budućnost nuklearne energije uključuje nuklearnu fuziju, koja stvara energiju kada se dvije lake jezgre sudare i formiraju jednu, težu jezgru. Fuzija bi mogla donijeti više energije na sigurniji način i sa daleko manje štetnim radioaktivnim otpadom od fisije, ali samo je mali broj ljudi – uključujući 14-godišnjaka iz Arkansasa – uspio izgraditi radne reaktore za nuklearnu fuziju. Organizacije poput ITER-a u Francuskoj i Max Planckovog Instituta za plazma fiziku rade na komercijalno održivim verzijama, koje su do sada ipak ostale nedostižne.
Prednosti nuklearne energije
Nuklearna energija nudi mnoge prednosti kao pokretač naše energetske mreže, u potpunosti bez emisije. Njezina jedinstvena vrijednost ne može se naći ni u jednom drugom izvoru energije.
Nuklearna energija štiti nacionalnu sigurnost. Američko vodstvo u nuklearnoj energiji održava standarde sigurnosti i neproliferacije na globalnoj razini, podržava otpornu državnu električnu mrežu i pokreće snažnu mornaricu.
Nuklearna energija se bori protiv klimatskih promjena. Nuklearna energija osigurava velike količine električne energije koja ne sadrži ugljik, što je nezamjenjivo u zaštiti okoliša.
Nuklearna energija osigurava američko vodstvo u tehnologiji. Sjedinjene Države bile su pionir u iskorištavanju nuklearne energije za svijet i, uz stalno vodstvo, mogu odgovoriti na rastuću potražnje za čistom energijom u svijetu s naprednim reaktorima.
Nuklearna energija pouzdano proizvodi električnu energiju. Električna energija je stalno potrebna našoj zemlji da napreduje u 21. stoljeću. Čista, pouzdana nuklearna energija je kritični dio infrastrukture SAD-a jer neprestano radi u periodima od 18 do 24 mjeseca.
Nuklearna energija stvara radna mjesta. Nuklearna energija pruža više od 100.000 dobro plaćenih, dugoročnih radnih mjesta i podržava lokalna gospodarstva s milijunima dolara u državnim i lokalnim poreznim prihodima.
Nuklearna energija štiti naš zrak. Dušikov oksid, sumporni dioksid, čestice tvari i živa: sve što ne želite u zraku koji udišete. Nuklearna energija osigurava energiju bez traga tih zagađivača.
Nuklearna energija potiče međunarodni razvoj. Nuklearna energija pomaže zemljama u razvoju u ostvarivanju ciljeva održivog razvoja.
Nuklearna energija pokreće električna vozila. Električni transport obećava smanjenje emisije ugljika. Čista nuklearna energija može pomoći električnim vozilima da ih u potpunosti eliminiraju.
Rizici nuklearne energije
Protiveći se nuklearnoj energiji njeni protivnici ukazuju na probleme dugotrajnog nuklearnog otpada i spektar rijetkih ali razarajućih nuklearnih nesreća kao što su one u Černobilu 1986. godine i Fukushima Daiichi u 2011. godini. Smrtonosna černobilska katastrofa u Ukrajini dogodila se kada su krivo projektirani reaktor i ljudska pogreška uzrokovala strujni udar i eksploziju u jednom od reaktora. Velike količine radioaktivnosti puštene su u zrak, a stotine tisuća ljudi bile su prisiljene napustiti svoje domove. Danas je područje oko tvornice – poznato kao zona isključenosti – otvoreno za turiste, ali je naseljeno samo različitim vrstama divljih životinja, kao što su sivi vukovi, koji su od tada preuzeli taj životni prostor.
U slučaju japanskog Fukushima Daiichija, posljedice potresa u Tohokuu i tsunamija uzrokovale su katastrofalnu propast nuklearke. Nekoliko godina kasnije okolni se gradovi bore za oporavak, evakuirani su previše uplašeni da se vrate, a javno nepovjerenje usporava oporavak, unatoč uvjeravanjima vlade da je većina područja sigurna.
Druge nesreće, poput djelomičnog otapanja na Pennsylvanijskom otoku Three Mile 1979. godine, ostaju zastrašujući primjeri radioaktivnih rizika nuklearne energije. Katastrofa u Fukushimi je izazvala pitanja o sigurnosti elektrana u seizmičkim zonama, kao što je npr. Armenska elektrana Metsamor.
Ostala pitanja vezana za nuklearnu energiju uključuju gdje i kako skladištiti istrošeno gorivo ili nuklearni otpad, koji ostaje opasno radioaktivno tisućama godina. Nuklearne elektrane, od kojih se mnoge nalaze na obalama ili blizu obala zbog blizine vode za hlađenje, također se suočavaju s porastom razine mora i rizikom od ekstremnijih oluja zbog klimatskih promjena.
