Da li je američka nuklearna sila odgovor na klimatske promjene?
(Podaci koje nisu u SAD su od 2014. godine. Najnovije slike nisu dostupne.)
Rukovodstvo Sjedinjenih Država je došlo od svoje istorijske uloge kao pionir razvoja nuklearne energije. Prvi komercijalni reaktor za vodu pod pritiskom, Yankee Rowe, započeo je 1960. i radio do 1992. godine. (Izvor: "Nuklearna snaga u SAD", Svetska nuklearna asocijacija, april 2017.)
Nuklearne elektrane
U tridesetim državama postoji 99 operativnih nuklearnih elektrana. Većina se nalazi istočno od reke Misisipi (pogledajte mapu). Oni generišu oko 40 do 50 milijardi dolara za prodaju električne energije i stvaraju preko 100.000 radnih mjesta. Svaki dolar potrošen od strane prosečnog reaktora generiše 1,87 dolara u američkoj ekonomiji. (Izvor: "Ekonomske koristi nuklearne energije", Institut za nuklearnu energiju, april 2014.)
Nuklearne elektrane SAD-a proizvele su 19,7 odsto od 4.079 triliona kWh ukupne proizvodnje električne energije u SAD-u 2016. godine. To je drugo za ugalj (30 posto) i prirodni gas (34 posto).
Veća je od hidroelektrane (6,5%) i drugih alternativnih izvora, uključujući vjetroelektranu (8,4%).
Na istraživačkim univerzitetima je i 36 testnih reaktora (pogledajte mapu). Koriste se za stvaranje malih količina zračenja za eksperimente. Ovde naučnici istražuju neutrone i druge subatomske čestice, pregledaju automobilske i medicinske komponente i nauku kako bolje tretirati rak.
(Izvor: "Podgrupa istraživačkih i testnih reaktora", NRC, 18. avgust 2011.)
Kako funkcioniše nuklearna energija?
Sve elektrane gase vodu za proizvodnju pare, koja pretvara generator radi stvaranja električne energije. U nuklearnim elektranama ta para se vrši toplotom generisanim nuklearnom fisijom. To je kada se atom razdvoji, oslobađajući ogromne količine energije u vidu toplote.
Uranijum 235 se koristi kao gorivo jer se lako raspada kada se udari sa neutronomom. Kada se to dogodi, neutroni iz samog urana počinju da se sudaraju sa drugim atomima. Ovo započinje lančanu reakciju. Zato su nuklearne bombe tako snažne.
U nuklearnom generatoru, lančanu reakciju kontrolišu posebni štapovi koji bezbjedno apsorbuju višak neutrona. Ove kontrolne šipke se postavljaju pored gorivnih štapova, koji sadrže pelete uranijumskog goriva. Preko 200 ovih šipki se grupišu u ono što se zove gorivo. Kada inženjeri žele da usporite proces, oni spuštaju više kontrolnih šipki u sklop. Kada žele više toplote, podižu štapove. (Izvor: "Kako rade nuklearne elektrane?" Duke Energy.)
SAD imaju dve vrste nuklearnih elektrana. Postoji 65 reaktora pod pritiskom i 34 reaktivne vode za kvaru.
Oni se razlikuju u tome kako se toplota prenosi sa reaktora na generator.
Reaktori vode pod visokim pritiskom koriste visoki pritisak da vode u reaktoru vode od ključanja. Ovo omogućava zagrevanje na super visok nivo. Toplota se zatim prenosi kroz cevi u poseban kontejner vode u generatoru. Ona stvara paru koja upravlja električnom turbinom. Voda iz reaktora se vraća da se ponovo zagreva. Parna voda iz turbine se hladi u kondenzatoru. Dobijena voda se vraća u generator pare. Evo animirane verzije vodenog reaktora pod pritiskom.
Reaktori ključalne vode, s druge strane, koriste vodu za kuhanje kako bi direktno stvorili paru za pogon generatora. Evo animirane verzije reaktora za ključanje vode.
Ono što je najvažnije jeste da se ceo proces odvija u zatvorenom okruženju kako bi zaštitio spoljašnji svet od bilo kakve kontaminacije.
Elektrane mogu se hladiti i čak brzo zaustaviti. (Izvor: "Kako radi nuklearna energija?", UNAE.)
Prednosti
Nuklearne elektrane ne emituju gasove staklene bašte, za razliku od uglja i prirodnog gasa.
Oni stvaraju 0.5 radna mesta za svaki megavat sat (mWh) proizvedene električne energije. To je u poređenju sa 0.19 poslova u uglu, 0.05 poslova u postrojenjima na gas i 0.05 u vjetarskoj snazi. Jedini drugi izvor energije koji stvara više radnih mesta / mWh je solarna fotonapada, na 1,06 radnih mjesta / mWh. (Izvor: "Ekonomske koristi nuklearne energije", Institut za nuklearnu energiju, april 2014. )
Decenijama, nuklearna energija je imala najjeftinije operativne troškove. Na 1,87 centa / kWh (podaci iz 2008. godine), to je 68 posto cijena uglja. A do nedavno, to je bilo samo 25 posto cijena prirodnog gasa.
Strahovi o globalnom zagrevanju inhibiraju novu izgradnju elektrana na ugalj. Kao rezultat toga, od 1992. do 2005. godine izgrađeno je oko 270.000 megavata novih energetskih postrojenja na plin. U to doba, izgleda da te biljke imaju najmanji rizik ulaganja. Kao rezultat, samo 14.000 MWe novih kapaciteta nuklearnog i uglja došlo je na internet. To je pomoglo u porastu cena prirodnog gasa, prisiljavanjem velikih industrijskih korisnika na podmorje i guranjem troškova električne energije na gas od 10 centi / kWh.
Nedostaci
Postoje dve ogromne mane nuklearne energije, zahvaljujući radioaktivnoj prirodi njegovog izvora goriva.
1. Nesreća u postrojenju može pustiti radioaktivni materijal u životnu sredinu kao plamen (cloud-like formacija) radioaktivnih gasova i čestica. Ove čestice zatim udišu ili unose ljudi i životinje ili se deponuju na tlu. Čestice su sastavljene od nestabilnih atoma koji izdvajaju višak energije, zvanu zračenje, dok ne postanu stabilni. U malim dozama, zračenje je bezopasno. Ipak, nakon nuklearnog talasa velike doze uništavaju žive ćelije i mogu izazvati mutacije, bolesti i smrt.
Potencijalni uticaj nuklearnog talasa može biti katastrofalan, kao što se vidi u Černobilu i Fukushimi , iako su šanse da se takav incident dešava retko. Jedina američka nuklearna katastrofa bila je na ostrvu Tri milje 1979. godine kada su radioaktivne gorivne štapove delimično istopljene. Objavljena je samo mala količina radioaktivnog gasa. Nije bilo merljivih zdravstvenih efekata. Ipak, nijedne nove nuklearne elektrane nisu izgrađene već 30 godina.
Skoro tri miliona Amerikanaca živi u krugu od 10 milja od operativnog pogona. Oni rizikuju direktnu izloženost zračenju u slučaju nesreće. Ako ste jedan od tih ljudi, evo kako se pripremiti za nesreću.
2. Odlaganje nuklearnog otpada je ogroman nedostatak. Otpad od niskog nivoa dolazi od kontakta sa nuklearnim gorivom u svakodnevnim operacijama. On se odlaže na licu mjesta ili se šalje u postrojenje za otpad od niskog nivoa u jednoj od 37 država. (Izvor: "Niski nivo otpada", Američka agencija za nuklearnu regulaciju.)
Otpad na visokom nivou sastoji se od odvojenog goriva. Potrebno je stotine hiljada godina za deaktiviranje. Trenutno se na samim elektranama skladišti 70.000 tona ovog goriva. (Izvor: "Faff i Fallout", The Economist, 29. avgust 2015.)
U Zakonu o politici nuklearnog otpada iz 1982. Kongres je rekao američkoj Nuklearno-regulatornoj komisiji da projektuje, gradi, operiše i na kraju razgradi stalno geološko spremište za odlaganje otpada visokog nivoa na planini Yucca Mountain, Nevada.
Lokalni zvaničnici ne žele opasnost u svojoj državi. Oni su odložili svoj razvoj do 2013. godine kada je NRC osvojio svoj slučaj u Apelacionom sudu SAD-a. NRC je 2015. godine izvršio procjenu sigurnosti i započeo rad na Izveštaju o utjecaju na životnu sredinu. (Izvor: "Odlaganje otpada na visokom nivou", Komisija za nuklearnu regulaciju SAD.)
Budućnost nuklearne energije SAD-a
Do 2040. godine se očekuje da će godišnja potrošnja električne energije u SAD-u porasti za 28 odsto. Uz porast cijena nafte i gasa i zabrinutost zbog globalnog zagrevanja, nuklearna energija je ponovo počela da izgleda privlačna. Krajem devedesetih, nuklearna energija se posmatra kao način smanjenja zavisnosti od uvezene nafte i gasa. Ova promjena politike otvorila je put za značajan rast nuklearnih kapaciteta.
Zakon o energetskoj politici iz 2005. godine je pružio finansijske podsticaje za izgradnju naprednih nuklearnih elektrana. Postojale su i tri regulatorne inicijative koje su olakšale način:
- Pojednostavljen proces sertifikacije dizajna.
- Odredba za rane dozvole.
- Kombinovanje procesa licenciranja za izgradnju i rad.
Kompanije su od 2007. godine podnijele zahtjev za izdavanje 24 dozvole za nove nuklearne reaktore. U izgradnji su četiri nova pogona. Westinghouse gradi dva u Gruziji i dva u Južnoj Karolini. (Izvor: "Westinghouse kupuje CB i I nuklearnu jedinicu", The Wall Street Journal, 29. oktobar 2015.)
Sa druge strane, sakupljanje domaće nafte iz škriljaca i prirodnog gasa učinilo je gas pristupačnom alternativom modernizaciji starih nuklearnih elektrana. Kao rezultat, četiri fabrike su zatvorene u poslednje dve godine. Čuvanje starih nuklearnih elektrana koje pokrivaju troškove više od izgradnje novih postrojenja na plin. To je čak i skuplje od obnove elektrana na ugalj na prirodni gas.
Prema tome, budućnost proširenja nuklearne energije u Americi zavisi od cijena prirodnog gasa. Ako ponovo uđu i ostanu visoko, očekujte pažnju da se vrati na proizvodnju nuklearne energije. (Izvor: "Još jedan reaktor zatvara, punjenje nove realnosti za američku nuklearnu moć", National Geographic, 1. januara 2015.)