Výroba jaderné energie zahrnuje zachycení jaderné energie z jaderných reaktorů k výrobě elektřiny. Seznamte se s procesem vytváření jaderné energie.
Co je jaderná energie?
Jaderná energie je proces získávání jaderné energie z jaderných reaktorů k výrobě elektřiny. Zařízení, které vyrábí elektřinu z jaderné energie, se nazývá jaderná elektrárna. Dnes můžete najít jaderné elektrárny po celém světě, ačkoli jsou oblíbené zejména ve Francii, Japonsku a Spojených státech. Finsko, Maďarsko, Rusko a Spojené království jsou také uživateli jaderné energie.
Stručná historie jaderné energetiky
Italský fyzik Enrico Fermi a jeho tým vyrobili na Chicagské univerzitě v roce 1942 první jadernou řetězovou reakci na světě. V roce 1954 otevřel Sovětský svaz svou jadernou elektrárnu Obninsk a stal se prvním národem, který vyráběl elektřinu pro rozvodnou síť pomocí jaderné energie. V průběhu 60. a 70. let několik zemí začlenilo do své národní energetické politiky rozsáhlé jaderné elektrárny.
Minimální emise skleníkových plynů z jaderných zařízení zpočátku dělaly z výroby jaderné energie výhodu při snižování globální změny klimatu. Nevýhody jaderných reaktorů však postupně oslabily veřejné mínění o jaderné technologii. Havárie na Three Mile Island ve Spojených státech v roce 1979, ukrajinská katastrofa v Černobylu v roce 1986 a tavení japonské elektrárny Fukušima Daiichi v roce 2011 zdůraznily nebezpečí hostování jaderných zařízení. Dnes ministerstvo energetiky Spojených států amerických vyřazuje z provozu mnoho jaderných elektráren a místo toho se přesouvá k obnovitelným zdrojům energie, jako je solární a větrná energie.
Jak funguje jaderná energie?
Jaderná energie obvykle umožňuje výrobu elektřiny tím, že vytváří obrovské množství tepla. Teplo se aplikuje na vodu, aby se vyrobila pára, a pára otočí obří turbíny, aby vytvořila elektřinu. Jaderný průmysl toho dosahuje pomocí dvou hlavních návrhů:
- Varný reaktor : Varný reaktor, nebo BWR, používá jaderné palivo k vaření vody. Tato voda se mění v páru, která pohání mohutné turbíny. Jaderná elektrárna BWR obvykle používá ve svých palivových tyčích uranovou rudu. Uranové palivové tyče vytvářejí teplo prostřednictvím radioaktivního rozpadu izotopů uranu (typy atomů uranu). Toto se nazývá jaderné štěpení nebo proces srážky neutronů a atomů za účelem rozdělení atomů a uvolnění energie. Jádro reaktoru generuje více tepla, než je potřeba k výrobě páry, takže konstrukce varných reaktorů obsahují masivní chladicí věže, které odvádějí přebytečné teplo a páru.
- Tlakovodní reaktor : Tlakovodní reaktor, neboli PWR, je lehkovodní reaktor, který využívá uranové palivové tyče k ohřevu vody pod vysokým tlakem. Voda cirkuluje z aktivní zóny reaktoru do parogenerátoru, kde ohřívá samostatnou zásobu vody, která tvoří páru pro roztočení turbín. Na rozdíl od reaktoru BWR tato konstrukce reaktoru udržuje vroucí vodu mimo jaderné palivo. To má snížit riziko jaderné havárie.
3 Výhody jaderné energie
Jaderná energie má ve srovnání s jinými zdroji elektřiny řadu výhod.
1. Minimální emise uhlíku : Jaderná energie nevypouští při výrobě elektřiny skleníkové plyny, jako je oxid uhličitý (CO2) nebo metan (CH4). Tím se odlišuje od fosilních paliv, jako je uhlí, ropa a zemní plyn.
2. Bohaté zásoby : Planeta má mnoho ložisek uranu, která mohou snadno pojmout stávající systémy jaderné energie.
3. Vysoký kapacitní faktor : Jaderné elektrárny poskytují vysokou návratnost výdajů na energii, které jsou vynaloženy na jejich výstavbu a provoz. Ve srovnání s fosilními palivy, jako je uhlí a zemní plyn, a obnovitelnými zdroji, jako je slunce a vítr, se jaderná energie nejvíce blíží využití maximální možné výroby energie pro elektrárnu v daném čase.
3 Nevýhody jaderné energie
Navzdory některým inherentním výhodám zaznamenaly jaderné elektrárny v posledních letech snížené investice. To má čtyři hlavní nevýhody:
1. Ekonomika : Náklady na těžbu a přepravu uranu v kombinaci s náklady na výstavbu a bezpečný provoz elektrárny činí jadernou energii méně efektivní z hlediska nákladů než uhlí nebo zemní plyn. S klesajícími cenami solární energie může být tento efekt ještě výraznější.
2. Jaderný odpad : Jaderné elektrárny vyrábějí elektřinu jaderným štěpením a vyhořelé palivo ze štěpení je radioaktivní odpad. Jaderný odpad musí být skladován na místě nebo přepravován na bezpečné místo po železnici. Jedná se o drahý a potenciálně nebezpečný proces a ze skladovacích nádrží jaderného odpadu, kde odpad končí – jako jsou ty v Hanford Site ve státě Washington – může do půdy unikat radioaktivní kapalina.
3. Meltdowns : Jaderná energie funguje prostřednictvím řetězových reakcí. Bez řádného chlazení se tyto řetězové reakce mohou vymknout kontrole, zaplavit bezpečnostní systémy a vést k roztavení jádra jaderného reaktoru v události zvané „tavení jádra“. To zničilo jaderné elektrárny, jako je Černobyl na Ukrajině, Three Mile Island v Pensylvánii a Fukushima Daiichi v Japonsku.