Kas USA tuumaenergia on kliimamuutuste vastus?
(Ameerika Ühendriikide näitajad on alates 2014. aastast. Viimaseid andmeid pole saadaval.)
Ameerika Ühendriikide juhtkond sai oma ajaloolise rolli tuumaenergia arendamise pioneerina. Esimene kaubanduslik survestatud veereaktor Yankee Rowe alustas tegevust 1960. aastal ja töötas kuni 1992. aastani. (Allikas: "Tuumaenergia USAs", World Nuclear Association, aprill 2017).
Tuumaelektrijaamad
Kolmkümmendes riikides on tuumaelektrijaamu 99 tegutsevat. Enamik asuvad Mississippi jõest ida pool (vt kaarti). Nad toodavad umbes 40-50 miljardit dollarit elektrimüügis ja loovad üle 100 000 töökoha. Iga keskmine reaktori kulutatud dollar annab USA majandusse 1,87 dollarit. (Allikas: tuumaenergia majanduslik kasu, Tuumaenergia Instituut, aprill 2014)
USA tuumaelektrijaamad toodavad 19,7 protsenti 2016. aastal USA-st toodetud elektrienergiast 4 079 triljonit kWh-d. See oli ka söe (30 protsenti) ja maagaas (34 protsenti).
See on suurem kui hüdroenergia (6,5 protsenti) ja muud alternatiivsed allikad, sealhulgas tuuleenergia (8,4 protsenti).
Teaduskõrgkoolides on ka 36 reaktorit (vt kaart). Neid kasutatakse katsete jaoks väikeste koguste kiirguse loomiseks. See on koht, kus teadlased uurivad neutroneid ja muid subatomilisi osakesi, uurivad autotööstuse ja meditsiinilisi komponente ning õpivad, kuidas paremini ravida vähki.
(Allikas: "Uurimis- ja katserajatiste taustpilt", NRC, 18. august 2011)
Kuidas tuumaenergia töötab?
Kõik elektrijaamad kuumutatakse vett auru tootmiseks, mis muudab generaatori elektritootmiseks. Tuumaelektrijaamades toodab seda auru tuuma lõhustumise abil toodetud soojus. See on siis, kui aatom on jagatud, eraldades tohutul hulgal energiat kuumuse kujul.
Uraani 235 kasutatakse kütusena, sest see katkeb kergesti, kui see põrkub neutroniga. Kui see juhtub, hakkavad urooni enda neutronid hakkama teiste aatomitega kokku puutuma. See algab ahelreaktsiooni. Sellepärast on tuumapommid nii võimsad.
Tuumageneraatoris kontrollitakse ahelreaktsiooni spetsiaalsete vardadega, mis neelavad liigseid neutroneid ohutult. Need juhtpadjad asetsevad uraanikütuste pelletite kütuseraamide kõrval. Üle 200 neist vardad on rühmitatud mida tuntakse kütusekompleksina. Kui insenerid tahavad protsessi aeglustada, vähendavad nad rohkem juhtimisvardaid agregaadile. Kui nad tahavad rohkem soojust, tõstavad nad vardad. (Allikas: "Kuidas tuumajaamad töötavad?" Duke Energy.)
Ameerika Ühendriikidel on kahte tüüpi tuumaelektrijaamu. Seal on 65 survestatud vesireaktorit ja 34 keevas veereaktorit.
Need erinevad selle poolest, kuidas soojust suunatakse reaktorist generaatorisse.
Surveveereaktorid kasutavad suure rõhu, et hoida reaktoris vesi keemiseni. See võimaldab soojeneda väga kõrgele tasemele. Seejärel kantakse soojust torude kaudu generaatorisse eraldi veemahutisse. See loob aur, mis juhib elektriturbiini. Seejärel tagastab reaktori vesi uuesti soojendamiseks. Turbiini aur jahutatakse kondensaatoris. Saadud vesi saadetakse tagasi aurugeneraatorisse. See on hüdraulilise veereaktori animeeritud versioon.
Keev vesi reaktorid teiselt poolt kasutage keeva veega, et otseselt luua aur generaatori juhtimiseks. Siin on keeva veereaktori animeeritud versioon.
Kõige olulisem on see, et kogu protsess toimub ümbritsetud keskkonnas, et kaitsta välismaailma saastumisest.
Elektrijaamu saab jahutada ja isegi peatada kiiresti. (Allikas: "Kuidas toimib tuumaenergia?", UNAE.)
Eelised
Tuumaelektrijaamad ei ehita kasvuhoonegaase, erinevalt söest ja maagaasist.
Nad loovad 0,5 töökohta iga megavatt-tunni (mWh) toodetud elektri kohta. See on võrreldes 0,19 töökohaga söes, 0,05 töökohta gaasiküttel ja 0,05 tuuleenergiaga. Ainus muud energiaallikad, mis loob rohkem töökohti (mWh), on fotogalvaaniline, 1,06 töökohta mWh. (Allikas: tuumaenergia majanduslik kasu, Tuumaenergia Instituut, aprill 2014 )
Aastakümnetel on tuumaenergial olnud kõige odavamad tegevuskulud. 1,87 senti / kWh (2008. aasta andmed) on see 68% söe maksumusest. Ja kuni viimase ajani oli see ainult 25 protsenti maagaasi maksumusest.
Hirm globaalse soojenemise vastu pidurdas kivisöel töötavate elektrijaamade uut ehitust. Selle tulemusena ehitati 1992. aastast 2005. aastani uutesse gaasküttel töötavatesse elektrijaamadesse umbes 270 000 megavatti energiat. Sel ajal tundus, et nendel taimedel on madalaim investeerimisrisk. Selle tulemusena toimus veebis ainult 14 000 MWe uue tuuma- ja söeküttel töötava võimsuse. See aitas tõsta maagaasi hindu, sundides suuri tööstustarbijaid avamaal ja surudes gaasiküttega elektri kulusid 10 senti / kWh-ni.
Puudused
Tuumaenergiale on kaks suurt puudust tänu kütuseallika radioaktiivsusele.
1. Õnnetus tehas võib vabastada radioaktiivsete materjalide keskkonda plume (pilve-kujuline moodustamine) radioaktiivsete gaaside ja osakesed. Inimeste ja loomade hingamisteede või sissevõtmise järel need osakesed asetatakse maapinnale. Osakesed koosnevad ebastabiilsetest aatomitest, mis eraldavad liigset energiat, mida nimetatakse kiirguseks, kuni need muutuvad stabiilseks. Madalates annustes on kiirgus kahjutu. Kuid pärast tuumade kokkuvarisemist hävitavad suured annused elusrakud ja võivad põhjustada mutatsioone, haigusi ja surma.
Tuumareostuse potentsiaalne mõju võib olla katastroofiline, nagu on näha Tšernobõlis ja Fukushimas , kuigi sellise juhtumi juhtumite võimalused on haruldased. Ainus USA tuumakatastroof oli 1979. aastal Kolmest Miilide saarel , mil radioaktiivseid kütusepaake osaliselt sulanud. Ainult väike kogus radioaktiivset gaasi vabastati. Puudusid mõõdetavad tervisemõjud. Siiski ei ehitatud 30 aastat uutele tuumaelektrijaamadele.
Peaaegu kolm miljonit ameeriklast elavad 15 meetri kaugusel tegutsevast rajatisest. Nad ohustavad otsest kiirgusohtu õnnetusjuhtumi korral. Kui olete üks neist inimestest, siin saate õnnetuse ette valmistuda.
2. Tuumajäätmete käitlemine on suur puudus. Madala tasemega jäätmed tulevad kokku tuumakütusega igapäevastes toimingutes. See käideldakse kohapeal või saadetakse madala taseme jäätmehoidlasse ühes 37st riigist. (Allikas: "Madala raiskusega jäätmed", USA tuumaregulatsiooni komisjon.)
Kõrgetasemelised jäätmed koosnevad kasutatud tuumkütustest. Deaktiveerimiseks kulub sadu tuhandeid aastaid. Praegu hoitakse 70 000 tonni seda kütust elektrijaamades ise. (Allikas: "Faff ja Fallout", The Economist, 29. august 2015.)
1982. aasta tuumaohutuspoliitika seaduses nõudis kongress USA tuumaküsimuste reguleerimiskomisjonile, et kavandada, ehitada, käitada ja lõpuks likvideerida püsiv geoloogiline hoidla kõrgetasemeliste jäätmete kõrvaldamiseks Nevada Yucca mäes.
Kohalikud ametnikud ei soovi oma riigis ohtu. Nad viivitasid oma arengu kuni 2013. aastani, mil NRC võitis oma juhtumi USA apellatsioonikohtus. 2015. aastal viis NRC läbi ohutushinnangu ning alustas tööd keskkonnamõju hindamise avaldusega. (Allikas: "Kõrge taseme jäätmete kõrvaldamine", USA tuumaenergia reguleerimise komisjon.)
USA tuumaenergia tulevik
Prognoositakse, et aastane USA elektrienergia nõudlus kasvab 2040. aastaks 28 protsenti. Tõusvad nafta- ja gaasihinnad ning mure globaalse soojenemise pärast on tuumaenergia hakanud veelkord atraktiivseks. 1990. aastate lõpul peeti tuumaenergiat imporditud nafta ja gaasi sõltuvuse vähendamiseks. See poliitiline muutus sillutas teed tuumaenergia suutlikkuse märkimisväärsele kasvule.
2005. aasta energiapoliitika seadusega anti rahalised stiimulid arenenud tuumaelektrijaamade ehitamiseks. Samuti oli kolm regulatiivset algatust, mis lihtsustas seda:
- Sujuv disaini sertifitseerimise protsess.
- Varajase tegevusloa saamise õigus.
- Ehitus- ja tegevuslitsentside protsessi ühendamine.
Alates 2007. aastast on ettevõtted taotlenud uutele tuumareaktoritele 24 litsentsi. Ehitatakse neli uut tehast. Westinghouse ehitab kaks Gruusias ja kaks Lõuna-Carolinas. (Allikas: Westinghouse Buys CB & I tuumajaam, The Wall Street Journal, 29. oktoober 2015)
Teisalt on kodumaise põlevkiviõli ja maagaasi pragunemine muutnud gaasi odavaks alternatiiviks vanade tuumajaamade moderniseerimisele. Selle tulemusena on viimase kahe aasta jooksul suletud neli tehast. Vanade tuumajaamade jooksvate kulude säilitamine on suurem kui uute gaasiküttega tehaste ehitamine. See on isegi kallim kui vana söeküttel töötavate elektrijaamade renoveerimine maagaasiks.
Seetõttu sõltub Ameerika Ühendriikide tuumaenergia laiendamise tulevik sõltuvalt maagaasi hindadest. Kui nad taas tõusevad ja jäävad kõrgeks, siis oodata tähelepanu tuumaenergia tootmiseks. (Allikas: "Teine reaktor sulgeb USA uue tuumavõimsuse uue reaalsuse punktid", National Geographic, 1. jaanuar 2015)