Puterea nucleară americană este răspunsul la schimbările climatice?
(Cifrele din afara SUA sunt din 2014. Ultimele date indisponibile.)
Conducerea Statelor Unite a venit din rolul său istoric de pionier al dezvoltării puterii nucleare. Primul reactor de apă sub presiune, Yankee Rowe, a început în 1960 și a funcționat până în 1992. (Sursa: "Energia nucleară în SUA", Asociația Nucleară Mondială, aprilie 2017)
Centrale nucleare
Există 99 de centrale nucleare care funcționează în treizeci de state. Cele mai multe sunt situate la est de râul Mississippi (vezi harta). Acestea generează în jur de 50-40 de miliarde de dolari fiecare în vânzările de energie electrică și creează peste 100.000 de locuri de muncă. Fiecare dolar petrecut de reactorul mediu generează 1,87 dolari în economia Statelor Unite. (Sursa: "Beneficiile economice ale energiei nucleare", Institutul pentru Energie Nucleară, aprilie 2014.)
Centralele nucleare americane au generat 19,7% din producția totală de energie electrică din SUA în anul 2016 de 4.079 trilioane de kWh. Aceasta a fost cea de-a doua a cărbunelui (30%) și a gazului natural (34%).
Este mai mare decât hidroelectricitatea (6,5%) și alte surse alternative, inclusiv energia eoliană (8,4%).
Există, de asemenea, 36 de reactoare de testare la universitățile de cercetare (vezi harta). Ele sunt folosite pentru a crea cantități mici de radiații pentru experimente. Aici oamenii de stiinta studiaza neutronii si alte particule subatomice, examineaza componentele auto si medicale si invata cum sa trateze mai bine cancerul.
(Sursa: "Backgrounder privind cercetările și reactoarele de testare", NRC, 18 august 2011.)
Cum funcționează energia nucleară?
Toate centralele termice acționează cu apă pentru a produce abur, ceea ce transformă un generator pentru a crea electricitate. În centralele nucleare, aburul este produs de căldura generată de fisiunea nucleară. Atunci când un atom este împărțit, eliberează cantități enorme de energie sub formă de căldură.
Uraniul 235 este folosit drept combustibil deoarece se desprinde ușor atunci când se ciocnește cu un neutron. Odată ce se întâmplă acest lucru, neutronii din uraniu încep să se ciocnească cu ceilalți atomi. Aceasta inițiază o reacție în lanț. De aceea bombele nucleare sunt atât de puternice.
Într-un generator nuclear, reacția în lanț este controlată de tije speciale care absorb absorbția excesului de neutroni în mod inofensiv. Aceste tije de control sunt amplasate lângă tijele de combustibil, care conțin pelete de combustibil de uraniu. Peste 200 de aceste tije sunt grupate în ceea ce este cunoscut ca un ansamblu de combustibil. Când inginerii doresc să încetinească procesul, ei coboară mai multe tije de control în ansamblu. Când vor mai multă căldură, ridică tijele. (Sursa: "Cum funcționează plantele nucleare?" Duke Energy.)
Statele Unite au două tipuri de centrale nucleare. Există 65 de reactoare cu apă sub presiune și 34 de reactoare de apă fierbinți.
Ele diferă în modul în care căldura este transferată de la reactor la generator.
Reactoarele cu apă sub presiune utilizează presiune ridicată pentru a menține apa în reactor în stare de fierbere. Acest lucru îi permite să se încălzească la niveluri superioare. Căldura este apoi transferată prin țevi către un container separat de apă din generator. Creează aburul care conduce turbina de electricitate. Apa din reactor se întoarce apoi să fie reîncălzită. Aburul din turbină este răcit într-un condensator. Apa rezultată este trimisă înapoi la generatorul de abur. Iată o versiune animată a unui reactor cu apă sub presiune.
Reacitele cu apă fierbinte, pe de altă parte, utilizează apă fiartă pentru a crea direct aburul pentru a acționa generatorul. Iată o versiune animată a reactorului de apă fierbinte.
Cel mai important este faptul că întregul proces are loc într-un mediu limitat, pentru a proteja lumea exterioară de orice contaminare.
Centralele electrice pot fi răcite și chiar oprite rapid. (Sursa: "Cum funcționează energia nucleară?", UNAE.)
avantaje
Centralele nucleare nu emit gaze cu efect de seră, spre deosebire de cărbune și gaze naturale.
Acestea creează 0,5 locuri de muncă pentru fiecare oră de megawatt (mWh) de energie electrică produsă. Acest lucru este în comparație cu 0,19 locuri de muncă în cărbune, 0,05 locuri de muncă în centrale pe gaz și 0,05 în energie eoliană. Singura altă sursă de energie care creează mai multe locuri de muncă / mWh este fotovoltaicul solar, la 1.06 locuri de muncă / mWh. (Sursa: "Beneficiile economice ale energiei nucleare", Institutul pentru Energie Nucleară, aprilie 2014. )
Timp de decenii, energia nucleară a avut cele mai ieftine costuri de operare. La 1,87 cent / kWh (cifre 2008), este de 68% din costul cărbunelui. Și până de curând au fost doar 25% din costul gazelor naturale.
Temerile legate de încălzirea globală au împiedicat construirea noilor centrale electrice pe bază de cărbune. Ca urmare, între 1992 și 2005 au fost construite circa 270.000 de megawați de energie electrică pentru noile centrale electrice pe gaz. La vremea respectivă, aceste plante păreau să aibă cel mai scăzut risc de investiții. Ca rezultat, doar 14.000 de MWe de capacitate nucleară nouă și de cărbune au ajuns online. Aceasta a contribuit la creșterea prețurilor la gazele naturale, forțând mari consumatori industriali în larg și împingând costurile energiei electrice la gaze la 10 cenți / kWh.
Dezavantaje
Există două dezavantaje uriașe pentru energia nucleară, datorită naturii radioactive a sursei sale de combustibil.
1. Un accident la uzină ar putea elibera în mediul înconjurător un material radioactiv ca un turbionar (forma de nori) de gaze și particule radioactive. Aceste particule sunt apoi inhalate sau ingerate de oameni și animale sau depozitate pe teren. Particulele sunt compuse din atomi instabili care dau energia in exces, numita radiatie, pana devin stabili. În doze mici, radiația este inofensivă. După o criză nucleară, dozele mari distrug celulele vii și pot provoca mutații, boli și moarte.
Impactul potențial al unei crize nucleare poate fi catastrofal, așa cum se vede în Cernobîl și Fukushima , chiar dacă șansele unui astfel de incident sunt rare. Singurul dezastru nuclear din SUA a fost la Three Mile Island în 1979, când tijele de combustibil radioactiv s-au topit parțial. Numai o cantitate mică de gaz radioactiv a fost eliberată. Nu au existat efecte măsurabile asupra sănătății. Cu toate acestea, nu au fost construite centrale nucleare noi timp de 30 de ani.
Aproape trei milioane de americani trăiesc în mai puțin de 10 kilometri de o instalație de operare. Ele riscă expunerea directă la radiații în caz de accident. Dacă sunteți unul dintre acești oameni, iată cum să vă pregătiți pentru un accident.
2. Eliminarea deșeurilor nucleare reprezintă un dezavantaj uriaș. Deșeurile de nivel scăzut provin din contactul cu combustibilul nuclear în operațiunile de zi cu zi. Ea este aruncată la fața locului sau este trimisă la o instalație de deșeuri de joasă nivel într-una din cele 37 de state. (Sursa: "Deșeuri de joasă nivel", Comisia de reglementare în domeniul nuclear din SUA.)
Deșeurile de nivel înalt constau din combustibil uzat. Este nevoie de sute de mii de ani pentru dezactivare. În prezent, 70.000 de tone din acest combustibil sunt stocate la centralele electrice în sine. (Sursa: "Faff și Fallout", The Economist, 29 august 2015.)
În Legea privind politicile privind deșeurile nucleare din 1982, Congresul a declarat Comisiei americane de reglementare în domeniul nuclear care a proiectat, construit, operat și, în cele din urmă, dezafectarea unui depozit geologic permanent pentru eliminarea deșeurilor de înaltă calitate din Muntele Yucca, Nevada.
Oficialii locali nu doresc pericolul în statul lor. Ei și-au întârziat dezvoltarea până în 2013, când NST a câștigat cazul său în Curtea de Apel din SUA. În 2015, NRC a finalizat o evaluare a siguranței și a început să lucreze la o declarație privind impactul asupra mediului. (Sursa: "Eliminarea deșeurilor la nivel înalt", Comisia americană de reglementare în domeniul nuclear.)
Viitorul puterii nucleare din SUA
Cererea anuală de energie electrică din SUA este proiectată să crească cu 28% până în 2040. Odată cu creșterea prețurilor la petrol și gaze și îngrijorarea privind încălzirea globală, energia nucleară a început să arate din nou atractivă. La sfârșitul anilor 1990, puterea nucleară a fost văzută ca o modalitate de a reduce dependența de petrol și gaze importate. Această schimbare de politică a deschis calea creșterii semnificative a capacității nucleare.
Legea privind politica energetică din 2005 a oferit stimulente financiare pentru construirea unor centrale nucleare avansate. Au existat, de asemenea, trei inițiative de reglementare care au ușurat calea:
- Un proces simplificat de certificare a designului.
- Dispoziția privind autorizațiile prealabile pentru amplasamente.
- Combinarea procesului de construcție și de licență de operare.
Din 2007, companiile au solicitat 24 de licențe pentru reactoare nucleare noi. Există patru noi fabrici aflate în construcție. Westinghouse construiește două în Georgia și două în Carolina de Sud. (Sursa: "Westinghouse cumpără unitatea nucleară CB & I", The Wall Street Journal, 29 octombrie 2015)
Pe de altă parte, fractarea petrolului de șist și a gazelor naturale a făcut ca gazul să devină o alternativă accesibilă la modernizarea vechilor centrale nucleare. Ca rezultat, patru fabrici s-au închis în ultimii doi ani. Păstrarea vechilor centrale nucleare costurile de funcționare mai mult decât construirea de noi centrale pe gaz. Este chiar mai scump decât renovarea centralelor electrice pe bază de cărbune vechi la gazele naturale.
Prin urmare, viitorul extinderii puterii nucleare în America depinde de prețurile la gazele naturale. Dacă se ridică din nou și rămân înalți, așteptați să reveniți la generarea de energie nucleară. (Sursa: "Un alt reactor se închide, o nouă realitate punctantă pentru forța nucleară din SUA", National Geographic, 1 ianuarie 2015.)