האם הכוח הגרעיני בארה"ב הוא התשובה לשינוי האקלים?
(נתונים שאינם בארה"ב הם משנת 2014. הנתונים העדכניים ביותר אינם זמינים).
הנהגתה של ארצות הברית באה מתפקידה ההיסטורי כחלוץ לפיתוח כוח גרעיני. כור המים המסחרי הראשון, ינקי רו, החל לפעול ב -1960 ופעל עד שנת 1992. (מקור: "כוח גרעיני בארה"ב", World Nuclear Association, אפריל 2017.)
תחנות כוח גרעיניות
יש 99 תחנות כוח גרעיניות הפעלה בשלושים מדינות. רובם ממוקמים ממזרח לנהר המיסיסיפי (ראה מפה). הם מייצרים סביב $ 50 - $ 50 מיליארד דולר כל מכירות חשמל וליצור מעל 100,000 מקומות עבודה. כל דולר שהוצא על ידי הכור הממוצע מייצר 1.87 $ בכלכלת ארה"ב. (מקור: "היתרונות הכלכליים של אנרגיה גרעינית", מכון האנרגיה הגרעינית, אפריל 2014.)
תחנות הכוח הגרעיניות של ארה"ב ייצרו 19.7% מ - 4.079 טריליון קילוואט של ייצור החשמל בארה"ב ב -2016. זה היה השני בפחם (30%) וגז טבעי (34%).
הוא גבוה יותר מהידרואלקטריות (6.5%) ומקורות חלופיים אחרים, כולל כוח הרוח (8.4%).
יש גם 36 כורי בדיקה באוניברסיטאות מחקר (ראה מפה). הם משמשים ליצירת כמויות קטנות של קרינה עבור ניסויים. זהו המקום שבו מדענים חוקרים נויטרונים וחלקיקים תת-אטומיים אחרים, בוחנים רכיבים של כלי רכב ורפואה ולומדים כיצד לטפל טוב יותר בסרטן.
(מקור: "Backgrounder על מחקר כורי בדיקה", NRC, 18 באוגוסט 2011.)
כיצד פועל כוח גרעיני?
כל תחנות הכוח מחממות מים כדי לייצר קיטור, מה שהופך גנרטור כדי ליצור חשמל. בתחנות כוח גרעיניות, קיטור זה נעשה על ידי החום הנובע מהבקעה הגרעינית. זה כאשר אטום הוא פיצול, שחרור כמויות עצומות של אנרגיה בצורת חום.
אורניום 235 משמש דלק כי זה מתפרק בקלות כאשר הוא מתנגש עם נויטרונים. ברגע שזה קורה, נויטרונים מן האורניום עצמו מתחיל להתנגש עם האטומים האחרים שלה. זה מתחיל תגובת שרשרת. לכן פצצות גרעיניות כל כך חזקות.
בגנרטור גרעיני, התגובה שרשרת נשלטת על ידי מוטות מיוחדים לקלוט נויטרונים עודפים מזיקים. אלה מוטות שליטה ממוקמים ליד מוטות דלק, אשר מכילים דלק כדורי אורניום. מעל 200 מוטות אלה מקובצים לתוך מה שמכונה הרכבה דלק. כאשר המהנדסים רוצים להאט את התהליך, הם מורידים יותר מוטות בקרה לתוך הרכבה. כשהם רוצים יותר חום, הם מרימים את המוטות. (מקור: "איך צמחים גרעיניים עבודה?" דיוק אנרגיה.)
לארה"ב יש שני סוגים של תחנות כוח גרעיניות. ישנם 65 כורים מים בלחץ ו -34 כורי מים רותחים.
הם נבדלים באופן שבו החום מועבר מהכור לגנרטור.
כורי מים בלחץ גבוה משתמשים בלחץ גבוה כדי לשמור על המים בכור מ רותחים. זה מאפשר לה לחמם את רמות גבוהות במיוחד. החום מועבר דרך צינורות למכל נפרד של מים בגנרטור. הוא יוצר את הקיטור המניע את טורבינת החשמל. המים מן הכור ואז חוזר להיות מחומם. אדים מן הטורבינה הוא מקורר בתוך מעבה. המים המתקבלים נשלחים בחזרה אל מחולל הקיטור. הנה גרסה מונפשת של כור מים בלחץ.
כורי מים רותחים מצד שני, להשתמש במים רותחים כדי ליצור ישירות את קיטור לנהוג הגנרטור. הנה גרסה אנימציה של הכור מים רותחים.
מה שחשוב ביותר הוא שכל התהליך מתרחש בסביבה הכילה כדי להגן על העולם החיצון מפני כל זיהום.
תחנות הכוח יכול להיות מקורר למטה ואפילו עצר במהירות. (מקור: "כיצד פועלת אנרגיה גרעינית?", UNAE).
יתרונות
תחנות כוח גרעיניות אינן פולטות כל גזי חממה, שלא כמו פחם וגז טבעי.
הם יוצרים 0.5 משרות לכל שעה מגוואט (mWh) של חשמל המיוצר. זאת בהשוואה ל 0.19 משרות בפחם, 0.05 משרות במפעלי גז ו 0.05 בעוצמת הרוח. מקור הכוח היחיד שיוצר יותר מקומות עבודה / mWh הוא פוטו-וולטאי סולארי, ב -1.06 משרות / mWh. (מקור: "היתרונות הכלכליים של אנרגיה גרעינית", מכון האנרגיה הגרעינית, אפריל 2014. )
במשך עשרות שנים, כוח גרעיני יש את עלויות התפעול הזול ביותר. ב 1.87 סנט / kWh (נתוני 2008), זה 68 אחוז מעלות הפחם. ועד לאחרונה, זה היה רק 25 אחוז מעלות הגז הטבעי.
החששות מפני התחממות כדור הארץ עיכבו בנייה חדשה של תחנות כוח פחמיות. כתוצאה מכך, בין השנים 1992-2005 נבנו כ -70,000 מגה-ואט של אנרג'י של תחנות כוח חדשות. באותה עת, נראה כי הצמחים האלה הם בעלי סיכון ההשקעה הנמוך ביותר. כתוצאה מכך, רק 14,000 MWe של יכולת גרעינית חדשה פחם ירו הגיע מקוון. זה עזר להניע את מחירי הגז הטבעי, לאלץ משתמשים תעשייתיים גדולים מהחוף ודחיקת גז חשמל עלויות חשמל לעבר 10 סנט / קוט"ש.
חסרונות
ישנם שני חסרונות ענקיים כוח גרעיני, בזכות אופי רדיואקטיבי של מקור הדלק שלה.
1. תאונה במפעל יכולה לשחרר חומר רדיואקטיבי לסביבה כמו פלומה (היווצרות דמויי ענן) של גזים רדיואקטיביים וחלקיקים. חלקיקים אלה נשאפים או נוצרים על ידי אנשים ובעלי חיים או מונחים על הקרקע. החלקיקים מורכבים מאטומים בלתי יציבים שנותנים אנרגיה עודפת, הנקראת קרינה, עד שהם הופכים ליציבים. במינונים נמוכים, הקרינה אינה מזיקה. לאחר התמוטטות גרעינית, המינונים הגדולים הורסים תאים חיים ויכולים לגרום למוטציות, מחלות ומוות.
ההשפעה הפוטנציאלית של התמוטטות גרעינית יכולה להיות קטסטרופלית, כפי שראינו בצ'רנוביל ופוקושימה , למרות שהסיכויים לאירוע כזה הם נדירים. האסון הגרעיני היחיד בארה"ב היה ב- Three Mile Island בשנת 1979, כאשר מוטות הדלק הרדיואקטיביים נמסו חלקית. רק כמות קטנה של גז רדיואקטיבי שוחררה. לא היו השפעות בריאותיות ניתנות למדידה. עם זאת, לא נבנו תחנות כוח גרעיניות חדשות במשך 30 שנה.
כמעט שלושה מיליון אמריקאים חיים בתוך 10 ק"מ של מפעל ההפעלה. הם מסכנים חשיפה לקרינה ישירה במקרה של תאונה. אם אתה אחד מאותם אנשים, הנה איך להתכונן לתאונה.
2. סילוק פסולת גרעינית הוא חסרון עצום. פסולת ברמה נמוכה באה ממגע עם הדלק הגרעיני בפעולות היומיומיות. הוא מסולק באתר או נשלח למתקן פסולת ברמה נמוכה באחת מ -37 המדינות. (מקור: "פסולת ברמה נמוכה", ארה"ב הרגולציה הנציבות).
פסולת ברמה גבוהה מורכבת מדלק משומש. זה לוקח מאות אלפי שנים כדי לבטל. כרגע, 70,000 טונות של דלק זה מאוחסן בתחנות הכוח עצמם. (מקור: "Faff and Fallout", האקונומיסט, 29 באוגוסט 2015)
במסגרת חוק מדיניות פסולת גרעינית מ -1982, אמר הקונגרס לנציבות הגרעינית האמריקנית לתכנן, לבנות, להפעיל ולפנות בסופו של דבר מאגר גיאולוגי קבוע לסילוק פסולת ברמה גבוהה בהר יוקה, נבאדה.
פקידים מקומיים לא רוצים את הסכנה במצבם. הם עיכבו את התפתחותה עד 2013 כאשר NRC זכה בפרשה בבית המשפט לערעורים של ארה"ב. בשנת 2015, NRC השלימה הערכת בטיחות והחלה לעבוד על השפעה על הסביבה הצהרה. (מקור: "פסולת ברמה גבוהה סילוק", ארה"ב גרעינית רגולטורית הנציבות).
העתיד של כוח גרעיני של ארה"ב
הביקוש השנתי לחשמל בארה"ב צפוי לעלות ב -28% ב -2040. עם עליית מחירי הנפט והגז והחשש מפני ההתחממות הגלובלית, התחזקה האנרגיה הגרעינית שוב. בסוף שנות ה -90, כוח גרעיני נתפס כדרך להפחית את התלות ביבוא נפט וגז. שינוי מדיניות זה סלל את הדרך לצמיחה משמעותית ביכולת הגרעין.
חוק מדיניות האנרגיה לשנת 2005 סיפק תמריצים כספיים להקמת תחנות כוח גרעיניות מתקדמות. היו גם שלוש יוזמות רגולטוריות שהקלו את הדרך:
- תהליך הסמכה עיצוב יעיל.
- ההפרשה להיתרי אתר מוקדמים.
- השילוב של תהליך הרישוי והבניה.
מאז 2007, חברות הגישו בקשה ל -24 רישיונות לכורים גרעיניים חדשים. ישנם ארבעה צמחים חדשים בבנייה. וסטינגהאוס הוא בניין שני בגאורגיה ושני בדרום קרוליינה. (מקור: "Westinghouse Buys CB & I של יחידת גרעינית," וול סטריט ג'ורנל, 29 אוקטובר 2015)
מצד שני, פיצוח של נפט מפצלי נפט וגז טבעי הפך את הגז אלטרנטיבה סבירה למודרניזציה של תחנות כוח גרעיניות ישנות. כתוצאה מכך, ארבע מפעלים נסגרו בשנתיים האחרונות. שמירה על תחנות כוח גרעיניות ישנות עולה יותר מאשר בניית תחנות גז חדשות. זה אפילו יקר יותר מאשר שיפוץ הישן פחם ירו תחנות כוח לגז טבעי.
לכן, העתיד של הרחבת כוח גרעיני באמריקה תלוי במחירי הגז הטבעי. אם הם יעלו שוב ויישארו גבוהים, צפו בתשומת לבם לדור גרעיני. (מקור: "עוד כורסם סוגר, מפריד מציאות חדשה עבור כוח גרעיני אמריקאי", נשיונל ג'יאוגרפיק, 1 בינואר 2015)