الطاقة النووية: كيف يعمل، إيجابيات وسلبيات، تأثير

الولايات المتحدة هي أكبر منتج للطاقة النووية في العالم. في عام 2016، ولدت 805 مليار كيلو واط ساعة من الكهرباء. وهذا يزيد عن 30 في المائة من الطاقة النووية المنتجة في جميع أنحاء العالم والبالغة 4 تريليون كيلوواط. فرنسا هي ثاني أكبر منتج لل(418000000000 كيلوواط ساعة)، تليها روسيا (169. 1000000000 كيلو واط ساعة)، كوريا الجنوبية (149. 2000000000 كيلو واط ساعة)، والصين (123. 8 مليارات كيلو واط) وكندا (98. 6 مليارات كيلوواط ساعة) .

- <>>

(الأرقام غير الرسمية من عام 2014. أحدث الأرقام غير متوفرة.)

جاءت قيادة الولايات المتحدة من دورها التاريخي كرائدة في تطوير الطاقة النووية. بدأ أول مفاعل تجاري للمياه المضغوط، يانكي روي، في عام 1960 وتم تشغيله حتى عام 1992. (المصدر: "الطاقة النووية في الولايات المتحدة الأمريكية"، الجمعية النووية العالمية، نيسان / أبريل 2017).

محطات الطاقة النووية

هناك 99 محطة تشغيل نووية تعمل في ثلاثين ولاية. وتقع معظمها شرق نهر المسيسيبي (انظر الخريطة). فهي تولد حوالي 40 - 50 مليار دولار لكل منها في مبيعات الكهرباء وتخلق أكثر من 100 ألف فرصة عمل. كل دولار ينفقه متوسط ​​المفاعل يولد دولار واحد. 87 في الاقتصاد الأمريكي. (المصدر: "المنافع الاقتصادية للطاقة النووية"، معهد الطاقة النووية، نيسان / أبريل 2014).

U. وقد ولدت محطات توليد الطاقة النووية 19. 7 في المائة من 4. 079 تريليون كيلوواط ساعة من إجمالي إنتاج الكهرباء في الولايات المتحدة في عام 2016. وكانت ثاني أآسيد الفحم (30 في المائة) والغاز الطبيعي (34 في المائة).

وهي أكبر من الطاقة الكهرومائية (6 في المائة) ومصادر بديلة أخرى بما في ذلك طاقة الرياح (8 في المائة).

وهناك أيضا 36 مفاعل اختبار في الجامعات البحثية (انظر الخريطة). وهي تستخدم لخلق كميات صغيرة من الإشعاع للتجارب. هذا هو المكان الذي يدرس العلماء النيوترونات والجسيمات دون الذرية الأخرى، وفحص مكونات السيارات والطبية وتعلم كيفية علاج أفضل للسرطان.

(المصدر: "معلومات أساسية عن المفاعلات البحثية والاختبارية"، نرك، 18 أغسطس / آب 2011).

كيف تعمل الطاقة النووية؟

تعمل جميع محطات توليد الطاقة على تسخين المياه لإنتاج البخار، مما يحول مولد الكهرباء إلى الكهرباء. في محطات الطاقة النووية، يتم البخار من الحرارة الناتجة عن الانشطار النووي. انها عندما يتم تقسيم الذرة، والإفراج عن كميات هائلة من الطاقة في شكل حرارة.

يستخدم اليورانيوم 235 كوقود لأنه يكسر بسهولة عندما يصطدم مع النيوترون. وبمجرد حدوث ذلك، تبدأ النيوترونات من اليورانيوم نفسه بالتصادم مع ذراتها الأخرى. هذا يبدأ سلسلة من ردود الفعل. هذا هو السبب في أن القنابل النووية قوية جدا.

في مولد نووي، يتم التحكم في تفاعل السلسلة بواسطة قضبان خاصة تمتص النيوترونات الزائدة بشكل غير مؤذ. وتوضع قضبان التحكم هذه بجوار قضبان الوقود التي تحتوي على حبيبات وقود اليورانيوم.يتم تجميع أكثر من 200 من هذه القضبان في ما يعرف باسم تجميع الوقود. عندما يرغب المهندسون في إبطاء العملية، يخفضون قضبان التحكم في التجميع. عندما يريدون المزيد من الحرارة، فإنها ترفع قضبان. (المصدر: "كيف تعمل النباتات النووية؟" دوق الطاقة.)

الولايات المتحدة لديها نوعين من محطات الطاقة النووية. وهناك 65 مفاعلا مائيا مضغوطا و 34 مفاعلا للمياه المغلي.

وهي تختلف في كيفية نقل الحرارة من المفاعل إلى المولد.

تستخدم مفاعلات الماء المضغوط ضغطا كبيرا للحفاظ على الماء في المفاعل من الغليان. وهذا يسمح للحرارة إلى مستويات فائقة عالية. ثم يتم نقل الحرارة من خلال أنابيب إلى وعاء منفصل من الماء في المولد. فإنه يخلق البخار الذي يدفع التوربينات الكهربائية. ثم يعود الماء من المفاعل إلى إعادة تسخينه. يتم تبريد البخار من التوربينات في مكثف. وترسل المياه الناتجة إلى مولد البخار. وفيما يلي نسخة متحركة من مفاعل الماء المضغوط.

مفاعلات الماء المغلي من ناحية أخرى، استخدم الماء المغلي لخلق البخار مباشرة لدفع المولد. وفيما يلي نسخة متحركة من مفاعل الماء المغلي.

والأهم من ذلك هو أن العملية برمتها تتم في بيئة محمية من أجل حماية العالم الخارجي من أي تلوث.

يمكن تبريد محطات الطاقة حتى توقفت بسرعة. (المصدر: "كيف تعمل الطاقة النووية؟"، يوني.)

مزايا

محطات الطاقة النووية لا تنبعث منها أي غازات الدفيئة، على عكس الفحم والغاز الطبيعي.

أنها تخلق 0. 5 وظائف لكل ميغاواط ساعة (ميغاواط ساعة) من الكهرباء المنتجة. هذا هو بالمقارنة مع 0. 19 وظيفة في الفحم، 0. 05 وظائف في محطات تعمل بالغاز و 0. 05 في طاقة الرياح. مصدر الطاقة الوحيد الوحيد الذي يخلق المزيد من فرص العمل / ميغاواط هو الضوئية الشمسية، في 1. 06 وظائف / ميغاواط ساعة. (المصدر: "المنافع الاقتصادية للطاقة النووية"، معهد الطاقة النووية، نيسان / أبريل 2014. )

على مدى عقود، كانت الطاقة النووية أرخص تكاليف التشغيل. وتبلغ نسبتها 87 سنت / كيلوواط ساعة (أرقام عام 2008) 68 في المائة من تكلفة الفحم. وحتى وقت قريب، كانت نسبة 25٪ فقط من تكلفة الغاز الطبيعي.

أدت المخاوف بشأن الاحترار العالمي إلى إعاقة بناء محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم. ونتيجة لذلك، تم في الفترة من عام 1992 إلى عام 2005 بناء نحو 000 270 ميغاواط من محطات توليد الطاقة الجديدة التي تعمل بالغاز. في ذلك الوقت، بدا أن تلك المصانع لديها أدنى مخاطر الاستثمار. ونتيجة لذلك، لم يكن هناك سوى 14 ألف ميغاواط من القدرة النووية الجديدة والفحم الحجري على الانترنت. وساعدت على رفع أسعار الغاز الطبيعي، مما أجبر المستخدمين الصناعيين الكبار في الخارج ودفع تكاليف الكهرباء التي تعمل بالغاز نحو 10 سنتات / كيلوواط ساعة.

العيوب

هناك نوعان من العيوب الضخمة للطاقة النووية، وذلك بفضل الطبيعة المشعة من مصدر الوقود.

1. وقوع حادث في المصنع يمكن أن يطلق المواد المشعة في البيئة على شكل عمود (تشكيل تشبه سحابة) من الغازات المشعة والجسيمات. ثم يتم استنشاق هذه الجسيمات أو تناولها من قبل الناس والحيوانات أو المودعة على الأرض.وتتكون الجسيمات من ذرات غير مستقرة تعطي طاقة مفرطة تسمى الإشعاع، حتى تصبح مستقرة. في الجرعات المنخفضة، والإشعاع غير مؤذية. بعد الانهيار النووي على الرغم من جرعات كبيرة تدمير الخلايا الحية ويمكن أن يسبب الطفرات والمرض والموت.

إن التأثير المحتمل للانهيار النووي يمكن أن يكون كارثيا، كما رأينا في تشيرنوبيل وفوكوشيما، على الرغم من أن فرص حدوث مثل هذا الحادث نادرة. كانت الكارثة النووية الأمريكية الوحيدة في جزيرة ثري مايل في عام 1979 عندما ذابت قضبان الوقود المشع جزئيا. ولم يتم إطلاق سوى كمية صغيرة من الغاز الإشعاعي. ولم تكن هناك آثار صحية يمكن قياسها. ومع ذلك، لم يتم بناء محطات جديدة للطاقة النووية لمدة 30 عاما.

ما يقرب من ثلاثة ملايين أمريكي يعيشون ضمن 10 أميال من محطة التشغيل. وهم معرضون لخطر التعرض المباشر للإشعاع في حالة وقوع حادث. إذا كنت واحدا من هؤلاء الناس، وهنا كيفية التحضير لحادث.

2. التخلص من النفايات النووية هو عيب كبير. النفايات منخفضة المستوى تأتي من الاتصال مع الوقود النووي في العمليات اليومية. يتم التخلص منها في الموقع أو يتم إرسالها إلى مرفق النفايات منخفضة المستوى في واحدة من 37 ولاية. (المصدر: "النفايات ذات المستوى المنخفض"، اللجنة التنظيمية النووية في الولايات المتحدة.)

تتكون النفايات عالية المستوى من الوقود المستهلك. يستغرق مئات الآلاف من السنين لإلغاء التنشيط. في الوقت الحالي، يتم تخزين 70 ألف طن من هذا الوقود في محطات الطاقة نفسها. المصدر: "فاف أند فالوت"، ذي إكونوميست، 29 أغسطس / آب 2015).

في قانون سياسة النفايات النووية لعام 1982، قال الكونجرس للجنة التنظيمية النووية الأمريكية لتصميم وبناء وتشغيل، وفي النهاية إنهاء الخدمة الدائمة مستودع جيولوجي للتخلص من النفايات عالية المستوى في جبل يوكا، نيفادا.

المسؤولين المحليين لا يريدون الخطر في ولايتهم. وقد أخروا تطورها حتى عام 2013 عندما فاز المجلس الوطني النرويجي بقضيته في محكمة الاستئناف الأمريكية. في عام 2015، أنجز المجلس الوطني النرويجي لتقييم السلامة وبدأ العمل على بيان الأثر البيئي. (999)> مستقبل الطاقة النووية الأمريكية

من المتوقع أن يرتفع الطلب السنوي على الكهرباء في الولايات المتحدة بنسبة 28 في المائة بحلول عام 2040. مع ارتفاع أسعار النفط والغاز والقلق حول الاحترار العالمي، بدأت الطاقة النووية لتبدو جذابة مرة أخرى. وفي أواخر التسعينات، اعتبرت الطاقة النووية وسيلة للحد من الاعتماد على النفط والغاز المستورد. وقد مهد هذا التغيير في السياسات الطريق أمام تحقيق نمو كبير في القدرات النووية.

قدم قانون سياسة الطاقة لعام 2005 حوافز مالية لبناء محطات طاقة نووية متقدمة. وكانت هناك أيضا ثلاث مبادرات تنظيمية خففت الطريق:

عملية منح شهادات تصميم مبسطة.

• الحكم الخاص بتراخيص الموقع المبكر.
• الجمع بين عملية البناء والتشغيل رخصة الترخيص.
• منذ عام 2007، تقدمت الشركات بطلب للحصول على 24 تراخيص للمفاعلات النووية الجديدة. هناك أربع محطات جديدة قيد الإنشاء. ويستنغهاوس بناء اثنين في جورجيا واثنين في ولاية كارولينا الجنوبية.(المصدر: "ويستنغهاوس يشتري وحدة سب & I النووية"، وول ستريت جورنال، 29 أكتوبر 2015)

من ناحية أخرى، جعل التكسير من النفط الصخري المحلي والغاز الطبيعي بديلا في متناول الجميع لتحديث محطات الطاقة النووية القديمة. ونتيجة لذلك، أغلقت أربعة مصانع في العامين الماضيين. إن المحافظة على محطات الطاقة النووية القديمة تكلف أكثر من بناء محطات جديدة تعمل بالغاز. بل إنها أكثر تكلفة من تجديد محطات توليد الطاقة القديمة التي تعمل بالفحم إلى الغاز الطبيعي.

ولذلك، فإن مستقبل توسيع الطاقة النووية في أمريكا يعتمد على أسعار الغاز الطبيعي. وإذا ما ارتفعت مرة أخرى وتظل مرتفعة، نتوقع الاهتمام بالعودة إلى توليد الطاقة النووية. (المصدر: "مفاعل آخر يختصر، ترسيم واقع جديد للطاقة النووية الأمريكية"، ناشيونال جيوغرافيك، 1 يناير 2015).