Jedrska energija

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Skoči na: navigacija, iskanje
Prikaz celotne letne porabe jedrskega goriva (siva kocka) v jedrski elektrarni

Jêdrska energíja je energija, sproščena pri jedrski reakciji, kot so jedrski razpad, razcep jedra in jedrsko zlivanje. Izraz se rabi tudi za opis proizvodnje električne energije v večjem obsegu ali za pogon plovil (večinoma v vojaške namene) s pomočjo jedrskih reaktorjev.

Jedrska energija je uporaba trajne jedrske cepitve za proizvodnjo toplote in električne energije. Jedrske elektrarne so v letu 2013 zagotovile približno 5,7% svetovne energije in 13% svetovne proizvodnje električne energije. [1] Leta 2013 je, po poročanju Mednarodne agencije za jedrsko energijo IAEA , 437 operativnih jedrskih reaktorjev (čeprav ne proizvajajo vsi električne energije [2]),[3], v 31 državah. [4] Zgrajenih je bilo več kot 150 vojaških plovil, ki uporabljajo jedrski pogon.

Primer uporabe jedrske energije je jedrska elektrarna, ne-mirnodobna raba jedrske energije pa zajema atomsko bombo. Vsi obstoječi jedrski reaktorji temeljijo na razcepu težkih jeder, že več desetletij pa potekajo raziskave, namenjene izrabi jedrskega zlivanja v mirnodobne namene.

Mnenja o rabi jedrske energije si nasprotujejo. Po eni strani jo nekateri okoljevarstveniki hvalijo kot izdaten energijski vir, ki ne prispeva k učinku tople grede. Po drugi strani jo drugi okoljevarstveniki kritizirajo zaradi problema jedrskih odpadkov in težkih posledic jedrskih nesreč. Jedrska energija se uporablja tudi za vojaške namene - za atomske bombe. Marsikje so civilni in vojaški programi jedrske energije povezani.

Jedrsko energijo lahko uporabljamo tudi v radioizotopskem termoelektričnem generatorju, ki namesto s cepitvijo jeder ustvarja toploto s podkritičnim jedrskim razpadom, pri katerem je masa jedrskega goriva veliko manjša od kritične. Takšni generatorji poganjajo vesoljske sonde in nekatere svetilnike, zgrajene v Sovjetski zvezi.

Jedrske nesreče štejejo: Černobilsko nesrečo (1986), nesrečo v elektrarni Fukushima - Daiichi (2011), in nesrečo v elektrarni Three Mile Island, Pennsylvanija (1979). [5] Prav tako je bilo nekaj nezgod podmornic na jedrski pogon. [5][6][7] Raziskave varnostnih izboljšav se nadaljujejo [15] tako, da bi se jedrsko zlivanje, ki je varnejše, uporabljalo tudi v prihodnosti. Od leta 2012, je po poročanju IAEA, po vsem svetu v gradnji 68 civilnih jedrskih reaktorjev in to v 15 državah. [3] V ZDA so bila dovoljenja za skoraj polovico njihovih reaktorjev podaljšana za 60 let, [16] in načrti za gradnjo ducat novih reaktorjev so v resni obravnavi. [17] Toda nesreča v Japonski elektrarni Fukushima Daiichi leta 2011 je spodbudila premisleke o politiki jedrske energije v številnih državah. [18] Nemčija se je odločila, da zapre vse svoje reaktorje do leta 2022, Italija pa je prepovedala uporabo jedrske energije. [18] Po Fukušimi, je Mednarodna agencija za energijo prepolovili svojo oceno proizvodnje dodatnih jedrskih zmogljivosti, ki bodo zgrajene do leta 2035.


Slovenija in jedrska energija[uredi | uredi kodo]

Slovenija je med državami, ki že uporablja jedrsko energijo za proizvodnjo električne energije. Od leta 1982 deluje jedrska elektrarna Krško, ki predstavlja pomemben domač vir električne energije, saj proizvede 36,6 % vse energije v Sloveniji.

Uporaba[uredi | uredi kodo]

Leta 2011 je jedrska energija predstavljala 10% svetovne proizvodnje električne energije. [20] Leta 2007 je IAEA poročala, da je bilo 439 jedrskih reaktorjev, ki obratujejo po svetu, [21], in to v 31 državah. [4] Vendar so mnogi zdaj prenehali z obratovanjem zaradi jedrske nesreče v Fukušimi. V letu 2011 se je po vsem svetu jedrska proizvodnja zmanjšala za 4,3%, kar je največji padec do sedaj. [22]

Od kar se je pričela komercialna raba jedrske energije v sredini leta 1950, je bilo leto 2008 prvo leto, ko nobena nova jedrska elektrarna ni bila priključena na omrežje, čeprav sta bili potem v letu 2009 priključeni kar dve. [23] [24]

Letna proizvodnja jedrske energije je bila rahlo padajoči trend od leta 2007. [25] En od dejavnikov za zmanjšanju jedrske energije je bilo podaljšanje zaprtja velikih reaktorjev v jedrski elektrarni Kashiwazaki-Kariwa na Japonskem po potresu v Niigata-Chuetsu-Oki. [25]

ZDA proizvedejo največ jedrske energije, pri čemer le-ta zagotavlja 19% [26] elektrike, ki jo porabijo, medtem ko v Franciji proizvedejo najvišji odstotek svoje električne energije iz jedrskih reaktorjev (80% od leta 2006). [27] Evropska unija kot celota zagotavlja 30°% jedrske energije. [28] Politika o jedrski energiji se močno razlikuje med državami Evropske unije in nekatere, kot so Avstrija, Estonija, Irska in Italija, nimajo aktivnih jedrskih elektrarn. Za primerjavo, Francija ima trenutno v uporabi veliko število elektrarn s 16 enotnimi postajami.

V ZDA je ocenjena vrednost (do leta 2013) jedrskih generatorjev 18 milijard $, medtem, ko je vrednost elektroindustrije, ki uporablja premog in plin ocenjena na 85 milijard $.[29]

Veliko vojaških in nekatere civilne (kot so nekateri ledolomilci) ladje uporabljajo jedrski pogon. [30] Tudi nekaj vesoljskih vozil je pričelo uporabljati polnopravne jedrske reaktorje; Sovjetski US-A in ameriški SNAP-10A . Mednarodne raziskave se ukvarjajo z varnostnimi izboljšavami, kot so pasivno varne naprave, [15] uporaba jedrske fuzije (zlivanja) in dodatna uporaba toplotnih procesov, kot so pridobivanje vodika z razsoljevanjem morske vode, in za uporabo pri daljinskem ogrevanju.

Uporaba v vesoljstvu[uredi | uredi kodo]

Tako cepitev kot fuzija se zdita obetavni za uporabo za vesoljski pogon, za ustvarjanje višjih hitrosti z manj reakcijske mase. To je zaradi veliko večje gostote energije jedrskih reakcij: nekaj 7 krat (10.000.000-krat) bolj energične, kot kemijske reakcije, ki poganjajo sedanjo generacijo raket.

Radioaktivni razpad je bil uporabljen v relativno majhnem obsegu (nekaj kW), predvsem na vesoljskih misijah in pri eksperimentih z radioizotopom termoelektričnih generatorjev (primer: kot so v laboratoriju Idaho National).

Jedrska elektrarna[uredi | uredi kodo]

V nasprotju z elektrarnami na fosilna goriva, je edina snov, ki zapušča hladilni stolp jedrskih elektrarn vodna para, ki ne onesnažuje zraka ali povzroča globalnega segrevanja.

Tako, kot mnoge običajne termoelektrarne proizvajajo električno energijo z izkoriščanjem toplotne energije, ki jo sproščajo fosilna goriva, jedrske elektrarne pretvarjajo energijo, ki se sprošča iz jedra atoma prek jedrske cepitve, ki poteka v jedrskem reaktorju. Toplota se odstrani iz reaktorske sredice s hladilnim sistemom, ki uporablja toploto za pridobivanje pare, ki poganja parne turbine in je povezan z generatorjem, ki proizvaja električno energijo.

Okoljska vprašanja[uredi | uredi kodo]

Analiza življenjskega cikla emisij ogljikovega dioksida kaže, da je jedrska energija primerljiva z obnovljivimi viri energije. Emisije pri zgorevanju fosilnih goriv so mnogo višje. [147] [149] [150] Po podatkih Združenih narodov (UNSCEAR), redno obratovanje jedrskih elektrarn, vključno z jedrskim gorivnim ciklom, povzroča radioizotopne izpuste v okolje, ki znašajo 0,0002 mSv (mili-Sievert) na leto. [151]

Podnebne spremembe[uredi | uredi kodo]

Spremembe podnebja povzročajo vremenske ekstreme, kot so vročinski valovi, zmanjšanje ravni padavin in suše, ki lahko pomembno vplivajo na jedrsko energetsko infrastrukturo. [152] To lahko privede do zaprtja jedrskih reaktorjev, kot se je zgodilo v Franciji med leti 2003 in 2006 zaradi vročinskih valov. Dobava jedrske energije se je močno zmanjšala zaradi nizkih pretokov rek in suše, zaradi katere so reke dosegle najvišjo temperaturo za hlajenje reaktorjev. [152] Med vročinskim valom, je moralo 17reaktorjev omejiti proizvodnjo oz. so bili zaustavljeni. 77% električne energije v Franciji pridobijo z jedrsko energijo, in v letu 2009 je podobna situacija ustvarila 8GW primanjkljaja in prisilila francosko vlado, da uvozi električno energijo. [152] O drugih primerih so poročali iz Nemčije, kjer so med letom 1979 in 2007 zaradi ekstremno visokih temperatur zmanjšali proizvodnjo jedrske energije za 9 krat.[152] Podobni primeri so se zgodili tudi drugod po Evropi, v istih vročih poletnih mesecih. [152] Če se bo globalno segrevanje nadaljevalo, obstaja možnost povečanja teh motenj.

Primerjava z obnovljivimi viri energije[uredi | uredi kodo]

Jedrska energija se primerja z obnovljivimi viri energije, saj ne eni ne drugi ne proizvajajo toplogrednih plinov in imajo nizke emisije izpustov v celotnem življenjskem obdobju. [165] Stroški proizvodnje obeh oblik energije so najvišji v fazi gradnje; čeprav so stroški obratovanja in vzdrževanja pri proizvodnji jedrske energije po ocenah Ameriške energetske administracije (US Energy Information Administration) v letu 2008 nekoliko višji od vetrne energije [166] in bistveno cenejši v skladu z oceno Lazard-a. [167]

Po mnenju strokovnjakov iz Univerze za tehnologijo Lappeenranta (Lappeenranta University of Technology) ima tipična jedrska elektrarna gospodarsko življenjsko dobo približno 40 let, ki se ponavadi podalšja za dodatnih 20 let, medtem ko imajo vetrne turbine življenjsko dobo približno 25 let. [168] Vendar je vetrne turbine veliko lažje razgraditi in nadomestiti z novimi in s tem podaljšati življenjsko dobo vetrnih elektrarn za nedoločen čas, medtem, ko je treba jedrske objekte zapreti ob koncu njihove življenjske dobe. Vendar pri uporabi konvencionalnih obnovljivih virov energije ni izrabljenega goriva, ki ga je treba hraniti ali predelati. [169] Jedrsko elektrarno pa je treba razstaviti in odstraniti, in shraniti kot odpadek z nizko stopnjo radioaktivnosti. [170]

Stroški jedrske energije in tudi namestitveni stroške vetrne energije so od približno leta 2002 v porastu, medtem ko se cena električne energije zmanjšuje glede na ceno moči vetra. [171] V letu 2011, je vetrna energija postala tako poceni, kot zemeljski plin, zato so skupine, ki so proti uporabi jedrske energije, predlagale, da tudi sončna energija postane cenejša od jedrske energije. [172] [173]

Iz varnostnega stališča, je jedrska energija, v smislu izgubljenih življenj na enoto dobavljene električne energije, primerljiva ali v nekaterih primerih, celo nižja od mnogih obnovljivih virov energije. [136] [137] [175]

Viri[uredi | uredi kodo]

  1. ^ Key World Energy Statistics 2012 (PDF). International Energy Agency. 2012. Pridobljeno dne 2012-12-17. 
  2. ^ http://www.taipeitimes.com/News/front/archives/2012/06/17/2003535527
  3. ^ http://www.iaea.org/pris/
  4. ^ "World Nuclear Power Reactors 2007-08 and Uranium Requirements". World Nuclear Association. 2008-06-09. Arhivirano iz prvotnega spletišča dne March 3, 2008. Pridobljeno dne 2008-06-21. 
  5. ^ 5,0 5,1 The Worst Nuclear Disasters
  6. ^ Strengthening the Safety of Radiation Sources p. 14.
  7. ^ Johnston, Robert (September 23, 2007). "Deadliest radiation accidents and other events causing radiation casualties". Database of Radiological Incidents and Related Events. 

15.^ a b c David Baurac (2002). "Passively safe reactors rely on nature to keep them cool". Logos (Argonne National Laboratory) 20 (1). http://www.ne.anl.gov/About/hn/logos-winter02-psr.shtml. Retrieved 2012-07-25.

16.^ "Nuclear Power in the USA". World Nuclear Association. June 2008. http://www.world-nuclear.org/info/inf41.html#licence. Retrieved 2008-07-25.

17.^ a b Matthew L. Wald (December 7, 2010). Nuclear ‘Renaissance’ Is Short on Largess The New York Times.

18.^ a b Sylvia Westall and Fredrik Dahl (June 24, 2011). "IAEA Head Sees Wide Support for Stricter Nuclear Plant Safety". Scientific American. http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=iaea-head-sees-wide-support.

20.^ (PDF) Key World Energy Statistics 2012. International Energy Agency. 2012. https://www.iea.org/publications/freepublications/publication/kwes.pdf. Retrieved 2012-12-16.

21.^ "Nuclear Power Plants Information. Number of Reactors Operation Worldwide". International Atomic Energy Agency. http://www.iaea.org/cgi-bin/db.page.pl/pris.oprconst.htm. Retrieved 2008-06-21.

22.^ "BP Statistical Review of World Energy June 2012". BP. http://www.bp.com/assets/bp_internet/globalbp/globalbp_uk_english/reports_and_publications/statistical_energy_review_2011/STAGING/local_assets/pdf/statistical_review_of_world_energy_full_report_2012.pdf. Retrieved 2012-12-16.

23.^ a b Trevor Findlay (2010). The Future of Nuclear Energy to 2030 and its Implications for Safety, Security and Nonproliferation: Overview, The Centre for International Governance Innovation (CIGI), Waterloo, Ontario, Canada, pp. 10-11.

24.^ Mycle Schneider, Steve Thomas, Antony Froggatt, and Doug Koplow (August 2009). The World Nuclear Industry Status Report 2009 Commissioned by German Federal Ministry of Environment, Nature Conservation and Reactor Safety, p. 5.

25.^ a b World Nuclear Association. Another drop in nuclear generation World Nuclear News, 05 May 2010.

26.^ "Summary status for the US". Energy Information Administration. 2010-01-21. http://www.eia.doe.gov/cneaf/electricity/epa/epates.html. Retrieved 2010-02-18.

27.^ Eleanor Beardsley (2006). "France Presses Ahead with Nuclear Power". NPR. http://www.npr.org/templates/story/story.php?storyId=5369610. Retrieved 2006-11-08.

28.^ "Gross electricity generation, by fuel used in power-stations". Eurostat. 2006. http://epp.eurostat.ec.europa.eu/portal/page?_pageid=1996,39140985&_dad=portal&_schema=PORTAL&screen=detailref&language=en&product=sdi_cc&root=sdi_cc/sdi_cc/sdi_cc_ene/sdi_cc2300. Retrieved 2007-02-03.

29.^ Nuclear Power Generation, US Industry Report" IBISWorld, August 2008

30.^ "Nuclear Icebreaker Lenin". Bellona. 2003-06-20. http://www.bellona.org/english_import_area/international/russia/civilian_nuclear_vessels/icebreakers/30131. Retrieved 2007-11-01.

136.^ a b "Dr. MacKay Sustainable Energy without the hot air". Data from studies by the Paul Scherrer Institute including non EU data. p. 168. http://www.inference.phy.cam.ac.uk/withouthotair/c24/page_168.shtml. Retrieved 15 September 2012.

137.^ a b Nils Starfelt; Carl-Erik Wikdahl, Economic Analysis of Various Options of Electricity Generation - Taking into Account Health and Environmental Effects, http://manhaz.cyf.gov.pl/manhaz/strona_konferencja_EAE-2001/15%20-%20Polenp~1.pdf, retrieved 2012-09-08

147.^ a b Benjamin K. Sovacool. Valuing the greenhouse gas emissions from nuclear power: A critical survey. Energy Policy, Vol. 36, 2008, p. 2950.

149.^ Energy Balances and CO2 Implications World Nuclear Association November 2005

150.^ "Life-cycle emissions analyses". Nei.org. http://www.nei.org/keyissues/protectingtheenvironment/lifecycleemissionsanalysis/. Retrieved 2010-08-24.

151.^ a b c "UNSCEAR 2008 Report to the General Assembly". United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. 2008. http://www.unscear.org/docs/reports/2008/09-86753_Report_2008_GA_Report_corr2.pdf.

152.^ a b c d e f g h i Dr. Frauke Urban and Dr. Tom Mitchell 2011. Climate change, disasters and electricity generation. London: Overseas Development Institute and Institute of Development Studies

165.^ Comparison of Lifecycle Greenhouse Gas Emissions of Various Electricity Generation Sources

166.^ Levelized Cost of New Generation Resources in the Annual Energy Outlook 2011. Released January 23, 2012. Report of the US Energy Information Administration (EIA) of the U.S. Department of Energy (DOE).

167.^ LEVELIZED COST OF ENERGY ANALYSIS – June 2011

168.^ Comparison of Electricity Generation Costs Table 1 and page 24

169.^ Spent Nuclear Fuel: A Trash Heap Deadly for 250,000 Years or a Renewable Energy Source?

170.^ "Closing and Decommissioning Nuclear Power Plants". March 7, 2012. http://www.unep.org/yearbook/2012/pdfs/UYB_2012_CH_3.pdf.

171.^ http://web.archive.org/web/20120503193929/http://eetd.lbl.gov/ea/ems/reports/wind-energy-costs-2-2012.pdf

172.^ "Is solar power cheaper than nuclear power?". August 9, 2010. http://phys.org/news200578033.html. Retrieved 2013-01-04.

173.^ "Solar and Nuclear Costs — The Historic Crossover". July 2010. http://www.ncwarn.org/wp-content/uploads/2010/07/NCW-SolarReport_final1.pdf. Retrieved 2013-01-16.

175.^ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17876910 Lancet. 2007 Sep 15;370(9591):979-90. Electricity generation and health. - Nuclear power has lower electricity related health risks than Coal, Oil, & gas. ...the health burdens are appreciably smaller for generation from natural gas, and lower still for nuclear power.

176.^ "Renewable energy will overtake nuclear power by 2018, research says". http://www.guardian.co.uk/environment/2012/oct/30/renewable-energy-nuclear-power.