ABD Nükleer Enerji İklim Değişikliğine Cevap Verir mi?
(ABD dışı rakamlar 2014'tür. Son rakamlar mevcut değildir.)
Birleşik Devletin liderliği nükleer güç gelişiminin öncüsü olarak tarihi rolünden geldi. İlk ticari basınçlı su reaktörü, Yankee Rowe, 1960 yılında başladı ve 1992 yılına kadar çalıştı. (Kaynak: "ABD'de Nükleer Enerji," Dünya Nükleer Birliği, Nisan 2017)
Nükleer güç santralleri
Otuz eyalette 99 işletme nükleer santral var. Çoğu Mississippi Nehri'nin doğusunda bulunur (haritaya bakınız). Elektrik satışlarında her biri 40-50 milyar dolar civarında üretiyor ve 100.000'den fazla iş yaratıyorlar. Ortalama reaktörün harcadığı her bir dolar, ABD ekonomisinde 1,87 ABD dolarıdır. (Kaynak: "Nükleer Enerjinin Ekonomik Faydaları", Nuclear Energy Institute, Nisan 2014.)
ABD nükleer santralleri 2016 yılında 4.079 trilyon kWh ABD elektrik üretiminin yüzde 19,7'sini oluşturdu. Kömür (yüzde 30) ve doğal gaz (yüzde 34) ikinci oldu.
Hidroelektrikten (yüzde 6,5) ve rüzgar gücü de dahil diğer alternatif kaynaklardan (yüzde 8,4) daha büyüktür.
Ayrıca araştırma üniversitelerinde 36 test reaktörü bulunmaktadır (haritaya bakınız). Deneyler için az miktarda radyasyon oluşturmak için kullanılırlar. Bilim insanları nötronları ve diğer atomaltı parçacıkları inceledikleri, otomotiv ve tıbbi bileşenleri incelediği ve kanseri nasıl daha iyi tedavi edeceğini öğreniyor.
(Kaynak: "Araştırma ve Test Reaktörlerinde Arka Planlayıcı," NRC, 18 Ağustos 2011.)
Nükleer Enerji Nasıl Çalışır?
Tüm santraller, elektrik üretmek için bir jeneratörü döndüren buhar üretmek için suyu ısıtır. Nükleer güç istasyonlarında bu buhar nükleer fizyondan üretilen ısı ile yapılır. Bir atomun bölünmesiyle, ısı şeklinde çok büyük miktarda enerji açığa çıkarmasıdır.
Uranyum 235 yakıt olarak kullanılır çünkü bir nötronla çarpıştığında kolayca ayrılır. Bu gerçekleştikten sonra, uranyumdan gelen nötronlar kendi diğer atomlarıyla çarpışmaya başlar. Bu bir zincir reaksiyonu başlatır. Bu yüzden nükleer bombalar çok güçlü.
Bir nükleer jeneratörde, zincir reaksiyonu, zararsız olarak aşırı nötronları emen özel çubuklar tarafından kontrol edilir. Bu kontrol çubukları, uranyum yakıt peletlerini içeren yakıt çubuklarının yanına yerleştirilir. Bu çubukların 200'den fazlası, yakıt grubu olarak bilinenlere ayrılmıştır. Mühendisler süreci yavaşlatmak istediğinde, daha fazla kontrol çubuğunu düzeneğe indirirler. Daha fazla ısı istedikleri zaman, çubukları kaldırırlar. (Kaynak: "Nükleer Santraller Nasıl Çalışır?" Duke Energy.)
Amerika Birleşik Devletleri iki tür nükleer enerji santraline sahiptir. 65 adet basınçlı su reaktörü ve 34 adet kaynar su reaktörü bulunmaktadır.
Isı, reaktörden jeneratöre nasıl aktarıldığına göre değişir.
Basınçlı su reaktörleri, reaktördeki suyu kaynamaya devam ettirmek için yüksek basınç kullanır. Bu, süper yüksek seviyelere ısınmasına izin verir. Isı, daha sonra borularda ayrı bir su haznesine aktarılır. Elektrik türbinini çalıştıran buğuyu oluşturur. Reaktördeki su tekrar ısıtılmak üzere geri döner. Türbinden gelen buhar, bir yoğunlaştırıcıda soğutulur. Elde edilen su buhar üreticisine geri gönderilir. İşte basınçlı su reaktörünün animasyonlu bir versiyonu.
Diğer taraftan, kaynar su reaktörleri, jeneratörü çalıştırmak için doğrudan buhar oluşturmak için kaynar su kullanın. İşte kaynar su reaktörünün animasyonlu bir versiyonu.
En önemlisi, dış dünyayı herhangi bir kontaminasyondan korumak için tüm sürecin içerilen bir ortamda gerçekleşmesidir.
Enerji santralleri soğutulabilir ve hatta hızlı bir şekilde durdurulabilir. (Kaynak: "Nükleer Enerji Nasıl Çalışır?", UNAE.)
Avantajları
Nükleer santraller, kömür ve doğal gazın aksine, sera gazı yaymazlar.
Üretilen her megawatt saat (mWh) için 0,5 iş yaratıyorlar. Bu kömürde 0.19, gaz yakıtlı tesislerde 0.05, rüzgar gücünde 0.05 iş ile karşılaştırılmıştır. Daha fazla iş / mWh üreten tek diğer güç kaynağı, 1.06 iş / mWh'de solar fotovoltaiktir. (Kaynak: "Nükleer Enerjinin Ekonomik Faydaları", Nuclear Energy Institute, Nisan 2014. )
Nükleer enerji on yıllardır en ucuz işletme maliyetlerine sahipti. 1,87 cent / kWh (2008 rakamları), kömürün maliyetinin yüzde 68'i. Ve yakın zamana kadar, doğalgaz maliyetinin sadece yüzde 25'ini oluşturuyordu.
Küresel ısınmaya dair korkular, kömürle çalışan enerji santrallerinin yeni yapımını engelledi. Sonuç olarak, 1992'den 2005'e kadar, 270.000 megavatlık yeni gaz yakıtlı enerji santralleri inşa edildi. O dönemde, bu bitkiler en düşük yatırım riskine sahip görünüyorlardı. Sonuç olarak, sadece 14.000 MWe yeni nükleer ve kömür yakıtlı kapasite çevrimiçi hale geldi. Doğal gaz fiyatlarını artırmaya, büyük endüstriyel kullanıcıları açık denizlere zorlamaya ve gazla çalışan elektrik maliyetlerini 10 sent / kWh'ye doğru itmeye yardımcı oldu.
Dezavantajları
Nükleer enerjinin iki büyük dezavantajı var, yakıt kaynağının radyoaktif yapısı sayesinde.
1. Fabrikadaki bir kaza radyoaktif malzemeyi radyoaktif gazların ve partiküllerin bir bulutsu (bulutsu oluşumu) olarak çevreye bırakabilir. Bu parçacıklar daha sonra insanlar ve hayvanlar tarafından solunur ya da yutulur ya da yere çöker. Parçacıklar, kararlı hale gelene kadar radyasyon adı verilen fazla enerjiyi veren dengesiz atomlardan oluşur. Düşük dozlarda radyasyon zararsızdır. Ancak nükleer bir erimeden sonra, büyük dozlar canlı hücreleri yok eder ve mutasyonlara, hastalıklara ve ölüme neden olabilir.
Nükleer bir erime olayının potansiyel etkisi, Çernobil ve Fukuşima'da görüldüğü gibi, böyle bir olayın gerçekleşmesi ihtimali az olsa da, felaket olabilir. Sadece ABD nükleer felaketi 1979'da radyoaktif yakıt çubuklarının kısmen erimesiyle Three Mile Island'da oldu. Sadece az miktarda radyoaktif gaz açığa çıktı. Ölçülebilir sağlık etkisi yoktu. Bununla birlikte, 30 yıl boyunca hiçbir yeni nükleer santral inşa edilmedi.
Yaklaşık üç milyon Amerikalı bir ameliyathanenin 10 milinde yaşıyor. Bir kaza durumunda doğrudan radyasyona maruz kalma riski vardır. Bu insanlardan iseniz, bir kaza için nasıl hazırlanır.
2. Nükleer atıkların atılması büyük bir dezavantajdır. Düşük seviyeli atıklar günlük operasyonlarda nükleer yakıtla temas eder. Yerinde imha edilir veya 37 eyaletten birinde düşük seviyeli bir atık tesisine gönderilir. (Kaynak: "Düşük Düzeyli Atık," ABD Nükleer Düzenleme Komisyonu.)
Üst düzey atıklar kullanılmış yakıttan oluşur. Devre dışı bırakmak yüz binlerce yıl sürer. Şu anda, bu yakıtın 70.000 tonu enerji santrallerinde depolanıyor. (Kaynak: "Faff ve Fallout," The Economist, 29 Ağustos 2015.)
1982'deki Nükleer Atık Politikası Yasası'nda, Kongre, ABD Nükleer Düzenleme Komisyonu'nun, Nevada'daki Yucca Dağı'ndaki yüksek seviyeli atıkların bertaraf edilmesi için kalıcı bir jeolojik depo tasarlamasını, inşa etmesini, işletilmesini ve hizmet dışı bırakılmasını söyledi.
Yerel yetkililer tehlikelerini kendi devletlerinde istemiyorlar. NRC, ABD Temyiz Mahkemesi'nde davayı kazandığında, 2013 yılına kadar gelişimini erteledi. 2015 yılında, NRC bir güvenlik değerlendirmesi tamamladı ve bir Çevresel Etki Bildirgesi üzerinde çalışmaya başladı. (Kaynak: "Yüksek Düzeyli Atık Bertarafı," ABD Nükleer Düzenleme Komisyonu.)
ABD Nükleer Enerjisinin Geleceği
Yıllık ABD elektrik talebinin 2040 yılına kadar yüzde 28 artacağı tahmin edilmektedir. Artan petrol ve doğalgaz fiyatları ve küresel ısınmaya ilişkin endişeleri ile nükleer enerji yeniden cazip görünmeye başladı. 1990'ların sonunda, nükleer güç ithal edilen petrol ve doğalgaza bağımlılığı azaltmanın bir yolu olarak görülmüştür. Bu politika değişikliği nükleer kapasitede kayda değer büyümenin yolunu açtı.
2005 tarihli Enerji Politikası Yasası, gelişmiş nükleer santrallerin inşası için mali teşvikler sağlamıştır. Yolu kolaylaştıran üç düzenleyici girişim vardı:
- Aerodinamik tasarım sertifikası süreci.
- Erken site izinleri için hüküm.
- İnşaat ve işletme lisans sürecinin birleştirilmesi.
2007'den beri şirketler yeni nükleer reaktörler için 24 lisans başvurusunda bulundular. Yapım aşamasında dört yeni fabrika var. Westinghouse, Gürcistan'da iki, Güney Carolina'da iki tane inşa ediyor. (Kaynak: "Westinghouse CB & I'nin Nükleer Birimini Satın Aldı" The Wall Street Journal, 29 Ekim 2015)
Öte yandan, yerli şeyl petrolünün ve doğal gazın parçalanması, eski nükleer santralleri modernize etmek için uygun fiyatlı bir doğal gaz haline getirdi. Sonuç olarak, son iki yılda dört fabrika kapandı. Eski nükleer santrallerin işletilmesinin sürdürülmesi yeni gaz yakıtlı santraller inşa etmekten daha maliyetlidir. Eski kömürle çalışan enerji santrallerinin doğal gaza yenilenmesinden daha pahalıdır.
Bu nedenle, Amerika'da genişleyen nükleer enerjinin geleceği, doğal gaz fiyatlarına bağlıdır. Tekrar yükselirler ve yüksek kalırlarsa, nükleer enerji üretimine geri dönülmesini beklerler. (Kaynak: "ABD Nükleer Enerjisi için Yeni Bir Gerçeklik Gerçekleştiren Bir Başka Reaktör Kapanıyor", National Geographic, 1 Ocak 2015.)