Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Fysik

Nuclear Energy Vs. Fossilt brændstof

Atomenergi kommer fra den energi, der er gemt i kernen (kernen) i et atom. Denne energi frigives gennem fission (opdeling af atomer) eller fusion (fusion af atomer til dannelse af et større atom). Den frigjorte energi kan bruges til at generere elektricitet.

Fossile brændstoffer - der hovedsageligt inkluderer kul, olie og naturgas - fylder størstedelen af energibehov over hele kloden. Produktion af elektricitet er en af de overvejende anvendelser af fossile brændstoffer. Men denne ressource er begrænset.
Generering af elektricitet

Atomenergi kan frigives ved opdeling af et uranatom. Kernen i et atom er lavet af protoner og neutroner. Når kernen opdeles, frigiver den energi i form af varme. Nogle neutroner frigøres også i splitten. Disse neutroner kan opdele andre kerner og frigive mere varme og neutroner. Denne kædereaktion kaldes nuklear fission.

Fossilt brændstof blev dannet ud fra de organiske rester af forhistoriske planter og dyr. Disse rester, der er millioner af år gamle, blev omdannet af varme og tryk i jordskorpen til kulstofholdige brændstoffer.

Både atomkraftværker og fossile brændstofkraftværker producerer elektricitet på samme måde. Varmen, der genereres i disse planter, bruges til at generere damp. Denne damp driver en turbin, der driver en generator, der konverterer mekanisk energi til elektrisk energi.
Emissioner: Atomkraft vs kulkraft

Atomenergi er renere, mens der genereres elektricitet. Nuklear fission leverer energi uden at frigive drivhusgasser som kuldioxid. Atomkraftværker genererer imidlertid radioaktivt affald, en kritisk faktor, når man foretager sammenligning af fossilt brændstof til atomkraftforurening.

I en sammenligning med atomkraft vs kulkraft, overvejer man imidlertid, at forbrænding af fossile brændstoffer frigiver kuldioxid i atmosfæren. Faktisk kommer 90 procent af kulstofemissionerne fra elproduktion i USA fra kulfyrede kraftværker. De udsender forurenende stoffer som svovldioxid, giftige metaller, arsen, cadmium og kviksølv.
Effektivitet og pålidelighed

En pellet nukleart brændstof vejer ca. 0,1 ounce (6 gram). Den enkelte pellet giver imidlertid den mængde energi, der er ækvivalent med den, der genereres af et ton kul, 120 liter olie eller 17.000 kubikfod naturgas, hvilket gør nukleart brændstof meget mere effektivt end fossile brændstoffer.

, fungerer kernekraftværker mere pålideligt end andre elproduktionsanlæg. I 2017 arbejdede atomkraftværker med fuld kapacitet 92% af tiden. Til sammenligning kan du overveje driftstiderne for andre energiproducerende kilder: kulanlæg (54%), naturgasanlæg (55%), vindkraftværker (37%) og solcelleanlæg (27%).
Tilgængelighed af ressourcer

Uran er en af de mest rigelige energikilder på Jorden. Uran kan oparbejdes og bruges igen, en af fordelene ved nuklear energi frem for fossile brændstoffer. Fossile brændstoffer er på den anden side ikke-fornyelige. Der er sket en stejl nedgang i energireserverne på grund af menneskers afhængighed af fossile brændstoffer.
Omkostninger: Atomenergi vs fossile brændstoffer

Omkostninger er vigtige, når man overvejer fordele og ulemper ved kernenergi vs fossile brændstoffer. Mens driftsomkostningerne for atomkraftværker overstiger omkostningerne ved andre elproducerende kraftkilder, er de samlede omkostninger mindre end de fleste. De gennemsnitlige samlede omkostninger ved elproduktion inkluderer drift, vedligeholdelse og brændstof. Omkostninger rapporteres i møller pr. Kilowattime, hvor en mølle svarer til $ 0,001 eller en tiendedel af et amerikansk cent.

Gennemsnitlige samlede omkostninger i møller pr. Kilowattime rapporteret for 2017 er i rækkefølge af stigende omkostninger 10,29 til vandkraft (herunder både konventionelle hydroelektriske og pumpede oplagringshydroelektriske anlæg), 24,38 til kernekraft, 31,76 til gasturbine og småskala (defineret som gasturbine, forbrænding, fotovoltaisk eller sol- og vindanlæg) og 35,41 til fossile dampanlæg.
Fremtid for energiproduktion

Fossile brændstofkilder falder gradvist, hvilket fører til en potentiel global knaphed på energi. Atomkraftværker leverer allerede energi i tredive stater. Med to nye anlæg godkendt og ca. 18 ansøgninger om opførelse af nye anlæg, der er behandlet af den amerikanske nuklearregulerende kommission i 2018, kan atomkraftværker muligvis udfylde det energibehov i USA.