Kodolenerģija
Kodolenerģija ir kontrolēta kodolenerģijas izmantošana. Kodolenerģija ir "skaldāmo" elementu, piemēram, urāna, enerģija, ko var atbrīvot kodolreakcijās iekārtā, ko sauc par kodolreaktoru. Šī enerģija tiek pārvērsta elektroenerģijā, ko pēc tam var izmantot mašīnu darbināšanai un mājokļu apsildīšanai. 2007. gadā 14 % no pasaules elektroenerģijas tika saražoti no kodolenerģijas. Kodolspēkstacijās rodas arī radioaktīvie atkritumi, kas var būt kaitīgi, ja netiek pareizi uzglabāti.
Kopš 20. gadsimta vidus cilvēki ir pētījuši arī iespēju izmantot kodolsintēzes enerģiju, kas ražo daudz vairāk enerģijas un nerada radioaktīvus atkritumus. Kodolsintēzes reaktori vēl nepastāv un joprojām tiek izstrādāti.
Katenomas spēkstacija netālu no Metzas ir lielākā kodolspēkstacija Francijā (2011. gadā). Mitrās dienās liela daļa ūdens tvaiku kondensējas.
Vēsture
1941. gadā Enriko Fermi izgatavoja pirmo kodolreaktoru. Daudzi reaktori tika uzbūvēti ASV Otrā pasaules kara laikā, īstenojot Manhetenas projektu. 1954. gadā Obņinskā netālu no Maskavas sāka darboties pirmā atomelektrostacija. Lielākā daļa atomelektrostaciju ASV tika uzbūvētas 20. gadsimta 60. un 70. gados. Kodolreaktori darbina arī dažus lielus militāros kuģus un zemūdenes.
Enerģijas ražošana
Kodolreaktoros izmanto procesu, ko sauc par kodola skaldīšanu, kurā izmanto tādus atomus kā urāns vai plutonijs (īpaši urāna izotopu 235) un sašķeļ tos ar daļiņām, ko sauc par neitroniem. Tādējādi saskaņā ar Einšteina vienādojumu E=mc2 daļa masas tiek pārvērsta enerģijā. Skaldāmos elementus ievieto stieņos, ko sauc par "degvielas stieņiem". Degvielas stieņus iegremdē ūdenī, un skaldīšanās reakcijā izdalītā enerģija sasilda ūdeni, kas pārvēršas tvaikā.
Tvaiks pēc tam griež turbīnu, kas ražo elektroenerģiju. Pēc tam tvaiks tiek kondensēts milzīgos dzesēšanas torņos, un tas pārvēršas atpakaļ ūdenī un atkal nonāk reaktorā.
Reakciju var kontrolēt, ievietojot "vadības stieņus" starp degvielas stieņiem. Vadības stieņi parasti ir izgatavoti no bora, kas absorbē neitronus un aptur reakciju.
Kodolkatastrofas var notikt, ja reakcija netiek kontrolēta un sāk izdalīties bīstamas radioaktīvās gāzes (piemēram, kriptons). Pretēji izplatītajam uzskatam, kodolreaktori nevar eksplodēt kā kodolbumba, taču tas ir bīstami, ja radioaktīvās vielas izplūst.
Negadījumi
Ir notikuši vairāki nopietni kodolnegadījumi. Lai novērtētu, cik bīstamas ir avārijas, tika izveidota skala. To sauc par Starptautisko kodolnegadījumu skalu. Skalai ir 8 līmeņi (0-7), un 7 līmenis ir vissliktākais.
- Černobiļas katastrofa, kas notika 1986. gadā; klasificēta 7. līmenī.
- Fukušimas kodolkatastrofa notika 2011. gadā zemestrīces rezultātā, 7. līmeņa zemestrīces rezultātā.
- Maijaka avārija; notika 1957. gadā. Izdalītās radiācijas daudzums un vispārējais apdraudējums bija lielāks nekā Černobiļas avārijā. Tomēr skartā teritorija bija mazāka. Šo iemeslu dēļ avārija ir klasificēta tikai kā 6. līmeņa avārija.
- Vindskāles ugunsgrēks 1957. gadā un avārija Trīs milu salā 1979. gadā - 5. līmenis.
- Tokaimuras kodolnegadījums 4. līmenī
Ar kodoldzinējiem darbināmu zemūdeņu avārijas ir padomju zemūdenes K-19 reaktora avārija (1961), padomju zemūdenes K-27 reaktora avārija (1968) un padomju zemūdenes K-431 reaktora avārija (1985).
2011. gadā Japānā Fukušimas Daiči atomelektrostacijas avārijas laikā sprādzienu rezultātā tika bojāti trīs kodolreaktori.
Ekonomika
Kodolenerģijas ekonomiskais stāvoklis ir sarežģīts, un pēc 2011. gada Fukušimas kodolkatastrofas izmaksas pašlaik darbojošās un jaunās kodolspēkstacijās, visticamāk, pieaugs, jo palielināsies prasības attiecībā uz izlietotās kodoldegvielas apsaimniekošanu uz vietas un palielināsies projektēšanas draudi.
Debates
Par kodolenerģijas izmantošanu notiek diskusijas. Atbalstītāji, piemēram, Pasaules Kodolenerģētikas asociācija un SAEA, apgalvo, ka kodolenerģija ir ilgtspējīgs enerģijas avots, kas samazina oglekļa emisijas. Turklāt tā nerada smogu un skābo lietu. Pret kodolenerģiju noskaņoti oponenti, piemēram, Greenpeace International un Nuclear Information and Resource Service, uzskata, ka kodolenerģija apdraud cilvēkus un vidi.
Jaunākie notikumi
2007. gadā atomelektrostacijas saražoja aptuveni 2600 TWh elektroenerģijas un nodrošināja 14% no pasaulē patērētās elektroenerģijas, kas ir par 2% mazāk nekā 2006. gadā. 2010. gada 9. maijā pasaulē darbojās 438 (372 GW) kodolreaktori. Maksimums tika sasniegts 2002. gadā, kad darbojās 444 kodolreaktori.
Kodolnegadījumi Japānas Fukušimas Daiči atomelektrostacijā un citās kodoliekārtās radīja jautājumus par kodolenerģijas nākotni. Platts norādīja, ka "krīze Japānas Fukušimas atomelektrostacijās ir pamudinājusi vadošās enerģiju patērējošās valstis pārskatīt savu esošo reaktoru drošību un apšaubīt plānotās paplašināšanas ātrumu un mērogu visā pasaulē". Pēc Fukušimas kodolkatastrofas Starptautiskā Enerģētikas aģentūra uz pusi samazināja savu aplēsi par papildu kodolspēkstaciju jaudu, kas jāuzbūvē līdz 2035. gadam.
Spiediena ūdens tvertņu galvas
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir kodolenerģija?
A: Kodolenerģija ir kontrolēta kodolenerģijas izmantošana elektroenerģijas ražošanai.
J: Kā darbojas kodolreaktors?
A: Kodolreaktors izmanto kodolreakcijas, lai atbrīvotu enerģiju, kas pēc tam vārina ūdeni un darbina tvaika dzinēju, ražojot elektrību.
J: Kādu daļu no pasaules elektroenerģijas 2007. gadā saražoja no kodolenerģijas?
A: 2007. gadā 14 % no pasaules elektroenerģijas tika saražoti no kodolenerģijas.
Kādi ir daži iespējamie riski, kas saistīti ar kodolenerģijas izmantošanu?
A: AES rada radioaktīvus atkritumus, kas var būt kaitīgi, ja tos nepareizi uzglabā.
J: Kāda veida alternatīvs enerģijas avots ir pētīts kopš 20. gadsimta vidus?
A: Jau kopš 20. gadsimta vidus cilvēki ir pētījuši kodolsintēzes enerģiju kā alternatīvu enerģijas avotu.
J: Ar ko kodolsintēzes enerģija atšķiras no tradicionālās kodolenerģijas?
A: Kodolsintēzes enerģija ražo daudz vairāk enerģijas nekā tradicionālā kodolenerģija un nerada radioaktīvus atkritumus.
J: Vai kodolsintēzes reaktori jau ir pieejami?
A.: Kodolsintēzes reaktori vēl nepastāv, un tos vēl tikai izstrādā.
