انرژی هسته ای چیست و آیا یک منبع قابل دوام است؟

انرژی هسته ای چیست و آیا یک منبع قابل دوام است؟

آینده انرژی هسته ای به عنوان منبع برق ممکن است به توانایی دانشمندان برای ارزان تر و ایمن تر کردن آن بستگی داشته باشد.

انرژی هسته ای چیست؟

انرژی هسته ای چگونه کار می کند؟ آیا تابش یک خطر است؟ تفاوت بین شکافت هسته ای و همجوشی، نحوه سوخت رسانی اورانیوم به فرآیند و مزایا و معایب این منبع انرژی جایگزین را بیابید.

 
انرژی هسته ای با تقسیم اتم ها برای آزادسازی انرژی موجود در هسته یا هسته آن اتم ها تولید می شود. این فرآیند، شکافت هسته‌ای، گرمایی تولید می‌کند که به یک عامل خنک‌کننده (معمولاً آب) هدایت می‌شود. بخار حاصل توربین متصل به ژنراتور را می چرخاند و برق تولید می کند.

حدود 450 راکتور هسته ای حدود 11 درصد برق جهان را تامین می کند. کشورهایی که بیشترین انرژی هسته ای را تولید می کنند، به ترتیب ایالات متحده، فرانسه، چین، روسیه و کره جنوبی هستند.

متداول ترین سوخت برای انرژی هسته ای اورانیوم است، فلزی که به وفور در سراسر جهان یافت می شود. اورانیوم استخراج شده به U-235 تبدیل می شود، نسخه غنی شده ای که به عنوان سوخت در راکتورهای هسته ای استفاده می شود زیرا اتم های آن به راحتی از هم جدا می شوند.

در یک راکتور هسته ای، نوترون ها – ذرات زیر اتمی که بار الکتریکی ندارند – با اتم ها برخورد می کنند و باعث شکافتن آنها می شوند. این برخورد – که شکافت هسته‌ای نامیده می‌شود – نوترون‌های بیشتری را آزاد می‌کند که با اتم‌های بیشتری واکنش می‌دهند و یک واکنش زنجیره‌ای ایجاد می‌کنند. یک محصول جانبی واکنش های هسته ای، پلوتونیوم ، می تواند به عنوان سوخت هسته ای نیز استفاده شود.

انواع راکتورهای هسته ای

در ایالات متحده اکثر راکتورهای هسته ای یا راکتورهای آب جوش هستند که در آنها آب تا نقطه جوش گرم می شود تا بخار آزاد شود، یا راکتورهای آب تحت فشار که در آنها آب تحت فشار نمی جوشد اما گرما را به منبع آب ثانویه برای تولید بخار هدایت می کند. . انواع دیگر راکتورهای انرژی هسته ای عبارتند از راکتورهای خنک شونده با گاز که از دی اکسید کربن به عنوان عامل خنک کننده استفاده می کنند و در انگلستان استفاده می شوند و راکتورهای نوترونی سریع که توسط سدیم مایع خنک می شوند.

تاریخچه انرژی هسته ای

ایده انرژی هسته ای در دهه 1930 آغاز شد ، زمانی که فیزیکدان انریکو فرمی برای اولین بار نشان داد که نوترون ها می توانند اتم ها را تجزیه کنند. فرمی تیمی را رهبری کرد که در سال 1942 اولین واکنش زنجیره ای هسته ای را در زیر استادیوم دانشگاه شیکاگو به دست آورد. در دهه 1950 مجموعه ای از نقاط عطف به دنبال داشت: اولین برق تولید شده از انرژی اتمی در رآکتور I آزمایشی آیداهو در سال 1951. نیروگاه هسته ای برای اولین بار در شهرستان اوبنینسک در اتحاد جماهیر شوروی سابق در سال 1954؛ و اولین نیروگاه اتمی تجاری در شیپینگ پورت، پنسیلوانیا، در سال 1957. ( در آزمون های ما در مورد انرژی هسته ای شرکت کنید و ببینید چقدر آموخته اید: برای قسمت اول، به اینجا بروید ؛ برای قسمت دوم، به اینجا بروید.)

انرژی هسته ای، تغییرات آب و هوایی، و طرح های آینده

انرژی هسته‌ای با توجه به وابستگی آن به منابع محدود و استخراج‌شده، انرژی تجدیدپذیر در نظر گرفته نمی‌شود ، اما از آنجایی که راکتورهای فعال هیچ یک از گازهای گلخانه‌ای را که به گرمایش جهانی کمک می‌کنند منتشر نمی‌کنند ، طرفداران آن می‌گویند که باید به عنوان یک راه‌حل تغییر آب و هوا در نظر گرفته شود . برای مثال، لزلی دوان، کاشف نوظهور نشنال جئوگرافیک، می‌خواهد رآکتور نمک مذاب را احیا کند ، که از اورانیوم مایع حل شده در نمک مذاب به عنوان سوخت استفاده می‌کند، و استدلال می‌کند که می‌تواند ایمن‌تر و کم‌هزینه‌تر از راکتورهای مورد استفاده امروزی باشد.

دیگران در حال کار بر روی رآکتورهای مدولار کوچکی هستند که می توانند قابل حمل و ساخت آسان تر باشند. نوآوری‌هایی مانند آن‌ها با هدف نجات صنعت در بحران انجام می‌شوند، زیرا نیروگاه‌های هسته‌ای کنونی همچنان پیر می‌شوند و نیروگاه‌های جدید در رقابت قیمت با گاز طبیعی و منابع تجدیدپذیر مانند باد و خورشید ناکام هستند.

جام مقدس برای آینده انرژی هسته ای شامل همجوشی هسته ای است که وقتی دو هسته سبک با هم برخورد می کنند و یک هسته سنگین تر را تشکیل می دهند، انرژی تولید می کند . همجوشی می‌تواند انرژی بیشتری را ایمن‌تر و با زباله‌های رادیواکتیو مضر بسیار کمتری نسبت به شکافت تولید کند، اما فقط تعداد کمی از مردم – از جمله یک جوان ۱۴ ساله از آرکانزاس – موفق به ساخت راکتورهای همجوشی هسته‌ای فعال شده‌اند. سازمان‌هایی مانند ITER در فرانسه و موسسه فیزیک پلاسما ماکس پلانک در حال کار بر روی نسخه‌های تجاری قابل دوام هستند که تا کنون ناشناخته مانده‌اند.

خطرات انرژی هسته ای

مخالفان هنگام بحث علیه انرژی هسته ای به مشکلات زباله های هسته ای با عمر طولانی و شبح حوادث هسته ای نادر اما ویرانگر مانند حوادث چرنوبیل در سال 1986 و فوکوشیما دایچی در سال 2011 اشاره می کنند . فاجعه مرگبار چرنوبیل در اوکراین زمانی اتفاق افتاد که طراحی ناقص راکتور و خطای انسانی باعث افزایش برق و انفجار در یکی از رآکتورها شد. مقدار زیادی رادیواکتیویته در هوا منتشر شد و صدها هزار نفر مجبور به ترک خانه های خود شدند . امروزه، منطقه اطراف این گیاه – معروف به منطقه محرومیت – به روی گردشگران باز است اما فقط گونه‌های مختلف حیات وحش مانند گرگ‌های خاکستری در آن زندگی می‌کنند.از زمان تصاحب .

در مورد فوکوشیما دایچی ژاپن، پیامدهای زلزله و سونامی توهوکو باعث شکست فاجعه بار این نیروگاه شد. چندین سال بعد، شهرهای اطراف در تلاش برای بهبودی هستند، تخلیه‌شدگان همچنان از بازگشت می‌ترسند ، و بی‌اعتمادی عمومی تلاش‌های بازیابی را با وجود تضمین‌های دولت مبنی بر ایمن بودن بیشتر مناطق ادامه داده است.

حوادث دیگر، مانند ذوب جزئی در جزیره تری مایل پنسیلوانیا در سال 1979، به عنوان نمونه های وحشتناکی از خطرات رادیواکتیو انرژی هسته ای باقی مانده است. فاجعه فوکوشیما به طور خاص سؤالاتی را در مورد ایمنی نیروگاه ها در مناطق لرزه خیز مانند ارمنستان ایجاد کرد.متسامور ایستگاه قدرت.

سایر مسائل مربوط به انرژی هسته ای شامل مکان و نحوه ذخیره سوخت مصرف شده یا زباله های هسته ای است که هزاران سال به طور خطرناکی رادیواکتیو باقی می مانند . نیروگاه‌های هسته‌ای، که بسیاری از آنها به دلیل نزدیکی به آب برای خنک‌سازی در نزدیکی یا نزدیک سواحل واقع شده‌اند، با افزایش سطح آب دریاها و خطر طوفان‌های شدیدتر به دلیل تغییرات آب و هوایی مواجه هستند.

منبع محتوای انگلیسی : nationalgeographic