انرژی هسته ای چیست؟

انرژی هسته ای چیست؟
یک لامپ
  
همه چیز در اطراف شما است تا از اشیاء کوچک به نام اتم ساخته شده است. بسیاری از جرم هر اتم در مرکز (که هسته نامیده می شود) متمرکز شده، و بقیه از جرم در ابری از الکترون دور هسته است. پروتون ها و نوترون ذرات زیر اتمی که شامل هسته می باشد.

تحت شرایط خاص، هسته یک اتم بسیار بزرگ می تواند در دو تقسیم می شود. در این فرایند، یک مقدار مشخصی از جرم اتم بزرگ است که به انرژی خالص زیر فرمول معروف انیشتین E = MC2، که در آن M مقدار کمی از جرم و c سرعت نور (تعداد بسیار زیادی) است تبدیل شده است. در 1930s و '40s، انسان این انرژی را کشف و بالقوه آن به عنوان یک سلاح شناخته شده است. فن آوری توسعه یافته در پروژه منهتن موفقیت این انرژی در یک واکنش زنجیره ای مورد استفاده برای ایجاد بمب هسته ای است. به زودی پس از جنگ جهانی دوم به پایان رسید، منبع انرژی تازه کشف یک خانه در نیروی محرکه از نیروی دریایی هسته ای پیدا شده است، ارائه زیردریایی با موتورهای که می تواند بیش از یک سال بدون سوخت گیری را اجرا کنید. این تکنولوژی به سرعت به بخش دولتی، که در آن نیروگاه تجاری توسعه داده شد و اعزام به تولید برق منتقل شد. (بیشتر در مورد تاریخ از انرژی هسته ای است.)
انرژی هسته ای امروز

راکتورهای هسته ای تولید کمتر از 20 درصد از برق در ایالات متحده است. بیش از 400 نیروگاه در جهان وجود دارد (حدود 100 در ایالات متحده آمریکا). آنها تولید پایه بار برق 24/7 بدون رهبری آلاینده (از جمله CO2) در جو است. آنها، با این حال، ایجاد زباله های هسته ای رادیواکتیو که باید به دقت ذخیره می شود.
شکافت و گداخت

دو فرایند اساسی هسته ای برای تولید انرژی در نظر گرفته وجود دارد: شکافت و تلفیقی است.

    شکافت تقسیم پر انرژی از اتم های بزرگ مانند اورانیوم یا پلوتونیوم به دو اتم کوچکتر، محصولات شکافت نامیده می شود. به تقسیم یک اتم، شما باید به آن ضربه با یک نوترون. چند نوترون نیز منتشر شد که می توانید در رفتن به تقسیم اتمهای دیگر نزدیک، تولید یک واکنش زنجیره ای هسته ای از انتشار انرژی پایدار. این واکنش هسته ای برای اولین بار از دو بود که کشف شد. همه نیروگاه های هسته ای تجاری در عملیات استفاده از این واکنش برای تولید گرما که آنها را به برق تبدیل شود.
    فیوژن است که ترکیب از دو اتم کوچک مانند هیدروژن یا هلیم به تولید اتم و انرژی سنگین تر است. این واکنش می تواند انرژی بیشتری نسبت به شکافت بدون تولید بسیاری از محصولات جانبی رادیواکتیو به عنوان آزاد کند. واکنش های همجوشی در خورشید رخ می دهد، به طور کلی با استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت و تولید هلیم به عنوان زباله (واقع سرگرم کننده: هلیم در آفتاب کشف شد و پس از یونانی خدای خورشید، هلیوس به نام). این واکنش به صورت تجاری در توسعه داده نشده است و علاقه تحقیقات جدی در سراسر جهان است، با توجه به وعده خود را از ویژگی های بی حد و حصر، بدون آلودگی، و عدم اشاعه.
این سایت در شکافت هسته ای متمرکز است. به منظور مهار همجوشی، بسیاری از مشکلات مهندسی و فیزیک دلهره آور باید حل شود. خط زمان برای حل این مشکلات تعریف نشده است، بنابراین ما به عنوان یک جامعه باید به راه حل های دیگر به نوبه خود برای حل مشکلات انرژی، حداقل در حال حاضر. تحقیقات همجوشی هیجان انگیز و پیشرفت بزرگ است، و باید آن را به بشریت بهره ادامه خواهد داد.

چگالی انرژی از منابع مختلف سوخت

مقدار انرژی در واکنش های هسته ای منتشر حیرت انگیز است. جدول 1 نشان می دهد چه مدت 100 وات لامپ می تواند با استفاده از 1 کیلوگرم از سوخت های مختلف را اجرا کنید. اورانیوم طبیعی تحت شکافت هسته ای و در نتیجه برسد چگالی انرژی بسیار بالا (انرژی ذخیره شده در واحد جرم).

چگالی انرژی مواد (MJ / kg) به هم لامپ 100W (1KG)

چوب 10 1.2 روز
اتانول 26.8 3.1 روز
ذغال سنگ 32.5 3.8 روز
نفت خام 41.9 4.8 روز
دیزل 45.8 5.3 روز
اورانیوم طبیعی (LWR) 5.7x105 182 سال
اورانیوم راکتور درجه (LWR) 3.7x106 1،171 سال
اورانیوم طبیعی (مادر) 8.1x107 25700 سال
توریم (مادر) 7.9x107 25،300 سال

تراکم جدول 1 انرژی و منابع انرژی مختلف در MJ / kg و در طول زمان است که 1 کیلوگرم از هر یک از مواد می تواند یک بار 100W را اجرا کنید. اورانیوم طبیعی دستخوش عدم غنی سازی (0.7٪ U-235)، اورانیوم رآکتور درجه دارای 5 درصد U-235 است. به هر حال، 1 کیلوگرم از اورانیوم با درجه سلاح (95٪ U-235) می تواند کل ایالات متحده آمریکا برای 177 ثانیه قدرت. همه شماره های فرض 100٪ تبدیل حرارتی به الکتریکی. چگالی انرژی ما از صفحه سوخت هسته ای برای جزئیات بیشتر.
قابلیت های انرژی هسته ای
پایدار

جدول 1 پایداری از انرژی هسته ای کردن مبالغ خوبی است. با این حال، بسیار کمی از بحث در مورد سوخت هسته ای (اورانیوم) در حال اجرا پایین درست مثل نفت وجود دارد. مشخصات فنی، این مسئله غیر است، به عنوان زباله های هسته ای قابل بازیافت است. از لحاظ اقتصادی، می تواند یک مشکل عمده تبدیل شده است. راکتورهای هسته ای تجاری امروز رایت تنها در حدود 1٪ از سوخت است که به آنها و بقیه از آن استخراج و یا دور انداخته (به عنوان اورانیوم ضعیف شده و زباله های هسته ای). برنامه بازیافت آمریکا در '70s به دلیل تکثیر و نگرانی های اقتصادی تعطیل. امروز، فرانسه و ژاپن در حال بازیافت سوخت با موفقیت بزرگ است. فن آوری های جدید وجود دارد که می توانید تا حد زیادی نگرانی از گسترش را کاهش دهد. بدون بازیافت، کتاب قرمز در سال 2005 ذخایر اورانیوم منتشر شده توسط آژانس بینالمللی انرژی اتمی سازمان ملل متحد نشان می دهد که بیش از 200 سال از ذخایر اورانیوم در تقاضا در حال حاضر وجود دارد. همچنین یک منبع نزدیک به بی نهایت اورانیوم محلول در آب دریا در غلظت بسیار کم وجود دارد. هیچ کس یک راه ارزان برای آن را استخراج و در عین حال پیدا کرده است. راکتورهای هسته ای همچنین می توانید در سوخت توریم باشد که 4x زوم دیجیتال فراوان تر از اورانیم در پوسته اجرا (اما در آب دریا وجود ندارد).
زیست محیطی

در عمل، نیروگاه های هسته ای چیزی به محیط زیست به جز آب گرم منتشر می کنند. کلاسیک آیکون برج خنک کننده راکتورهای هسته ای است که فقط، برج خنک کننده. بخار آب پاک کردن تمام است که خارج میشود. CO2 بسیار کم و یا سایر گازهای آب و هوا در حال تغییر از تولید برق هسته ای (قطعا برخی از CO2 است که در طول معدن، ساخت و ساز، و غیره تولید می آیند، اما مقدار حدود 50 برابر کمتر از زغال سنگ و 25 بار کمتر از گیاهان گاز طبیعی است. جزییات آینده به زودی). سوخت هسته ای (زباله های هسته ای) را می توان درستی به کار گرفته و از نظر زمین شناسی دفع بدون مؤثر بر محیط زیست به هیچ وجه. ذغال سنگ شامل حدود 4 توریم ppm و اورانیوم و ماده رادیو اکتیو توسط نیروگاه زغال سوز را به عموم مردم داده شده در مورد 100 برابر دوز داده شده توسط plants1 هسته ای است. حالا که چیزی که در مورد فکر می کنم. مقاله زباله های هسته ای برای اطلاعات بیشتر ببینید.

آنها بیش از حد امن است. در ماه مارس، 2013 دانشمند سابق ناسا جیمز هانسن (از 350 پی پی ام شهرت حد) یک مقاله نشان می دهد که انرژی هسته ای است در مجموع 1.8 میلیون زندگی در تاریخ خود در سراسر جهان فقط با جابجایی آلودگی هوا است که یک killer2 شناخته شده ذخیره منتشر شده است. که شامل هر مرگ و میر انرژی هسته ای مسئول از تصادفات بوده است.
مستقل

با انرژی هسته ای، ایالات متحده آمریکا (و کشورهای دیگر!) می توانید استقلال انرژی واقعی دست یابند. بودن "معتاد به نفت" یک نگرانی امنیت ملی عمده به دلایل مختلف است. با استفاده از برق و یا پلاگین در وسایل نقلیه الکتریکی هیبریدی (PHEVs) طراحی شده توسط راکتورهای هسته ای، ما می تواند خواسته های نفت ما توسط دستورات قدر را کاهش دهد. علاوه بر این، سوخت راکتور هسته ای است که معمولا در یک فرم و سرامیک، قادر به رسیدن به دمای 2000 درجه C و بالاتر است. در این درجه حرارت، آب را می توان حرارتی شیمیایی به هیدروژن و اکسیژن از گرمای تلف شده از نیروگاه برق جدا! هیدروژن می تواند در سلول های سوخت برای وسایل نقلیه قرار داده است، از بین بردن نیاز ما به نفت و در دسترس نباشد. اعطا شده، عملی تکنولوژی سلول سوخت هیدروژنی است که هنوز چند سال پایین جاده. این تکنولوژی به طور پیوسته پیشرفت و یک توزیع شده و انرژی حمل و نقل راه حل رایگان تولید گازهای گلخانه ای است در رادار با قدرت هسته ای است. گرمای زباله نیز می تواند برای منطقه گرم به فرایندهای شیمیایی قدرت است که متان جذب و دی اکسید کربن را از جو برای تبدیل آن به سوخت های هیدروکربنی استفاده و یا، امکان پذیر،.

بسیاری از عرضه جهانی اورانیوم در استرالیا و کانادا است. با بازیافت سوخت، ما نمی خواهد نیاز به معدن اورانیوم بیشتری هر. با استفاده از توریم در رآکتورهای بارور نیز به قابلیت های بلند مدت انرژی در مقیاس جهانی منجر می شود.
مشکلات با انرژی هسته ای
زباله هسته ای

هنگامی که اتم تقسیم به آزاد شدن انرژی، اتم کوچکتر که باقی مانده اند اغلب در ایالات هیجان زده به سمت چپ، رهبری ذرات پر انرژی است که می تواند آسیب بیولوژیکی شود. برخی از اتم طولانی ترین زندگی را برای صدها نفر از هزاران سال به ثبات پوسیدگی نیست. این زباله های هسته ای باید کنترل شده و از محیط زیست برای حداقل که به مدت طولانی نگهداری می شود. که یک نقطه فروش عمده از گروه های ضد هسته ای بوده است - طراحی سیستمهای به آخرین که به مدت طولانی یک وظیفه دلهره آور است.
حوادث دراماتیک

سه حادثه بزرگ در نیروگاه تجاری رخ داده است: چرنوبیل، تری مایل آیلند، و فوکوشیما. چرنوبیل یک انفجار بخار کنترل نشده که مقدار زیادی از اشعه به محیط زیست منتشر شد، کشتن بیش از 50 نفر، نیاز به یک تخلیه جرم از صدها نفر از هزاران نفر از مردم، و باعث به 4000 مورد سرطان بود. جزیره سه مایلی یک بحران جزئی هسته ای، که در آن سطح مایع خنک کننده کاهش یافته است زیر سوخت و اجازه برخی از آن به ذوب شدن بود. هیچ کس صدمه دیده بود و تابش بسیار کمی منتشر شد، اما این کارخانه تا به حال نزدیک، باعث عامل شرکت و سرمایه گذاران آن به از دست دادن مقدار زیادی از پول. فوکوشیما یک ایستگاه سیاه و سفید کردن ناشی از یک سونامی بزرگ بود. چهار گیاهان همسایه را از دست داده و حرارت خنک کننده پوسیدگی ذوب هسته. اشعه منتشر شد و عموم مردم منتقل شد. این سه حادثه بسیار ترسناک و نگه داشتن بسیاری از مردم از راحت با انرژی هسته ای است.
هزینه

نیروگاه های هسته ای بزرگتر و پیچیده تر از نیروگاه های دیگر. بسیاری از سیستم های ایمنی کار برکنار ساخته شده است به نگه داشتن گیاه عامل با خیال راحت. این پیچیدگی باعث می شود که هزینه تا جلو از یک نیروگاه هسته ای می شود بسیار بیشتر از یک کارخانه زغال سنگ قابل مقایسه است. هنگامی که گیاه ساخته شده است، هزینه های سوخت بسیار کمتر از هزینه های سوخت های فسیلی است. به طور کلی، قدیمی یک نیروگاه هسته ای می شود، پول بیشتری به اپراتور خود را. هزینه های سرمایه ای بزرگ بسیاری از سرمایه گذاران را از موافقت برای تامین مالی نیروگاه های هسته ای را نگه می دارد.
توقف بعدی

در رفتن به صفحه راکتور هسته ای ما برای پیدا کردن در مورد چگونه انرژی هسته ای است را به برق تبدیل شده است.