Πυρηνική ενέργεια

Ο Ενρίκο Φέρμι κατασκεύασε τον πρώτο πυρηνικό αντιδραστήρα το 1941. Πολλοί αντιδραστήρες κατασκευάστηκαν στις ΗΠΑ κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου στο πλαίσιο του προγράμματος Μανχάταν. Το 1954 ξεκίνησε η λειτουργία του πρώτου πυρηνικού σταθμού παραγωγής ενέργειας στο Ομπνίνσκ κοντά στη Μόσχα. Οι περισσότεροι πυρηνικοί σταθμοί παραγωγής ενέργειας στις ΗΠΑ κατασκευάστηκαν κατά τη διάρκεια των δεκαετιών 1960 και 1970. Οι πυρηνικοί αντιδραστήρες τροφοδοτούν επίσης ορισμένα μεγάλα στρατιωτικά πλοία και υποβρύχια.

Οι πυρηνικοί αντιδραστήρες χρησιμοποιούν μια διαδικασία που ονομάζεται πυρηνική σχάση, η οποία χρησιμοποιεί άτομα όπως το ουράνιο ή το πλουτώνιο (ιδίως το ισότοπο Ουράνιο 235) και τα διασπά με σωματίδια που ονομάζονται νετρόνια. Αυτό μετατρέπει μέρος της μάζας σε ενέργεια, σύμφωνα με την εξίσωση E=mc2 του Αϊνστάιν. Τα σχάσιμα στοιχεία τοποθετούνται σε ράβδους που ονομάζονται "ράβδοι καυσίμου". Οι ράβδοι καυσίμου βυθίζονται σε νερό και η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά την αντίδραση σχάσης θερμαίνει το νερό, το οποίο μετατρέπεται σε ατμό.

Στη συνέχεια, ο ατμός περιστρέφει έναν στρόβιλο, ο οποίος παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Στη συνέχεια, ο ατμός συμπυκνώνεται σε τεράστιους πύργους ψύξης, μετατρέπεται ξανά σε νερό και στέλνεται ξανά στον αντιδραστήρα.

Η αντίδραση μπορεί να ελεγχθεί με την τοποθέτηση "ράβδων ελέγχου" μεταξύ των ράβδων καυσίμου. Οι ράβδοι ελέγχου είναι συνήθως κατασκευασμένες από βόριο, το οποίο απορροφά νετρόνια και σταματά την αντίδραση.

Μια πυρηνική τήξη μπορεί να συμβεί όταν η αντίδραση δεν ελέγχεται και αρχίζει να παράγει επικίνδυνα ραδιενεργά αέρια (όπως το κρυπτόνιο). Σε αντίθεση με τη δημοφιλή πεποίθηση, οι πυρηνικοί αντιδραστήρες δεν μπορούν να εκραγούν όπως μια πυρηνική βόμβα, αλλά αποτελεί κίνδυνο όταν διαφεύγουν ραδιενεργά υλικά.

Έχουν συμβεί ορισμένα σοβαρά πυρηνικά ατυχήματα. Καταρτίστηκε μια κλίμακα για να μετρηθεί πόσο επικίνδυνα είναι τα ατυχήματα. Ονομάζεται Διεθνής Κλίμακα Πυρηνικών Γεγονότων. Η κλίμακα έχει 8 επίπεδα (0-7) και το 7 είναι το χειρότερο.

• Η καταστροφή του Τσερνομπίλ, που συνέβη το 1986, ταξινομήθηκε στο επίπεδο 7.
• Η πυρηνική καταστροφή της Φουκουσίμα συνέβη το 2011 ως αποτέλεσμα ενός σεισμού επιπέδου 7.
• Ατύχημα στο Μάγιακ- συνέβη το 1957. Η ποσότητα της απελευθερωθείσας ακτινοβολίας και ο γενικός κίνδυνος ήταν μεγαλύτερος από εκείνον του Τσερνομπίλ. Ωστόσο, η πληγείσα περιοχή ήταν μικρότερη. Για τους λόγους αυτούς το ατύχημα κατατάσσεται μόνο στο επίπεδο 6.
• Η πυρκαγιά στο Windscale το 1957 και το ατύχημα στο Three Mile Island το 1979, στο επίπεδο 5.
• Πυρηνικό ατύχημα Tokaimura στο επίπεδο 4

Στα ατυχήματα υποβρυχίων με πυρηνική ενέργεια περιλαμβάνονται το ατύχημα του σοβιετικού υποβρυχίου Κ-19 με τον αντιδραστήρα (1961), το ατύχημα του σοβιετικού υποβρυχίου Κ-27 με τον αντιδραστήρα (1968) και το ατύχημα του σοβιετικού υποβρυχίου Κ-431 με τον αντιδραστήρα (1985).

Τα οικονομικά της πυρηνικής ενέργειας είναι δύσκολα, και μετά την πυρηνική καταστροφή της Φουκουσίμα το 2011, το κόστος είναι πιθανό να αυξηθεί για τους πυρηνικούς σταθμούς που λειτουργούν σήμερα και τους νέους, λόγω των αυξημένων απαιτήσεων για τη διαχείριση των αναλωμένων καυσίμων στο χώρο του εργοστασίου και των αυξημένων απειλών κατά το σχεδιασμό.

Υπάρχει μια συζήτηση σχετικά με τη χρήση της πυρηνικής ενέργειας. Οι υποστηρικτές, όπως η Παγκόσμια Πυρηνική Ένωση και ο ΙΑΕΑ, υποστηρίζουν ότι η πυρηνική ενέργεια είναι μια βιώσιμη πηγή ενέργειας που μειώνει τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα. Επιπλέον, δεν συμβάλλει στην αιθαλομίχλη ή στην όξινη βροχή. Οι πολέμιοι της πυρηνικής ενέργειας, όπως η Greenpeace International και η Nuclear Information and Resource Service, πιστεύουν ότι η πυρηνική ενέργεια αποτελεί απειλή για τους ανθρώπους και το περιβάλλον.

Το 2007, οι πυρηνικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής παρήγαγαν περίπου 2600 TWh ηλεκτρικής ενέργειας και παρείχαν το 14% της ηλεκτρικής ενέργειας που χρησιμοποιείται στον κόσμο, γεγονός που αντιπροσωπεύει μείωση 2% σε σύγκριση με το 2006. Στις 9 Μαΐου 2010, υπήρχαν 438 (372 GW) πυρηνικοί αντιδραστήρες που λειτουργούσαν παγκοσμίως. Η κορύφωση επιτεύχθηκε το 2002, όταν λειτουργούσαν 444 πυρηνικοί αντιδραστήρες.

Οι πυρηνικές καταστάσεις έκτακτης ανάγκης στον πυρηνικό σταθμό Fukushima Daiichi της Ιαπωνίας και σε άλλες πυρηνικές εγκαταστάσεις έθεσαν ερωτήματα σχετικά με το μέλλον της πυρηνικής ενέργειας. Η Platts ανέφερε ότι "η κρίση στους πυρηνικούς σταθμούς της Φουκουσίμα στην Ιαπωνία ώθησε τις κορυφαίες χώρες που καταναλώνουν ενέργεια να επανεξετάσουν την ασφάλεια των υφιστάμενων αντιδραστήρων τους και να θέσουν υπό αμφισβήτηση την ταχύτητα και την κλίμακα των προγραμματισμένων επεκτάσεων σε όλο τον κόσμο". Μετά την πυρηνική καταστροφή της Φουκουσίμα, ο Διεθνής Οργανισμός Ενέργειας μείωσε στο μισό την εκτίμησή του για την πρόσθετη πυρηνική παραγωγική ικανότητα που πρέπει να κατασκευαστεί έως το 2035.