Является ли ядерная энергия возобновляемой или устойчивой? Плюсы и минусы
В течение последних нескольких десятилетий атомные электростанции были неотъемлемой частью стратегии США по выработке энергии. В настоящее время в США насчитывается 93 атомных электростанции по всей стране, и в 2021 году на эти атомные станции приходилось примерно 20% производства электроэнергии в стране, что всего на 1% меньше, чем общее количество электроэнергии, вырабатываемой возобновляемыми источниками энергии, такими как солнечная, ветровая и гидроэнергетика.
Эксперты в области климата, энергетики и окружающей среды по-разному думают о том, какую роль ядерная энергия должна играть в нашем низкоуглеродном будущем.Его сторонники говорят, что это эффективное использование пространства, мало отходов и огромное количество энергии. Но противники говорят, что существуют серьезные проблемы с тем, как мы утилизируем радиоактивные отходы, с ущербом окружающей среде, причиняемым добычей, и с потенциальными опасностями самих электростанций по мере их старения.
Не имея твердого консенсуса по вопросу о роли ядерной энергии в низкоуглеродном будущем, мы рассмотрим плюсы и минусы ядерной энергии, чтобы помочь вам понять, о чем идет речь (и о делении).
Является ли ядерная энергия технически возобновляемой?
Технический ответ: нет, потому что есть конечное количество топлива. Атомные электростанции вырабатывают энергию посредством процесса, называемого ядерным делением, который включает расщепление атомов для высвобождения энергии. В процессе используется химический элемент под названием уран для создания топлива, и хотя уран можно найти в горных породах по всему миру, запасы урана-235, который требуется электростанциям, ограничены. По некоторым оценкам, урана-235 на планете хватит лишь на 80 лет при нынешнем уровне потребления. По некоторым другим оценкам, это может быть ближе к 200 с лишним годам из-за неразведанных ресурсов урана, но эти годы ограничены, поскольку это ограниченный ресурс. Таким образом, ядерная энергия не является возобновляемым источником энергии.
Является ли ядерная энергия устойчивой и чистой?
Хотя атомная энергия технически не является возобновляемой, она является более чистым источником энергии, чем традиционное ископаемое топливо. Энергия является устойчивой, если она удовлетворяет потребности настоящего времени, не ставя под угрозу способность будущих поколений удовлетворять свои собственные потребности. Ограниченные запасы топлива, вероятность радиоактивных аварий и отходы, которых хватит на десятки тысяч лет, делают ядерную энергетику неустойчивой.
Но ядерная энергия — это очень низкоуглеродный способ производства электроэнергии, и у нее есть много других преимуществ, которые стоит учитывать. Вот несколько плюсов и минусов.
Плюсы ядерной энергетики
Атомные электростанции не требуют много земли, особенно по сравнению с солнечными и ветровыми.
Институт ядерной энергии утверждает, что ветряным электростанциям требуется в 360 раз больше земли, чтобы производить столько же энергии, сколько атомной электростанции. Для солнечной энергии потребуется в 75 раз больше площади суши.
Атомные электростанции имеют чрезвычайно низкий уровень выбросов углерода
Они генерируют энергию, расщепляя атомы посредством процесса, называемого делением. В процессе вырабатывается тепло, которое используется для создания пара и приводит в действие турбину для производства энергии без выбросов углерода в качестве побочного продукта. Выбросы в течение всего срока службы при производстве ядерной энергии чрезвычайно низки.
Ядерное топливо чрезвычайно эффективно
Хотя атомные станции производят ядерные отходы, которые являются токсичными, количество производимых отходов на удивление мало. Фактически, общее количество ядерных отходов, образовавшихся за последние 70 лет, эквивалентно количеству отходов, которые угольные электростанции производят за один час. Это потому, что ядерное топливо очень плотное и содержит много энергии в очень небольшом количестве.
Благодаря этим причинам ядерная энергия в целом является чистой. Даже добыча урана требует значительно меньше выбросов, хотя каждая операция по добыче наносит значительный физический ущерб окружающей среде. Однако критики атомной энергии не решаются назвать ядерную энергию полностью чистым источником энергии из-за токсичности отходов, которые она производит. Хранение ядерных отходов требует крайних мер предосторожности и безопасности, и критики часто ссылаются на риск, который ядерные отходы представляют для окружающей среды и нашего здоровья, если с ними неправильно обращаться, как на одну из причин, по которой мы должны инвестировать в возобновляемые источники вместо ядерных.
Ядерный очень надежен
Атомная энергия является одним из самых надежных источников энергии в мире. Одним из способов измерения надежности является рассмотрение коэффициента мощности источника энергии. Коэффициент мощности измеряет количество времени, в течение которого источник энергии работает на полную мощность и производит энергию.
Ядерная энергетика имеет самый высокий коэффициент мощности среди всех других источников энергии, производя надежную безуглеродную энергию более 92% времени. Это почти в два раза надежнее, чем у угольной (48%) или природного газа (57%) электростанции, и почти в 3 раза надежнее, чем у ветряных (35%) и солнечных (25%) электростанций.
Это означает, что на каждую новую атомную электростанцию, которую мы добавляем, мы можем выводить из эксплуатации около двух угольных электростанций, сохраняя при этом надежность сети относительно неизменной.
В отличие от атомной энергии, солнечная энергия генерирует энергию только тогда, когда солнечно, а ветер генерирует энергию только тогда, когда ветрено. Несмотря на то, что аккумуляторные технологии быстро совершенствуются, некоторые эксперты в области энергетики сомневаются, что мы можем дешево и эффективно создать полностью надежную энергосистему только с переменными возобновляемыми источниками. Ядерная энергия может помочь решить эту проблему, потому что ядерная энергия не является переменной, то есть производство электроэнергии не зависит от определенных условий.
Атомные электростанции дешевы в эксплуатации
После того, как атомная электростанция построена, ее эксплуатация становится более рентабельной, чем электростанции, работающие на ископаемом топливе. Эти низкие затраты включают управление отходами. Эксплуатационные расходы на эксплуатацию атомных электростанций ниже, чем эксплуатационные расходы на большинство электростанций, работающих на ископаемом топливе.
Минусы ядерной энергетики
Однако у атомной энергетики есть и недостатки. Большинство из нас, вероятно, знают худшие вещи, которые могут произойти, когда речь идет об атомной энергетике. И хотя обращение с ядерными отходами и безопасность с годами стали гораздо более эффективными и строгими, все еще существуют некоторые риски, связанные с производством энергии из атомной энергии. Вот некоторые из основных причин, по которым эксперты сомневаются в ядерной энергетике.
АЭС дорого строить
Хотя атомные электростанции дешевы в эксплуатации, их строительство обходится дорого, отчасти из-за мер безопасности, которые необходимо принять для строительства безопасной атомной станции. За последние пару десятилетий строительство АЭС стало дороже.Многие из этих затрат являются результатом косвенных затрат на строительство заводов, таких как проектирование, управление и надзор. Эти расходы также выросли из-за ужесточения правил техники безопасности. Однако часть этих затрат можно сократить за счет строительства малых модульных ядерных реакторов (ММР) на старых угольных электростанциях.
Отходы радиоактивны
Все мы знаем историю о том, что происходит, когда что-то идет не так на атомной станции. И хотя наше понимание атомной энергии и того, как обращаться с ядерными отходами, развилось далеко за пределы того, что было 60 лет назад, тот факт, что ядерные отходы токсичны, по-прежнему верен. Эти отходы могут оставаться радиоактивными в течение предсказанных 10 000 лет. Для многих неизвестные побочные эффекты хранения ядерных отходов в окружающей среде и риск аварий не стоят преимуществ атомной энергетики.
Уран-235 ограничен в запасах
Хотя прогнозируется, что на Земле достаточно урана-235, чтобы снабжать мир энергией в течение сотен лет, в конце концов он закончится. Возможно, было бы неразумно строить энергетическую систему, которая обречена на истощение.
Строительство атомных электростанций занимает много времени
В то время как Всемирная ядерная ассоциация оценивает среднее время завершения строительства реактора от 5 до 8,5 лет, Отчет о состоянии мировой атомной промышленности показывает, что на завершение строительства требуется около десяти лет. Учитывая безотлагательность изменения климата, ожидание того, что атомные электростанции заменят электростанции на ископаемом топливе, может сделать цель полной декарбонизации недостижимой в необходимые нам сроки.
Должна ли ядерная энергия быть центральной частью нашего энергетического будущего?
Когда дело доходит до выработки электроэнергии, атомные электростанции намного эффективнее и чище, чем газовые и угольные альтернативы. Поэтому многие люди утверждают, что мы должны инвестировать в ядерную энергетику в дополнение к солнечной, ветровой, гидро- и геотермальной, ссылаясь на преимущества, выходящие за рамки чистоты атомной энергетики.
Ядерная энергетика уже играет большую роль в производстве электроэнергии в мире и, вероятно, продолжит играть эту роль в ближайшие годы.Риски, связанные с производством ядерной энергии, сегодня гораздо менее опасны, чем несколько десятилетий назад, благодаря расширению протоколов безопасности и технологий. Но по мере того, как электростанции стареют и должны быть выведены из эксплуатации, нам необходимо учитывать роль атомной энергетики в долгосрочном достижении экологически чистой энергосистемы.
Кроме того, ядерная энергия удивительно дешева в производстве, чрезвычайно надежна и безопасна, а также намного чище, чем источники энергии, зависящие от ископаемого топлива. Конечно, когда дело доходит до ядерной энергетики, все еще существуют риски и неизвестные, которые заставляют задуматься некоторых экспертов по энергетике. Не говоря уже о том, что ядерная энергия зависит от конечного ресурса. Таким образом, дебаты вокруг атомной энергетики, несомненно, продолжатся.
Одно можно сказать наверняка. Мир отчаянно нуждается в очистке нашей энергетической системы. И хотя мы можем не знать, должна ли ядерная энергия играть расширенную роль в очистке этой системы, мы знаем, что солнечная энергия, гидроэнергия, ветер и другие возобновляемые источники энергии будут играть.
