Общие знанияПрирода

Возобновляемая ли ядерная энергия?


Ядерная энергия является возобновляемой по многим стандартам, но ядерное топливо, необходимое для производства ядерной энергии, нет. Это делает вопрос о возобновляемости ядерной энергии продолжающейся дискуссией по мере развития технологий и времени.

Если вам кажется, что "изменение климата", "выбросы углекислого газа" и "возобновляемые источники энергии" - это фразы, которые вы слышите гораздо чаще в последние годы; для этого есть очень веская причина. Экстремальные погодные явления и разрушительные последствия изменения климата уже становятся сезонными явлениями, и они не показывают никаких признаков уменьшения.

Учитывая широко изученную и проверенную корреляцию между выбросами углекислого газа и повышением глобальной температуры, которая подталкивает наш климат к экстремальным значениям, источники возобновляемой или низкоуглеродной энергии стали главными новостями.

Возможно, вы знакомы с наиболее распространенными формами возобновляемой энергии - ветровой, солнечной, биомассовой, гидроэлектрической и геотермальной - но люди часто упускают из виду ядерную энергию как жизнеспособный путь для удовлетворения наших потребностей в энергии в будущем.

Есть несколько веских причин для осторожного отношения к производству ядерной энергии, но с точки зрения возобновляемых ресурсов, где она находится?

Что такое возобновляемая энергия?

Прежде чем мы сможем решить, является ли ядерная энергия возобновляемой, у нас должно быть четкое определение этого термина. Возобновляемый источник энергии - это источник, в котором требуемые ресурсы являются возобновляемыми в человеческом масштабе времени. Другими словами, эти ресурсы не закончатся, когда мы их используем, поскольку они естественным образом пополняются или "не расходуются" в процессе.


Наиболее распространенными примерами возобновляемых ресурсов являются ветер, солнечный свет, приливы, волны, геотермальная энергия и биомасса.

Наиболее распространенными примерами возобновляемых ресурсов являются ветер, солнечный свет, приливы, волны, геотермальная энергия и биомасса. Мы предполагаем, что Солнце будет продолжать гореть как минимум еще 5 миллиардов лет (в этот момент оно поглотит Землю), ветер является естественным побочным продуктом тепла в атмосфере, приливы и отливы создаются Луной, а геотермальная активность нашей планеты не проявляет никаких признаков прекращения. Переработка энергии биомассы основывается на органическом материале, который в настоящее время растет в изобилии, и, как ожидается, не закончится. Как видите, все эти источники энергии либо быстро обновляются, либо бесконечно доступны по отношению к временным рамкам человечества.

Примерами невозобновляемых ресурсов являются ресурсы, которые не пополняются с той же или большей скоростью, с которой они потребляются. Это означает, что наши запасы конечны. Ископаемые виды топлива, возможно, служили двигателем промышленного роста нашей планеты на протяжении последних двух столетий, но для формирования угля, нефти и природного газа требуется от 50-500 миллионов лет. Наше неутомимое потребление и глубокая зависимость от этих ресурсов привело не только к резкому увеличению выбросов углерода и изменению климата, вызванному деятельностью человека, но и к необходимости выявления и использования возобновляемых источников энергии с меньшим углеродным следом.

Как производится ядерная энергия?

Как вы, возможно, заметили, мы не включили ядерную энергию ни в возобновляемые, ни в невозобновляемые категории, поскольку она, как мы объясним, находится в пределах этой классификации.

Ядерная энергия происходит из ядра атомов, которые выделяют невероятное количество энергии (тепла) и нейтронов, когда они разделяются на части в процессе ядерного деления. Нейтроны сталкиваются с другими нейтронами, таким образом, расщепляя больше атомов и высвобождая еще больше энергии - цепная реакция. В большинстве случаев огромное количество выделяемого тепла используется для производства пара, который вращает турбины и вырабатывает электричество (реактор с кипящей водой).

В активной зоне ядерных реакторов находятся чрезвычайно плотные урановые топливные таблетки, однако на большинстве атомных станций используется лишь малая часть топливного потенциала. Это приводит к образованию значительных количеств ядерных отходов, которые затем должны храниться в безопасном месте. Однако в последние годы были достигнуты успехи в процессах переработки ядерных отходов, главным образом путем их обратной подачи в реактор для извлечения большего количества потенциальной энергии.

Процесс рециркуляции ядерных отходов в настоящее время является довольно дорогостоящим и сложным, требует тщательной химической обработки, а также приводит к образованию жидких ядерных отходов. При этом конечный продукт этих процессов переработки имеет гораздо более короткий период полураспада, чем традиционные ядерные отходы (сотни лет против миллионов лет!)

Возобновляемая ли ядерная энергия?

Как упоминалось ранее, споры о том, следует ли считать ядерную энергию возобновляемой, продолжаются, и обе стороны имеют веские аргументы.

Те, кто утверждает, что этот источник энергии является возобновляемым, приводят несколько основных аргументов - его низкий углеродный и физический след, а также небольшое количество образуемых (и потенциально пригодных для повторного использования) отходов. Производство ядерной энергии не приводит к прямым выбросам углерода, в отличие от потребления ископаемого топлива. Это уже второй по величине источник энергии с низким содержанием углерода в мире, помимо гидроэнергетики. Физический след атомной электростанции также очень мал; такие электростанции вырабатывают больше энергии на квадратный метр площади, чем любой другой возобновляемый ресурс. В отличие от отходов потребления ископаемого топлива — золы, шлака и твердых частиц — отходы ядерного топлива очень малы по размерам, что обусловлено невероятной плотностью ядерного топлива.

Другой сильный аргумент в пользу ядерной энергии как возобновляемого источника энергии проистекает из того, что она может быть неограниченной. В настоящее время количество добытого урана может быть использовано - с наивысшей эффективностью, с переработкой - в течение 1000 лет, но некоторые эксперты утверждают, что количество доступного урана в геометрической прогрессии больше. Хотя в настоящее время эти расходы делают его экономически нежизнеспособным, уран может быть извлечен из морской воды и других источников в огромных количествах - теоретически достаточных для поддержания планеты на протяжении миллиардов лет. Кроме того, такие технологии, как реакторы-размножители, которые производят больше расщепляющегося материала, чем потребляют, могут создать излишек ядерных ресурсов, который можно было бы считать "возобновляемым".

С противоположной стороны, из тех, кто утверждает, что ядерная энергия не является возобновляемой, есть аргумент о том, что в настоящее время мы не можем извлечь весь имеющийся на планете уран, несмотря на вероятные будущие достижения в области технологии добычи и рентабельности, так что этот ресурс технически ограничен. Кроме того, отходы, образующиеся в результате производства ядерной энергии, могут быть компактными, но безопасное хранение этих отходов остается серьезной проблемой, особенно учитывая период полураспада Урана-235 (наиболее распространенный тип топлива), который находится в диапазоне 700 миллионов лет, когда он не перерабатывается. Другие возобновляемые источники энергии имеют отходы или выбросы углерода, с которыми можно справиться или уменьшить их воздействие в гораздо более короткие сроки.

Когда дело доходит до вопроса о том, является ли ядерная энергетика возобновляемым источником энергии, нет четкого консенсуса, поскольку технологии развиваются с каждым годом, равно как и неотвратимая потребность планеты в радикальных решениях. Популярное мнение относительно ядерной энергии во всем мире различается, особенно в свете таких трагических событий, как катастрофы в Чернобыле и Фукусиме.

Начало ядерной эры было в значительной степени омрачено угрозой - и ограниченным применением - ядерного оружия и разрушительной силой этой технологии. В сочетании с разбросом ядерных взрывов на протяжении десятилетий и страхом того, что эта катастрофическая сила попадет не в те руки, общественное мнение обычно склонялось к осторожности в отношении ядерной энергетики. В то время как некоторые страны направляют инвестиции в ядерную энергетику, широкое общественное признание ядерной энергии не является глобальным. Короче говоря, большинство людей не хотят иметь атомную электростанцию на своем заднем дворе.

Хотя преимущества с точки зрения энергетической эффективности, "низкоуглеродного следа" и пространственных потребностей очевидны, все еще существует множество веских аргументов в пользу того, почему страны во всем мире должны с осторожностью относиться к ядерной энергии, несмотря на глобальный призыв к устойчивому и "зеленому" будущему.

Экономическая эффективность передовых инструментов обеспечения устойчивости (например, реакторов-размножителей), широко распространенный скептицизм и страх по отношению к ядерной энергетике, а также нерешенные проблемы, связанные с ядерными отходами, неоспоримы. До тех пор, пока не будут устранены некоторые из этих фундаментальных препятствий на пути распространения ядерной энергии, будет трудно классифицировать ядерную энергию как подлинный возобновляемый источник энергии.

Back to top button