พลังงานนิวเคลียร์ของสหรัฐฯเป็นคำตอบสำหรับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศหรือไม่?
(ตัวเลขที่ไม่ใช่ของสหรัฐฯนับจากปี 2014 ตัวเลขล่าสุดไม่สามารถใช้งานได้)
ความเป็นผู้นำของ United States มาจากบทบาทในประวัติศาสตร์ของผู้บุกเบิกการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แรงดันสูงเชิงพาณิชย์แห่งแรกในเมือง Yankee Rowe เริ่มดำเนินการในปีพศ. 2503 และดำเนินการมาจนถึงปี พ.ศ. 2535 (ที่มา: "Nuclear Power in the USA" World Nuclear Association, April 2017. )
สถานีพลังงานนิวเคลียร์
มีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ 99 แห่งที่ดำเนินงานอยู่ใน 30 รัฐ ส่วนใหญ่ตั้งอยู่ทางตะวันออกของแม่น้ำมิสซิสซิปปี (ดูแผนที่) พวกเขาสร้างรายได้ประมาณ 40 ถึง 50 พันล้านดอลลาร์ในการขายไฟฟ้าและสร้างงานมากกว่า 100,000 ราย เงินทุกตัวที่ใช้โดยเครื่องปฏิกรณ์เฉลี่ยสร้างรายได้ $ 1.87 ในเศรษฐกิจสหรัฐฯ (ที่มา: "ประโยชน์ด้านพลังงานนิวเคลียร์" สถาบันพลังงานนิวเคลียร์เมษายน 2014)
โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ของสหรัฐสร้างขึ้น 19.7% ของกำลังการผลิตไฟฟ้าทั้งหมดของสหรัฐฯในปีพ. ศ. 2562 ซึ่งมีมูลค่า 4.079 ล้านล้านกิโลวัตต์ต่อชั่วโมงรองลงมาคือถ่านหิน (30 เปอร์เซ็นต์) และก๊าซธรรมชาติ (34 เปอร์เซ็นต์)
สูงกว่าโรงไฟฟ้าพลังน้ำ (6.5 เปอร์เซ็นต์) และแหล่งทดแทนอื่น ๆ รวมทั้งพลังงานลม (8.4 เปอร์เซ็นต์)
นอกจากนี้ยังมีเครื่องปฏิกรณ์ทดลอง 36 ชุดที่มหาวิทยาลัยวิจัย (ดูแผนที่) พวกเขาถูกนำมาใช้เพื่อสร้างรังสีปริมาณน้อยสำหรับการทดลอง นี่คือที่ที่นักวิทยาศาสตร์ศึกษานิวตรอนและอนุภาคในอนุภาคอื่นตรวจสอบชิ้นส่วนยานยนต์และทางการแพทย์และเรียนรู้วิธีการรักษามะเร็งให้ดีขึ้น
(ที่มา: "Backgrounder on Research and Test Reactors," NRC, August 18, 2011. )
พลังนิวเคลียร์ทำงานได้อย่างไร?
โรงไฟฟ้าทุกแห่งผลิตน้ำร้อนเพื่อผลิตไอน้ำซึ่งจะเปลี่ยนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ไอน้ำนั้นเกิดจากความร้อนที่เกิดจากการแยกตัวของนิวเคลียร์ เมื่ออะตอมถูกแยกออกปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาลในรูปของความร้อน
ยูเรเนียม 235 ใช้เป็นเชื้อเพลิงเพราะมันแตกออกได้ง่ายเมื่อชนกับนิวตรอน เมื่อเกิดเหตุการณ์ขึ้นแล้วนิวตรอนจากยูเรเนียมเริ่มปะทะกับอะตอมอื่น ๆ นี่เป็นปฏิกิริยาลูกโซ่ นั่นเป็นเหตุผลที่ระเบิดนิวเคลียร์มีพลังมาก
ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้านิวเคลียร์ปฏิกิริยาลูกโซ่จะถูกควบคุมโดยแท่งพิเศษที่ดูดซับนิวตรอนส่วนเกินได้อย่างไม่เป็นอันตราย แท่งควบคุมเหล่านี้จะอยู่ติดกับแท่งเชื้อเพลิงซึ่งมีเม็ดเชื้อเพลิงยูเรเนียม กว่า 200 ของแท่งเหล่านี้ถูกจัดกลุ่มเป็นสิ่งที่เรียกว่าการรวมตัวของเชื้อเพลิง เมื่อวิศวกรต้องการลดขั้นตอนลงให้ลดท่อนควบคุมลงในชุดประกอบ เมื่อพวกเขาต้องการความร้อนมากขึ้นพวกเขายกแท่ง (ที่มา: "โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทำงานอย่างไร" ดยุคพลังงาน)
สหรัฐอเมริกามีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์สองประเภท มีเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แรงดันสูง 65 เครื่องและเครื่องปฏิกรณ์แบบน้ำเดือด 34 เครื่อง
พวกเขาต่างกันในการถ่ายโอนความร้อนจากเครื่องปฏิกรณ์ไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
เครื่องทำน้ำแรงดันสูงใช้แรงดันสูงเพื่อให้น้ำในเครื่องปฏิกรณ์จากการเดือด นี้ช่วยให้ความร้อนสูงถึงระดับสูง ความร้อนถูกถ่ายเทผ่านท่อไปยังภาชนะที่แยกจากกันของน้ำในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า จะสร้างไอน้ำที่ขับเคลื่อนกังหันไฟฟ้า น้ำจากเครื่องปฏิกรณ์จะกลับมาอุ่นอีกครั้ง ไอน้ำจากกังหันถูกระบายความร้อนด้วยคอนเดนเซอร์ น้ำที่เกิดจะถูกส่งกลับไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไอน้ำ นี่เป็นเครื่องทำน้ำอุ่นแบบแอคทีฟ
เครื่องทำน้ำอุ่นแบบน้ำเดือดใช้น้ำเดือดเพื่อสร้างไอน้ำโดยตรงเพื่อขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า นี่เป็นเครื่องทำน้ำอุ่นที่มีชีวิตชีวา
สิ่งที่สำคัญที่สุดคือกระบวนการทั้งหมดเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่มีอยู่เพื่อป้องกันโลกภายนอกจากการปนเปื้อนใด ๆ
โรงไฟฟ้าสามารถระบายความร้อนได้และหยุดได้อย่างรวดเร็ว (ที่มา: "พลังงานนิวเคลียร์มีการทำงานอย่างไร?", UNAE)
ข้อดี
โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ไม่ปล่อยก๊าซเรือนกระจกใด ๆ ซึ่งแตกต่างจากถ่านหินและก๊าซธรรมชาติ
พวกเขาสร้างงาน 0.5 สำหรับทุกเมกะวัตต์ชั่วโมง (mWh) ของการผลิตไฟฟ้า นี่เป็นงานเปรียบเทียบกับ 0.19 งานในถ่านหินงานในโรงไฟฟ้าก๊าซธรรมชาติ 0.05 งานและพลังงานลม 0.05 ใน เฉพาะแหล่งพลังงานอื่นที่สร้างงานมากขึ้น / mWh คือแผงเซลล์แสงอาทิตย์แสงอาทิตย์ที่ 1.06 งาน / mWh (ที่มา: "ประโยชน์ด้านพลังงานนิวเคลียร์" สถาบันพลังงานนิวเคลียร์เมษายน 2014 )
มานานหลายทศวรรษแล้วพลังงานนิวเคลียร์มีต้นทุนการดำเนินงานที่ถูกที่สุด ที่ 1.87 เซ็นต์ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง (2008 ตัวเลข) คิดเป็นร้อยละ 68 ของต้นทุนถ่านหิน และจนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้เป็นเพียง 25 เปอร์เซ็นต์ของต้นทุนของก๊าซธรรมชาติ
ความกังวลเกี่ยวกับ ภาวะโลกร้อน ยับยั้งการก่อสร้างโรงไฟฟ้าถ่านหินใหม่ ดังนั้นในช่วงปี พ.ศ. 2535 ถึง พ.ศ. 2548 จึงมีการสร้างโรงไฟฟ้าก๊าซธรรมชาติจำนวน 270,000 เมกะวัตต์ขึ้น ในขณะที่โรงงานเหล่านั้นดูเหมือนจะมีความเสี่ยงในการลงทุนต่ำที่สุด ส่งผลให้มีกำลังการผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์และถ่านหินเพียง 14,000 เมกะวัตต์เท่านั้น ช่วยผลักดันให้ราคาก๊าซธรรมชาติปรับตัวสูงขึ้นทำให้ผู้ใช้อุตสาหกรรมรายใหญ่ ๆ นอกชายฝั่งและผลักดันค่าใช้จ่ายด้านพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ก๊าซธรรมชาติให้อยู่ที่ 10 เซ็นต์ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง
ข้อเสีย
มีสองข้อเสียอย่างมากต่อพลังงานนิวเคลียร์เนื่องจากมีกัมมันตภาพรังสีจากแหล่งเชื้อเพลิงของมัน
1. อุบัติเหตุที่โรงงาน สามารถปล่อยสารกัมมันตรังสีออกสู่สิ่งแวดล้อมได้เช่นเดียวกับการเกิดกัมมันตภาพรังสีและอนุภาคของอนุภาค อนุภาคเหล่านี้จะถูกสูดดมเข้าไปหรือกินเข้าไปในร่างกายโดยคนหรือสัตว์หรือวางบนพื้น อนุภาคประกอบด้วยอะตอมที่ไม่เสถียรซึ่งให้พลังงานส่วนเกินเรียกว่ารังสีจนกว่าจะมีเสถียรภาพ ในปริมาณที่น้อยรังสีจะไม่เป็นอันตราย หลังจากการล่มสลายของนิวเคลียร์แม้ว่าขนาดใหญ่จะทำลายเซลล์ที่มีชีวิตและอาจทำให้เกิดการกลายพันธุ์การเจ็บป่วยและความตายได้
ผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากการล่มสลายของนิวเคลียร์อาจเป็นภัยพิบัติตามที่เห็นใน เชอร์โนปิล และ ฟูกูชิม่า แม้ว่าโอกาสเกิดเหตุการณ์เช่นนี้เกิดขึ้นได้ยากก็ตาม ภัยพิบัติทางนิวเคลียร์ของสหรัฐฯเกิดขึ้นที่ Three Mile Island ในปีพ. ศ. 2522 เมื่อแท่งเชื้อเพลิงเชื้อเพลิงกัมมันตภาพรังสีหลอมละลาย มีการปล่อยก๊าซกัมมันตภาพรังสีเพียงเล็กน้อย ไม่มีผลต่อสุขภาพที่สามารถวัดได้ อย่างไรก็ตามไม่มีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งใหม่ที่สร้างขึ้นมา 30 ปี
ชาวอเมริกันเกือบสามล้านคนอาศัยอยู่ภายใน 10 ไมล์จากโรงงานปฏิบัติการ พวกเขาเสี่ยงต่อการได้รับรังสีโดยตรงในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุ หากคุณเป็นหนึ่งในคนเหล่านี้ต่อไปนี้เป็นวิธีเตรียมตัวให้พร้อมสำหรับการเกิดอุบัติเหตุ
2. การ กำจัดกากนิวเคลียร์ เป็นข้อเสียอย่างมาก ขยะระดับต่ำมาจากการสัมผัสกับเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ในการดำเนินงานประจำวัน จะถูกกำจัดในสถานที่หรือถูกส่งไปยังสถานที่กำจัดขยะระดับต่ำใน 37 รัฐ (ที่มา: "ขยะระดับต่ำ" คณะกรรมาธิการกำกับดูแลกิจการนิวเคลียร์ของสหรัฐ)
ขยะระดับสูงประกอบด้วยเชื้อเพลิงใช้แล้ว ต้องใช้เวลาหลายร้อยหลายพันปีเพื่อยกเลิกการใช้งาน ขณะนี้มีการจัดเก็บน้ำมันเชื้อเพลิงจำนวน 70,000 ตันที่โรงไฟฟ้าด้วยตัวเอง (ที่มา: "Faff และ Fallout" The Economist, August 29, 2015. )
ในพระราชบัญญัตินโยบายกากนิวเคลียร์ของปีพ. ศ. 2525 สภาคองเกรสได้มีคำสั่งให้คณะกรรมการกำกับกิจการพลังงานของสหรัฐออกแบบก่อสร้างดำเนินการและในการยุติการรื้อถอนพื้นที่เก็บถาวรทางธรณีวิทยาเพื่อกำจัดของเสียระดับสูงใน Yucca Mountain รัฐเนวาดา
เจ้าหน้าที่ท้องถิ่นไม่ต้องการความเสี่ยงในรัฐของตน พวกเขาชะลอการพัฒนาจนถึงปี 2013 เมื่อ NRC ชนะคดีในศาลอุทธรณ์สหรัฐฯ ในปี 2015 อาร์ซีซีเสร็จสิ้นการประเมินด้านความปลอดภัยและได้เริ่มรายงานผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อม (ที่มา: "การกำจัดขยะระดับสูง" คณะกรรมาธิการกำกับดูแลกิจการนิวเคลียร์ของสหรัฐ)
อนาคตของพลังงานนิวเคลียร์ของสหรัฐฯ
ความต้องการ ใช้ไฟฟ้าของสหรัฐฯในปีนี้คาดว่าจะเพิ่มขึ้น 28 เปอร์เซ็นต์ภายในปี 2583 ด้วยการขึ้นราคาน้ำมันและ ก๊าซ และความกังวลเกี่ยวกับภาวะโลกร้อนพลังงานนิวเคลียร์เริ่มกลับมาดูน่าสนใจอีกครั้ง ในปลายทศวรรษที่ 1990 พลังงานนิวเคลียร์ถูกมองว่าเป็นหนทางลดการพึ่งพาน้ำมันและก๊าซที่นำเข้า การเปลี่ยนแปลงนโยบายนี้เป็นการปูทางสำหรับการขยายกำลังการผลิตพลังงานนิวเคลียร์อย่างมีนัยสำคัญ
พระราชบัญญัตินโยบายพลังงานปี พ.ศ. 2548 เป็นสิ่งจูงใจทางการเงินสำหรับการก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขั้นสูง นอกจากนี้ยังมีการริเริ่มด้านกฎระเบียบสามประการที่ช่วยลดปัญหา:
- กระบวนการรับรองการออกแบบที่คล่องตัว
- บทบัญญัติสำหรับใบอนุญาตต้นไซต์
- การรวมกระบวนการก่อสร้างและใบอนุญาตดำเนินงาน
ตั้งแต่ปีพ. ศ. 2550 บริษัท ได้ยื่นขอใบอนุญาตใหม่สำหรับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์จำนวน 24 ฉบับ มีโรงงานใหม่ 4 แห่งอยู่ระหว่างการก่อสร้าง เวสติ้งเฮาส์กำลังก่อสร้างตึก 2 แห่งในจอร์เจียและอีก 2 แห่งในเซาท์แคโรไลนา (ที่มา: "Westinghouse ซื้อหน่วยนิวเคลียร์ของ CB & I" The Wall Street Journal, October 29, 2015)
ในทางตรงกันข้ามการ ขุดเจาะน้ำมันจากชั้นหิน ในประเทศและก๊าซธรรมชาติทำให้ก๊าซเป็นทางเลือกที่เหมาะสมในการปรับปรุงโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เก่า เป็นผลให้สี่พืชได้ปิดในช่วงสองปีที่ผ่านมา การรักษาโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เก่าที่ใช้ต้นทุนมากกว่าการสร้างโรงงานผลิตก๊าซธรรมชาติชนิดใหม่ ราคาแพงกว่าการปรับปรุงโรงไฟฟ้าถ่านหินเดิมให้เป็นก๊าซธรรมชาติ
ดังนั้นอนาคตของการขยายการใช้พลังงานนิวเคลียร์ในอเมริกาขึ้นอยู่กับราคาก๊าซธรรมชาติ หากพวกเขาลุกขึ้นยืนอีกครั้งและอยู่สูงคาดว่าจะให้ความสนใจกับการกลับสู่ยุคพลังงานนิวเคลียร์ (ที่มา: "เครื่องปฏิกรณ์อื่น ๆ ปิดตัวแบ่งความเป็นจริงใหม่สำหรับพลังงานนิวเคลียร์ของสหรัฐอเมริกา" National Geographic, 1 มกราคม 2015. )