Tuumaenergia
Tuumaenergia on tuumaenergia kontrollitud kasutamine. Tuumaenergia on energia, mis sisaldub "lõhustuvates" elementides, nagu uraan, mida saab eraldada tuumareaktsioonidega tuumareaktoriks nimetatavas seadmes. Sellest energiast saadakse elektrienergiat, mida saab kasutada masinate käivitamiseks ja kodude kütmiseks. Aastal 2007 saadi 14% maailma elektrienergiast tuumaenergiast. Tuumaelektrijaamades tekib ka radioaktiivseid jäätmeid, mis võivad olla kahjulikud, kui neid ei ladustata nõuetekohaselt.
Alates 20. sajandi keskpaigast on uuritud ka termotuumasünteesi kasutamist, mis toodab palju rohkem energiat ja ei tekita radioaktiivseid jäätmeid. Tuumasünteesi reaktoreid ei ole veel olemas ja neid alles arendatakse.
Cattenomi elektrijaam Metzi lähedal on 2011. aasta seisuga Prantsusmaa suurim tuumaelektrijaam. Niisketel päevadel kondenseerub suur osa veeaurust.
Ajalugu
Enrico Fermi valmistas esimese tuumareaktori 1941. aastal. Teise maailmasõja ajal ehitati USAs Manhattani projekti käigus palju reaktoreid. 1954. aastal käivitus esimene tuumaelektrijaam Moskva lähedal Obninskis. Enamik USA tuumaelektrijaamu ehitati 1960. ja 1970. aastatel. Tuumareaktorid annavad energiat ka mõnele suurele sõjalaevale ja allveelaevale.
Energiatootmine
Tuumareaktorid kasutavad protsessi, mida nimetatakse tuumalõhustumiseks, mis kasutab selliseid aatomeid nagu uraan või plutoonium (eelkõige isotoopi Uraan 235) ja lõhustab need neutronite abil. See muudab osa massist energiaks, vastavalt Einsteini võrrandile E=mc2. Lõhustuvad elemendid paigutatakse varrastesse, mida nimetatakse "kütusevardadeks". Kütusevardad on uputatud vette ja lõhustumisreaktsioonis vabanev energia kuumutab vett, mis muutub auruks.
Seejärel pöörab aur turbiini, mis toodab elektrit. Seejärel kondenseeritakse aur tohututes jahutustornides ja see muutub uuesti veeks ning saadetakse uuesti reaktorisse.
Reaktsiooni saab kontrollida, kui kütusevardate vahele paigutatakse nn kontrollvardad. Kontrollvardad on tavaliselt valmistatud boorist, mis neelab neutroneid ja peatab reaktsiooni.
Tuumasulamine võib juhtuda, kui reaktsioon ei ole kontrollitav ja hakkab tekitama ohtlikke radioaktiivseid gaase (nagu krüptoon). Vastupidiselt levinud arvamusele ei saa tuumareaktorid plahvatada nagu tuumapomm, kuid radioaktiivsete ainete väljapääsemine on ohtlik.
Õnnetused
On toimunud mõned tõsised tuumaavariid. Õnnetuste ohtlikkuse mõõtmiseks on koostatud skaala. Seda nimetatakse rahvusvaheliseks tuumaõnnetuste skaalaks. Skaalal on 8 astet (0-7) ja 7 on kõige halvem.
- Tšernobõli katastroof, juhtus 1986. aastal; klassifitseeritud 7. tasemele.
- Fukushima tuumakatastroof toimus 2011. aastal maavärina tagajärjel, tase 7.
- Majaki õnnetus; juhtus 1957. aastal. Vabanenud kiirguse kogus ja üldine oht oli suurem kui Tšernobõli puhul. Mõjutatud ala oli siiski väiksem. Neil põhjustel on õnnetus klassifitseeritud ainult 6. tasemele.
- Windscale'i tulekahju 1957. aastal ja Three Mile Islandi õnnetus 1979. aastal, tase 5.
- Tokaimura tuumaavarii 4. tasemel
Tuumaallveelaevade õnnetuste hulka kuuluvad nõukogude allveelaeva K-19 reaktoriõnnetus (1961), nõukogude allveelaeva K-27 reaktoriõnnetus (1968) ja nõukogude allveelaeva K-431 reaktoriõnnetus (1985).
2011. aasta Fukushima Daiichi tuumaelektrijaama avarii ajal Jaapanis said kolm tuumareaktorit plahvatuse tõttu kahjustada.
Majandus
Tuumaenergia majandus on keeruline ning pärast 2011. aasta Fukushima tuumakatastroofi suurenevad tõenäoliselt nii praegu töötavate kui ka uute tuumaelektrijaamade kulud, kuna on suurenenud nõuded kasutatud tuumkütuse kohapealsele käitlemisele ja suuremad ohud projekteerimisalusel.
Arutelud
Toimub arutelu tuumaenergia kasutamise üle. Toetajad, nagu Maailma Tuumaenergia Assotsiatsioon ja IAEA, väidavad, et tuumaenergia on jätkusuutlik energiaallikas, mis vähendab süsinikdioksiidi heitkoguseid. Lisaks ei põhjusta see sudu ega happevihma. Tuumaenergia vastased, nagu Greenpeace International ja Nuclear Information and Resource Service, usuvad, et tuumaenergia kujutab endast ohtu inimestele ja keskkonnale.
Hiljutised arengud
2007. aastal toodeti tuumaelektrijaamades umbes 2600 TWh elektrit ja 14 protsenti kogu maailmas kasutatavast elektrienergiast, mis tähendab 2 protsendi langust võrreldes 2006. aastaga. aasta 9. mai seisuga töötas maailmas 438 (372 GW) tuumareaktorit. Tipptase saavutati 2002. aastal, mil tegutses 444 tuumareaktorit.
Jaapani Fukushima Daiichi tuumaelektrijaamas ja teistes tuumarajatistes toimunud tuumaavarii tekitas küsimusi tuumaenergia tuleviku kohta. Platts on öelnud, et "kriis Jaapani Fukushima tuumajaamades on ajendanud juhtivaid energiat tarbivaid riike vaatama üle oma olemasolevate reaktorite ohutuse ning seadnud kahtluse alla kogu maailmas kavandatud laienduste kiiruse ja ulatuse". Pärast Fukushima tuumakatastroofi vähendas Rahvusvaheline Energiaagentuur 2035. aastaks ehitatavate täiendavate tuumaelektrijaamade võimsuse hinnangut poole võrra.
Surveveeanumate pead
Küsimused ja vastused
K: Mis on tuumaenergia?
V: Tuumaenergia on tuumaenergia kontrollitud kasutamine elektrienergia tootmiseks.
K: Kuidas töötab tuumareaktor?
V: Tuumareaktor kasutab tuumareaktsiooni, et vabastada energiat, mis seejärel keedab vett ja annab energiat aurumasinale, mis toodab elektrit.
K: Kui suur osa maailma elektrienergiast saadi 2007. aastal tuumaenergiast?
V: 2007. aastal saadi 14% maailma elektrienergiast tuumaenergiast.
K: Millised on tuumaenergia kasutamisega seotud võimalikud riskid?
V: Tuumaelektrijaamad toodavad radioaktiivseid jäätmeid, mis võivad olla kahjulikud, kui neid ei ladustata nõuetekohaselt.
K: Millist liiki alternatiivset energiaallikat on uuritud alates 20. sajandi keskpaigast?
V: Inimesed on 20. sajandi keskpaigast alates uurinud termotuumasünteesi kui alternatiivset energiaallikat.
K: Mille poolest erineb termotuumaenergia traditsioonilisest tuumaenergiast?
V: Termotuumaenergeetika toodab palju rohkem energiat kui traditsiooniline tuumaenergia ja ei tekita radioaktiivseid jäätmeid.
K: Kas termotuumareaktorid on juba saadaval?
V: Termotuumareaktoreid ei ole veel olemas ja neid alles arendatakse.
