Πώς η πυρηνική ενέργεια γίνεται ηλεκτρισμός;

Η πυρηνική ενέργεια, μια από τις πρόσφατες μορφές ενέργειας που τιθάσευσε ο άνθρωπος, έχει πολλούς οπαδούς αλλά και πολλούς εχθρούς.

Αυτήν τη στιγμή λειτουργούν πυρηνικά εργοστάσια σε 31 χώρες στον κόσμο και αριθμούν συνολικά 451 εν ενεργεία πυρηνικούς αντιδραστήρες. Η χώρα με τους περισσότερους αντιδραστήρες είναι οι ΗΠΑ με 99, ενώ ακολουθούν η Γαλλία με 58, η Ιαπωνία με 42, η Κίνα με 39 και η Ρωσία με 35.

 

Το ουράνιο

Η “καύσιμη ύλη” της πυρηνικής ενέργειας είναι το ουράνιο. Το ουράνιο είναι ένα χημικό στοιχείο το οποίο είναι βαρύ, τοξικό και ραδιενεργό. Σε μη ελεγχόμενη διάσπαση, απελευθερώνει πολύ μεγάλα ποσά ενέργειας και είναι το στοιχείο που είναι υπεύθυνο για την ατομική βόμβα.

Εξορύσσεται ως μετάλλευμα σε μεγάλες ποσότητες κυρίως από τον Καναδά, την Αυστραλία και το Καζακστάν. Οι τρεις αυτές χώρες είναι υπεύθυνες για περισσότερες από τις μισές πηγές του μεταλλεύματος στον κόσμο.

Μετάλλευμα ουρανίου

 

Ο πυρηνικός αντιδραστήρας

Οι σταθμοί των πυρηνικών αντιδραστήρων λειτουργούν με παρόμοιο τρόπο με τους υπόλοιπους σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Η διαφορά έγκειται στο ότι οι πυρηνικοί σταθμοί δεν χρησιμοποιούν άνθρακα ή αέριο για τη δημιουργία θερμότητας, αλλά αντιδράσεις πυρηνικής σχάσης. Η θερμότητα από τις πυρηνικές αντιδράσεις μετατρέπει το νερό σε ατμό, το οποίο οδηγεί σε τουρμπίνες που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια.

Μέσα σε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα, ράβδοι ουρανίου είναι τοποθετημένοι σε δέσμες και βυθίζονται σε μια γιγαντιαία δεξαμενή νερού υπό πίεση. Ολόκληρος ο αντιδραστήρας βρίσκεται μέσα σε μία πολύ ανθεκτική κατασκευή από σκυρόδεμα, η οποία εμποδίζει τη διαφυγή της ακτινοβολίας στο περιβάλλον.

Ο πυρήνας ενός πυρηνικού αντιδραστήρα

Όταν ο αντιδραστήρας λειτουργεί, τα σωματίδια υψηλής ταχύτητας, που ονομάζονται νετρόνια, χτυπάνε τα άτομα ουρανίου και τα χωρίζουν. Η διαδικασία αυτή είναι γνωστή ως πυρηνική σχάση. Μέσω αυτής της διαδικασία απελευθερώνεται πολλή ενέργεια και περισσότερα νετρόνια, τα οποία συνεχίζουν να διασπούν άλλα άτομα ουρανίου, προκαλώντας αλυσιδωτή αντίδραση. Η ενέργεια αυτή θερμαίνει το νερό, το οποίο διοχετεύεται σε μια γεννήτρια ατμού.

Από την πυρηνική σχάση στον ηλεκτρισμό / Πηγή: noesis.edu.gr

Ο ατμός αυτός κινεί τον στρόβιλο (δυναμό) και το οποίο μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε ηλεκτρική.

 

Πυρηνικά απόβλητα

Ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα που αντιμετωπίζει η πυρηνική βιομηχανία είναι ότι με δημιουργία πυρηνικής ενέργειας παράγονται πυρηνικά απόβλητα. Τα απόβλητα αυτά μπορούν να παραμείνουν ραδιενεργά, άρα και επικίνδυνα, για εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια από τη δημιουργία τους.

Οι μεγαλύτερες ποσότητες ραδιενεργών αποβλήτων αποτελούν περιπτώσεις πυρηνικών καυσίμων, συστατικά αντιδραστήρα και ουράνιο. Υπάρχουν επίσης και τα απόβλητα υψηλού κινδύνου, τα οποία ονομάζονται έτσι επειδή είναι πολύ θανατηφόρα, ακόμα και εάν κάποιος κάτσει κοντά τους έστω και για λίγες ημέρες. Αυτός ο τύπος αποβλήτων αντιπροσωπεύει ένα μικρό μόνο μερίδιο. Για παράδειγμα, στη Βρετανία μόλις το 0,3% του συνολικού όγκου των πυρηνικών αποβλήτων της χώρας είναι υψηλού κινδύνου.

Σήμερα, τα υψηλού επιπέδου απορρίμματα αντιμετωπίζονται με ψύξη σε νερό για αρκετά χρόνια και στη συνέχεια αναμιγνύονται με τετηγμένο γυαλί, και χύνονται σε χαλύβδινα δοχεία. Αυτά τα δοχεία αποθηκεύονται τελικά σε ένα δοχείο επενδυμένο με σκυρόδεμα.

Αυτό όμως το μέτρο είναι προσωρινό. Οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι θα χρειαστεί να βρουν έναν τρόπο αποθήκευσης των πυρηνικών αποβλήτων που θα προσφέρει ασφάλεια για χιλιάδες χρόνια. Ορισμένες χώρες, όπως η Αμερική και η Φινλανδία, σκοπεύουν να αποθηκεύσουν πυρηνικά απόβλητα σε βαθιά υπόγεια-αποθήκες. Για να είναι ασφαλής η συγκεκριμένη μέθοδος, θα πρέπει οι επιστήμονες να είναι σίγουροι ότι το υλικό δεν θα μπορεί να διαρρεύσει και να μολύνει υπόγεια νερά, ή να ανέβει στην επιφάνεια.

Λόγω των πυρηνικών αποβλήτων, ασκείται μέχρι και σήμερα έντονη κριτική στην πυρηνική ενέργεια. Ορισμένες ομάδες αντιτίθενται στους πυρηνικούς σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας επειδή υπάρχει ο φόβος δημιουργίας ατυχήματος με καταστρεπτικές επιπτώσεις για τον άνθρωπο και το περιβάλλον. 

Στα θετικά, οι πυρηνικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής δεν απελευθερώνουν αέρια θερμοκηπίου, που αναγκάζουν τους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα και φυσικού αερίου να συμβάλλουν στην υπερθέρμανση του πλανήτη.

 

Το μέλλον της πυρηνικής ενέργειας

Όλα δείχνουν πως η πυρηνική ενέργεια θα είναι μαζί μας για πολύ καιρό ακόμα. Λόγω της δυνατότητάς της για συνεχή και αξιόπιστη παραγωγή σε ηλεκτρισμό, θεωρείται σε πολλά επίπεδα καλύτερη εναλλακτική από την ηλιακή ή την αιολική ενέργεια.

Επίσης, εάν λάβουμε υπόψιν πως αυτήν τη στιγμή επενδύονται δισσεκατομύρια σε αυτήν, φαίνεται πως η πυρηνική ενέργεια θα είναι ένα σημαντικό μέσο για τη βιώσιμη ανάπτυξη, σήμερα και στο μέλλον.