Kärnkraft | kontrollerad användning av kärnenergi
Kärnkraft är kontrollerad användning av kärnenergi. Kärnenergi kan frigöras genom kärnreaktioner i en maskin som kallas kärnreaktor. Denna energi kokar vatten i en ångmaskin för att skapa elektricitet, som sedan kan användas för att driva maskiner och hem. År 2007 kom 14 % av världens elektricitet från kärnkraft. Kärnkraftverk producerar också radioaktivt avfall som kan vara skadligt om det inte lagras på rätt sätt.
Sedan mitten av 1900-talet har man också studerat hur man kan använda fusionskraft som ger mycket mer energi och inte producerar radioaktivt avfall. Kärnfusionsreaktorer finns ännu inte och är fortfarande under utveckling.
Kraftverket Cattenom utanför Metz är det största kärnkraftverket i Frankrike sedan 2011. Under fuktiga dagar kondenseras mycket av vattenångan.
Historia
Enrico Fermi tillverkade den första kärnreaktorn 1941. Många reaktorer byggdes i USA under andra världskriget under Manhattanprojektet. År 1954 startade det första kärnkraftverket i Obninsk nära Moskva. De flesta kärnkraftverk i USA byggdes under 1960- och 1970-talen. Kärnreaktorer driver också vissa stora militära fartyg och ubåtar.
Energiproduktion
Kärnreaktorer använder en process som kallas kärnklyvning, som använder atomer som uran eller plutonium (särskilt isotopen Uran 235) och delar dem med partiklar som kallas neutroner. Detta omvandlar en del av massan till energi, enligt Einsteins ekvation E=mc2. De klyvbara elementen placeras i stavar som kallas "bränslestavar". Bränslestavarna sänks ner i vatten, och den energi som frigörs i klyvningsreaktionen värmer upp vattnet som förvandlas till ånga.
Ångan driver sedan en turbin som genererar elektricitet. Ångan kondenseras sedan i enorma kyltorn, förvandlas till vatten och skickas in i reaktorn igen.
Reaktionen kan kontrolleras genom att man placerar "kontrollstavar" mellan bränslestavarna. Kontrollstavarna är vanligtvis gjorda av bor, som absorberar neutroner och stoppar reaktionen.
En kärnteknisk härdsmälta kan inträffa när reaktionen inte är kontrollerad och börjar generera farliga radioaktiva gaser (som krypton). I motsats till vad många tror kan kärnreaktorer inte explodera som en atombomb, men det är en fara när radioaktiva ämnen läcker ut.
Olyckor
Några allvarliga kärnkraftsolyckor har inträffat. En skala har tagits fram för att mäta hur farliga olyckor är. Den kallas International Nuclear Event Scale. Skalan har 8 nivåer (0-7), och 7 är den värsta nivån.
- Tjernobylkatastrofen inträffade 1986 och klassificerades på nivå 7.
- Fukushima kärnkraftskatastrof inträffade 2011 till följd av en jordbävning, nivå 7.
- Mayak-olyckan, som inträffade 1957. Mängden strålning som släpptes ut och den allmänna faran var större än i Tjernobyl. Det drabbade området var dock mindre. Av dessa skäl klassificeras olyckan endast som nivå 6.
- Brand i Windscale 1957 och Three Mile Island-olyckan 1979, på nivå 5.
- Tokaimura kärnkraftsolycka på nivå 4
Bland de kärnkraftsdrivna ubåtarna kan nämnas reaktorolyckan med den sovjetiska ubåten K-19 (1961), reaktorolyckan med den sovjetiska ubåten K-27 (1968) och reaktorolyckan med den sovjetiska ubåten K-431 (1985).
Under nödsituationen vid kärnkraftverket Fukushima Daiichi i Japan 2011 skadades tre kärnreaktorer av explosioner.
Ekonomi
Kärnkraftens ekonomi är utmanande, och efter kärnkraftskatastrofen i Fukushima 2011 kommer kostnaderna troligen att öka för befintliga och nya kärnkraftverk, på grund av ökade krav på hantering av använt kärnbränsle på plats och förhöjda hot mot konstruktionsbasen.
Debatter
Det pågår en debatt om användningen av kärnkraft. Förespråkare, såsom World Nuclear Association och IAEA, hävdar att kärnkraft är en hållbar energikälla som minskar koldioxidutsläppen. Dessutom bidrar den inte till smog eller surt regn. Man tror att tusentals liv har räddats genom att använda kärnkraft i stället för farligare bränslen som kol, olja och gas.
Kärnkraftsmotståndare, som Greenpeace International och Nuclear Information and Resource Service, anser att kärnkraften utgör ett hot mot människor och miljö.
Kärnkraft ger upphov till radioaktivt avfall, både i form av klyvningsprodukter (splittrade atomer) och genom att radioaktivitet uppstår i befintliga material.
Nyare utveckling
År 2007 producerade kärnkraftverken cirka 2600 TWh el och stod för 14 procent av världens elanvändning, vilket var en minskning med 2 procent jämfört med 2006. Den 9 maj 2010 fanns det 438 (372 GW) kärnkraftsreaktorer i drift globalt. En topp nåddes 2002 då 444 kärnreaktorer var i drift.
De kärnkraftsolyckor som inträffade vid det japanska kärnkraftverket Fukushima Daiichi och vid andra kärnkraftsanläggningar väckte frågor om kärnkraftens framtid. Platts har sagt att "krisen vid Japans kärnkraftverk i Fukushima har fått ledande energiförbrukande länder att se över säkerheten i sina befintliga reaktorer och ifrågasätta hastigheten och omfattningen av planerade utbyggnader runt om i världen". Efter kärnkraftskatastrofen i Fukushima halverade Internationella energiorganet sin uppskattning av den ytterligare kärnkraftskapacitet som ska byggas fram till 2035.
Tryckvattenkärl med huvud
Frågor och svar
F: Vad är kärnkraft?
S: Kärnkraft är kontrollerad användning av kärnenergi för att generera elektricitet.
F: Hur fungerar en kärnreaktor?
S: En kärnreaktor använder kärnreaktioner för att frigöra energi som sedan kokar vatten och driver en ångmaskin, vilket ger elektricitet.
F: Hur stor andel av världens el kom från kärnkraft 2007?
S: År 2007 kom 14 % av världens el från kärnkraft.
F: Vilka är de potentiella riskerna med kärnkraft?
S: Kärnkraftverk producerar radioaktivt avfall som kan vara skadligt om det inte lagras på rätt sätt.
F: Vilken typ av alternativ energikälla har studerats sedan mitten av 1900-talet?
S: Sedan mitten av 1900-talet har man studerat fusionskraft som en alternativ energikälla.
F: Hur skiljer sig fusionskraft från traditionell kärnkraft?
S: Fusionskraft producerar mycket mer energi än traditionell kärnkraft och producerar inget radioaktivt avfall.
F: Finns fusionsreaktorer tillgängliga ännu?
Svar: Fusionsreaktorer finns inte ännu och är fortfarande under utveckling.
