Атомная энергетика предлагается в качестве возобновляемой энергии - Nuclear power proposed as renewable energy

Будь то атомная энергия следует рассматривать как форму Возобновляемая энергия является предметом постоянных дискуссий. Установленный законом определения возобновляемой энергии обычно исключают многие современные технологии ядерной энергии, за заметным исключением состояния Юта.[1] В определениях технологий возобновляемых источников энергии, взятых из словаря, часто не упоминаются или прямо исключаются упоминания ядерных источников энергии, за исключением естественной ядерной энергии. спад тепла генерируется внутри Земли.[2][3]

Наиболее распространенное топливо, используемое в обычных атомные электростанции деления, уран-235 является «невозобновляемым» согласно Управление энергетической информации, однако организация умалчивает о переработанных МОКС-топливо.[3] Точно так же Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии не упоминает ядерную энергетику в своем определении "основы энергетики".[4]

В 1987 г. Комиссия Брундтланд (WCED) реакторы деления, которые производят больше делящийся ядерное топливо чем они потребляют (реакторы-размножители, а в случае развития термоядерная энергия ) среди традиционных возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия и гидроэнергетика.[5] В Американский институт нефти не считает обычное деление ядер возобновляемым, но считает реактор-размножитель Ядерное топливо возобновляемое и устойчивое, и хотя обычное деление приводит к образованию потоков отходов, которые остаются проблемой на протяжении тысячелетий, отходы от эффективно переработанных отработанное топливо требует более ограниченного периода наблюдения за хранением около тысячи лет.[6][7][8] Мониторинг и хранение радиоактивный отходы также необходимы при использовании других возобновляемых источников энергии, таких как геотермальная энергия.[9]

Определения возобновляемой энергии

Потоки возобновляемой энергии связаны с природными явлениями, за исключением приливная сила, в конечном итоге черпают энергию из солнце (а реактор естественного синтеза ) или из геотермальная энергия, который представляет собой тепло, большую часть получаемого от того, что вырабатывается в земле распад радиоактивных изотопов, как Международное энергетическое агентство объясняет:[10]

Возобновляемая энергия получается из природных процессов, которые постоянно пополняются. В различных формах он исходит непосредственно от солнца или от тепла, генерируемого глубоко внутри земли. В определение включено электричество и тепло, производимые Солнечный лучик, ветер, океаны, гидроэнергетика, биомасса, геотермальный ресурсы и биотопливо и водород получено из возобновляемых ресурсов.

Возобновляемые источники энергии существуют на обширных географических территориях, в отличие от других источников энергии, которые сосредоточены в ограниченном числе стран.[10]

В ISO 13602-1: 2002 возобновляемый ресурс определяется как «природный ресурс, для которого отношение создания природного ресурса к выходу этого ресурса из природы в техносфера равно или больше единицы ".

Обычное деление, реакторы-размножители как возобновляемые

Ядерное деление реакторы - это естественное энергетическое явление, естественным образом образовавшееся на Земле в прошлом, например естественный ядерный реактор деления который на протяжении тысячелетий бежал на территории современного Окло Габон был открыт в 1970-х годах. Он работал несколько сотен тысяч лет, в среднем 100 кВт тепловой энергии за это время.[11][12]

Обычные, человеческие, ядерное деление электростанции в основном используют уран, металл нашел в морская вода, и в скалах по всему миру,[13] в качестве основного источника топлива. Уран-235 «сжигается» в обычных реакторах, без переработка топлива, является невозобновляемым ресурсом, и при текущих темпах в конце концов быть истощенным.

Модель в разрезе 2-го по мощности в настоящее время быстроходного реактор-размножитель в мире. (БН-600 ), при 600 МВт из паспортная мощность эквивалентен по мощности природному газу CCGT. Отгружает 560 МВт в Средний Урал Энергосистема. Строительство второго реактора-размножителя, Реактор БН-800 был завершен в 2014 году.

Это также несколько похоже на ситуацию с обычно классифицируемыми возобновляемыми источниками, геотермальная энергия, форма энергии, полученная из природных ядерный распад больших, но, тем не менее, конечных запасов урана, торий и калий-40 присутствует в земной коре, и из-за ядерный распад В процессе этого возобновляемого источника энергии также в конечном итоге закончится топливо. Как и солнце, и быть измученный.[14][15]

Ядерное деление с участием реакторы-размножители, реактор, который породы Больше делящийся топлива, чем они потребляют и, таким образом, имеет коэффициент разведения для делящееся топливо выше 1, таким образом, имеет более веские основания считаться возобновляемым ресурсом, чем обычные реакторы деления. Реакторы-размножители будут постоянно пополнять доступный запас ядерное топливо преобразовав плодородные материалы, такие как уран-238 и торий, в делящийся изотопы из плутоний или уран-233 соответственно. Плодородные материалы также не подлежат возобновлению, но их запасы на Земле чрезвычайно велики, а сроки поставки превышают геотермальная энергия. В закрытом ядерный топливный цикл Таким образом, при использовании реакторов-размножителей ядерное топливо можно рассматривать как возобновляемое.

В 1983 году физик Бернард Коэн утверждал, что быстрые реакторы-размножители, работающий исключительно на природном уране извлекается из морской воды, может поставлять энергию, по крайней мере, столько же, сколько ожидаемая оставшаяся продолжительность жизни Солнца - пять миллиардов лет.[16] Это было основано на расчетах, включающих геологические циклы эрозии, субдукции и поднятия, что привело к тому, что люди потребляли половину всего урана в земной коре при годовой норме потребления 6500 тонн в год, что было достаточно для производства примерно в 10 раз больше. мир 1983 потребление электроэнергии, и снизит концентрацию урана в морях на 25%, что приведет к увеличению цены урана менее чем на 25%.[16][17]

Пропорции изотопов, U-238 (синий) и U-235 (красный) найдено в природный уран, по сравнению с оценками, обогащенный. легководные реакторы и природный уран способен КАНДУ реакторы в основном питаются только компонентом U-235, не извлекая много энергии из U-238. В отличие от этого в реакторах-размножителях урана в качестве топлива в основном используется U-238 /, основной компонент природного урана.[18]

Достижения на Национальная лаборатория Окриджа и Университет Алабамы, как опубликовано в выпуске журнала Американское химическое общество в направлении извлечения урана из морской воды были сосредоточены на повышении биоразлагаемости процесса и снижении прогнозируемой стоимости металла, если он был извлечен из моря в промышленных масштабах. Усовершенствования исследователей включают использование электропрядения. Креветка оболочка Хитин маты, которые более эффективно поглощают уран по сравнению с предыдущим рекордным японским методом использования пластика амидоксим сети.[19][20][21][22][23][24] По состоянию на 2013 год только несколько килограммов (изображение доступно) урана было извлечено из океана в пилотные программы и также считается, что уран, извлекаемый в промышленных масштабах из морской воды, будет постоянно пополняться за счет урана. выщелоченный со дна океана, поддерживая концентрацию морской воды на стабильном уровне.[25] В 2014 году, когда был достигнут прогресс в области повышения эффективности добычи урана в морской воде, в журнале Морская наука и инженерия предполагает, что с легководными реакторами в качестве цели, процесс будет экономически конкурентоспособный при широкомасштабном внедрении.[26] В 2016 году глобальные усилия в области исследований были предметом специального выпуска в журнале Промышленные и инженерные химические исследования.[27][28]

В 1987 г. Всемирная комиссия по окружающей среде и развитию (WCED), организация, независимая от, но созданная Организация Объединенных Наций, опубликовано Наше общее будущее, в котором определенная подгруппа действующих в настоящее время технологий ядерного деления, и термоядерная реакция оба были классифицированы как возобновляемые. То есть реакторы деления, производящие больше делящийся топлива, чем они потребляют - реакторы-размножители, а когда он проявится, термоядерная энергия, оба классифицируются в той же категории, что и обычные возобновляемые источники энергии, такие как солнечный и Водопад.[5]

В настоящее время, по состоянию на 2014 год, всего 2 реакторы-размножители производят промышленное количество электроэнергии, БН-600 и БН-800. Француз на пенсии Феникс реактор также продемонстрировал более одного коэффициент разведения и проработал ~ 30 лет, производя мощность при Наше общее будущее был опубликован в 1987 году. термоядерная реакция предназначен для подтверждения в Международный термоядерный экспериментальный реактор между 2020 и 2030 годами, а также прилагаются усилия по созданию пульсирующий термоядерный энергетический реактор на базе инерционное удержание принцип (подробнее Энергетическая установка на инерционном термоядерном синтезе ).

Подача термоядерного топлива

Если он развит, Сила термоядерного синтеза предоставит больше энергии для данного веса топлива чем любой используемый в настоящее время энергоемкий источник энергии,[29] и само топливо (в первую очередь дейтерий ) в большом количестве присутствует в океане Земли: примерно 1 из 6500 атомов водорода (H) в морской воде (H2O) представляет собой дейтерий в форме (полутяжелая вода ).[30] Хотя это может показаться небольшой долей (около 0,015%), поскольку реакции ядерного синтеза намного более энергичны, чем химическое горение, а морская вода более доступна и более многочисленна, чем ископаемое топливо, синтез потенциально может обеспечивать мировые потребности в энергии на миллионы лет. .[31][32]

в дейтерий + литий термоядерный топливный цикл, 60 миллионов лет - расчетный срок службы этого термоядерная энергия, если можно извлечь все литий из морской воды, принимая текущее (2004 г.) мировое потребление энергии.[33] Во втором по легкости топливном цикле термоядерной энергии дейтерий + дейтериевый ожог, предполагая, что все дейтерий в морской воде был извлечен и используется, по оценкам, 150 миллиард лет топлива, опять же с учетом текущего (2004 г.) мирового потребления энергии.[33]

Законодательство США

Если бы ядерная энергетика была классифицирована как возобновляемая энергия (или как энергия с низким содержанием углерода), дополнительная государственная поддержка была бы доступна в большем количестве юрисдикций, а коммунальные предприятия могли бы включить ядерную энергетику в свои усилия по соблюдению Стандарт портфеля возобновляемых источников энергии (RES).[нужна цитата ]

В 2009 г. Юта принял «Закон о развитии возобновляемых источников энергии», в котором ядерная энергетика частично определена как форма возобновляемой энергии.[1]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б Законопроект о доме Юты 430, сессия 198
  2. ^ «Возобновляемая энергия: определения из Dictionary.com». Сайт Dictionary.com. Лексико Паблишинг Групп, ООО. Получено 2007-08-25.
  3. ^ а б "Основы использования возобновляемых и альтернативных видов топлива 101". Управление энергетической информации. Получено 2007-12-17.
  4. ^ «Основы возобновляемой энергетики». Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии. Архивировано из оригинал на 2008-01-11. Получено 2007-12-17.
  5. ^ а б Брундтланд, Гру Харлем (20 марта 1987 г.). «Глава 7: Энергия: выбор для окружающей среды и развития». Наше общее будущее: доклад Всемирной комиссии по окружающей среде и развитию. Осло. Получено 27 марта 2013. Сегодняшние основные источники энергии в основном невозобновляемые: природный газ, нефть, уголь, торф и обычная ядерная энергия. Существуют также возобновляемые источники, в том числе древесина, растения, навоз, падающая вода, геотермальные источники, солнечная, приливная, ветровая и волновая энергия, а также сила мышц человека и животных. Ядерные реакторы, которые производят собственное топливо («размножители»), и в конечном итоге термоядерные реакторы также относятся к этой категории.
  6. ^ Американский институт нефти. «Ключевые характеристики невозобновляемых ресурсов». Получено 2010-02-21.
  7. ^ стр. 15 см. диаграмму SV / g, без присутствия «TRU» или трансурановых элементов, радиоактивность отходов распадается до уровней, аналогичных исходной урановой руде, примерно через 300–400 лет
  8. ^ Отработанное топливо MIT радиоактивность сравнение, таблица 4.3
  9. ^ http://www.epa.gov/radiation/tenorm/geothermal.html Отходы производства геотермальной энергии.
  10. ^ а б Рабочая группа МЭА по возобновляемым источникам энергии (2002 г.). Возобновляемая энергия ... в мейнстрим, п. 9.
  11. ^ Мешик, А. П. (ноябрь 2005 г.). "Работа древнего ядерного реактора". Scientific American. 293 (5): 82–6, 88, 90–1. Bibcode:2005SciAm.293e..82M. Дои:10.1038 / scientificamerican1105-82. PMID  16318030.
  12. ^ Gauthier-Lafaye, F .; Holliger, P .; Блан, П.-Л. (1996). «Реакторы естественного деления в бассейне Франсвиль, Габон: обзор условий и результатов« критического события »в геологической системе». Geochimica et Cosmochimica Acta. 60 (25): 4831–4852. Bibcode:1996GeCoA..60.4831G. Дои:10.1016 / S0016-7037 (96) 00245-1.
  13. ^ «Ядерная энергия - объяснение, ваше руководство по пониманию энергетики - Управление энергетической информации».
  14. ^ Конец Солнца
  15. ^ Земля не умрет так скоро, как предполагалось
  16. ^ а б Коэн, Бернард Л. (январь 1983 г.). «Реакторы-размножители: возобновляемый источник энергии» (PDF). Американский журнал физики. 51 (1): 75–76. Bibcode:1983AmJPh..51 ... 75C. Дои:10.1119/1.13440. Архивировано из оригинал (PDF) на 2007-09-26. Получено 2007-08-03.
  17. ^ Маккарти, Джон (1996-02-12). «Факты Коэна и других». Прогресс и его устойчивость. Стэнфорд. Архивировано из оригинал на 2007-04-10. Получено 2007-08-03.
  18. ^ Коэн, Топливо будущего, глава 13
  19. ^ «Нановолокна извлекают уран из морской воды. Скрытые в океанах, ученые нашли возможный способ привести в действие ядерные реакторы спустя долгое время после того, как урановые рудники иссякнут».
  20. ^ "выдержки из докладов конференции ACS по извлечению урана из морской воды".
  21. ^ «Успехи в давней мечте о добыче урана из морской воды».
  22. ^ «Креветки 30 000 вольт помогают UA запустить 1,5 миллиона земель для добычи урана. 2014».
  23. ^ Подробности японских экспериментов с амидоксимом около 2008 г., Archive.org
  24. ^ Подтверждение стоимостных оценок сбора урана из морской воды с помощью адсорбента типа Braid. 2006 г. В архиве 2008-06-12 на Wayback Machine
  25. ^ «Текущее состояние перспективных исследований по извлечению урана из морской воды - использование обильных морей Японии».
  26. ^ Разработка модуля структуры типа ламинарии в модели прибрежного океана для оценки гидродинамического воздействия технологии добычи урана из морской воды. Wang et. al. J. Mar. Sci. Англ. 2014, 2 (1), 81-92; DOI: 10.3390 / jmse2010081
  27. ^ Добыча урана из морской воды делает атомную энергетику полностью возобновляемой. Forbes. Джеймс Конка. Июль 2016
  28. ^ 20 апреля, 2016 Том 55, Выпуск 15 Стр. 4101-4362 В этом выпуске: Уран в морской воде
  29. ^ Роберт Ф. Хитер; и другие. «Часто задаваемые вопросы об обычном термоядерном синтезе, раздел 2/11 (Энергия), часть 2/5 (Экология)». Архивировано из оригинал на 03.03.2001.
  30. ^ Доктор Франк Дж. Стадерманн. «Относительное содержание стабильных изотопов». Лаборатория космических наук Вашингтонского университета в Сент-Луисе. Архивировано из оригинал на 2011-07-20.
  31. ^ Дж. Онгена и Г. Ван Ост. «Энергия для будущих веков» (PDF). Laboratorium voor Plasmafysica - Laboratoire de Physique des Plasmas Военная школа Koninklijke - Ecole Royale Militaire; Laboratorium voor Natuurkunde, Universiteit Gent. стр. Раздел III.B. и Таблица VI. Архивировано из оригинал (PDF) на 2013-10-14.
  32. ^ Исполнительный комитет EPS. «Важность европейских исследований в области термоядерной энергии». Европейское физическое общество. Архивировано из оригинал на 2008-10-08.
  33. ^ а б Онгена, Дж; Дж. Ван Ост (2004). «Энергия для будущих веков - станет ли синтез неиссякаемым, безопасным и чистым источником энергии?» (PDF). Наука и технологии термоядерного синтеза. 2004. 45 (2Т): 3–14. Дои:10.13182 / FST04-A464. Архивировано из оригинал (PDF) на 2013-10-14.