Många länder använder kärnreaktioner för att producera energi över hela världen. Enligt Internationella atomenergiorganet 2007 fanns det 439 kärnreaktorer i drift i världen (se referensnummer). De flesta av dessa reaktorer är i drift inom ett fåtal länder, nämligen USA, Frankrike, Japan, Ryssland och Korea.
Vad är kärnenergi?
För närvarande finns det två sätt att producera kärnenergi, genom användning av fission och fusion. Fissionsreaktioner är lättare att kontrollera än fusionsreaktioner. Det är därför alla moderna kärnkraftverk använder fissionsreaktioner för att producera energi och elektricitet; det har nyligen skett genombrott inom kärnfusionsområdet som är lovande för framtida energiproduktion.
Fission
I kärnkraftverk är den mest använda metoden för att producera energi genom fission. Kärnklyvning är processen att splittra atomer av ett flyktigt grundämne, vanligtvis uran, i en kärnreaktor. När en atom splittras frigörs neutroner, neutronerna träffar sedan andra atomer och börjar en kedjereaktion. Denna splittring av atomer producerar stora mängder energi, som sedan vanligtvis används för att värma vatten och skapa ånga. Ångan utövar sedan kraft på en turbin för elproduktion; detta system kallas ibland en kokande vattenreaktor.
Kärnklyvning är kolfri (även om tillförseln och hanteringen inte alltid strikt stöds av ren energi), men den producerar kärnavfall som en biprodukt. När uranbränslet har splittrats och genomgått klyvning blir det använt bränsle eller använt bränsle. US Nuclear Regulatory Commission går in i detalj på det radioaktiva avfallet från kärnklyvning, men kortfattat lämnar det använda bränslet två viktiga typer av farliga produkter. Vissa lättare elementisotoper, kallade fissionsprodukter, som strontium och cesium existerar bara i år eller årtionden, men de kan fortfarande frigöra mycket värme och energi. De tyngre ”transuraniska” elementen, som plutonium, är radioaktiva material som skapar farliga nivåer av skadlig strålning, och plutonium tar tiotusentals år att sönderfalla.
Fusion
Kärnfusion är en annan metod för att producera energi. Solen använder denna process för att producera sin energi. Från och med 2023 har det skett massiva genombrott inom kärnfusionsområdet och ihållande breakeven-fusion (vilket innebär att energi producerades). Kärnfusion kan visa sig vara en otrolig energikälla eftersom den kan använda mer rikliga grundämnen som väte, och den använder inte radioaktiva grundämnen som anrikat uran (eller producerar radioaktivt avfall).
Dess huvudsakliga användning är fortfarande endast vid tillverkning av kärnvapen. Kärnfusion bygger på idén att tvinga samman två kärnor genom intensivt tryck. När de två kärnorna smälter samman bildas ett nytt grundämne och en stor mängd energi frigörs. Denna process sätter också igång en kedjereaktion, som kan vara svår att kontrollera.
Historia
Kärnenergi har använts för att producera el i decennier. Kärnklyvning experimenterades första gången av Enrico Fermi 1934. Idén att använda kärnenergi för att producera elektricitet förverkligades inte förrän 1951. En station nära Arco, Idaho, var den första som producerade el från en kärnreaktor det året. Åren efter använde flera länder kärnkraft för att producera el. Sedan dess har kärnkraft blivit en större andel av världens kraftproduktion med många länder som investerar kraftigt för att minska koldioxidutsläppen och produktionen av växthusgaser.
Det finns säkerhetsproblem med kärnkraftverk, och tidigare katastrofer – som de i Fukushima och Tjernobyl – har orsakat långvariga ekologiska skador. Avancerade reaktorer löper idag en mycket lägre risk för haveri eller kontaminering, men tillsynsorganisationer som US Department of Energy och Nuclear Regulatory Committee håller strikta bestämmelser och säkerhetsprotokoll på plats.
Tips
Även om kärnkraftsreaktorer har säkerhetsrisker, är de mycket säkrare än traditionella fossila bränslen (som naturgas och kol), vilket orsakar mycket färre dödsoffer och hälsoproblem för den mängd energi som produceras. Deras säkerhetsresultat är faktiskt mycket likt det för förnybara energikällor, som vind och sol.
Användningsområden
Kärnenergi har många användningsområden, men de flesta länder använder kärnklyvning för att producera el. Tyvärr har de enorma mängderna energi som finns i dessa kärnreaktioner använts för att tillverka kärnvapen. Dessa vapen har lett till många dödsfall och politiskt tryck, mellan deras användning i slutet av andra världskriget och kalla kriget har kärnvapen ett välförtjänt negativt rykte.
På grund av denna negativa association är många åsikter kring kärnenergi och radioaktivitet i sig partiska mot kärnenergi. USA har konsekvent avvecklat fler kärnkraftverk. Klyvning och fusion kan dock spela en avgörande roll för att lindra en del av påfrestningarna från fossila bränslen för att mildra klimatförändringarna. Det har kommit lovande nya reaktorkonstruktioner och förslag på hur man kan hantera och säkert omhänderta kärnbränsle. Som en ren energikälla producerar fission och fusion ingen direkt koldioxid, och de skulle kunna användas för att komplettera förnybara energikällor i strävan efter nettonollutsläpp av koldioxid.
