核エネルギーは、原子核 (コア) に蓄えられたエネルギーから発生します。このエネルギーは、核分裂 (原子の分裂) または融合 (原子が結合してより大きな原子を形成する) によって放出されます。放出されたエネルギーは発電に使用できます。
主に石炭、石油、天然ガスを含む化石燃料は、世界中のエネルギー需要の大部分を満たしています。発電は、化石燃料の主要な用途の 1 つです。しかし、このリソースは限られています.
発電する
核エネルギーは、ウラン原子を分割することによって放出できます。原子核は陽子と中性子でできています。核が分裂すると、熱の形でエネルギーを放出します。一部の中性子も分割で放出されます。これらの中性子は、他の原子核を分裂させ、より多くの熱と中性子を放出する可能性があります。この連鎖反応は核分裂と呼ばれます。
化石燃料は、先史時代の植物や動物の有機的な残骸から形成されました。数百万年前のこれらの遺跡は、地殻内の熱と圧力によって炭素含有燃料に変換されました。
原子力発電所と化石燃料発電所はどちらも同じ方法で発電します。これらのプラントで生成された熱は、蒸気を生成するために使用されます。この蒸気はタービンを駆動し、機械エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機に電力を供給します。
排出量:原子力 vs 石炭発電
原子力エネルギーは、電気を生成しながらよりクリーンです。核分裂は、二酸化炭素などの温室効果ガスを放出することなくエネルギーを提供します。ただし、原子力発電所は放射性廃棄物を生成します。これは、化石燃料と原子力発電による汚染を比較する際に重要な要素です。
ただし、原子力発電と石炭発電の比較では、化石燃料の燃焼によって二酸化炭素が大気中に放出されることを考慮してください。実際、米国の発電による二酸化炭素排出量の 90% は、石炭火力発電所からのものです。二酸化硫黄、有毒金属、ヒ素、カドミウム、水銀などの汚染物質を放出します。
効率と信頼性
核燃料のペレットの重さは約 0.1 オンス (6 グラム) です。しかし、その単一のペレットは、1 トンの石炭、120 ガロンの石油、または 17,000 立方フィートの天然ガスによって生成される量と同等の量のエネルギーを生成し、核燃料を化石燃料よりもはるかに効率的にします.
さらに、原子力発電所は他の発電施設よりも確実に稼働します。 2017 年、原子力発電所は 92% の時間フル稼働しました。比較のために、石炭発電所 (54%)、天然ガス発電所 (55%)、風力発電機 (37%)、太陽光発電所 (27%) など、他のエネルギー生成源の稼働時間を考慮してください。
リソースの可用性
ウランは、地球上で最も豊富なエネルギー源の 1 つです。ウランは再処理して再利用できます。これは、化石燃料に対する原子力エネルギーの利点の 1 つです。一方、化石燃料は再生不可能です。人々が化石燃料に依存しているため、エネルギー埋蔵量が急激に減少しています。
コスト:原子力エネルギー vs 化石燃料
原子力エネルギーと化石燃料の長所と短所を考えるとき、コストは重要です。原子力発電所の運用コストは他の発電電源のコストを上回っていますが、総コストはほとんどの場合よりも低くなっています。発電の平均総コストには、運用、保守、燃料が含まれます。コストはキロワット時あたりのミル数で報告されます。1 ミルは 0.001 ドルまたは 10 分の 1 セントに相当します。
2017 年に報告された 1 キロワット時あたりの工場の平均総コストは、コストの高い順に、水力発電 (従来の水力発電所と揚水式水力発電所の両方を含む) で 10.29、原子力で 24.38、ガスタービンで 31.76、小規模 (定義済み) です。ガスタービン、内燃機関、太陽光発電または太陽光発電および風力発電所など) および化石蒸気発電所の場合は 35.41。
エネルギー生成の未来
化石燃料源は徐々に減少しており、世界的なエネルギー不足につながる可能性があります。原子力発電所は、すでに 30 の州でエネルギーを供給しています。 2018 年に米国原子力規制委員会によって 2 つの新しいプラントが承認され、約 18 の新しいプラントを建設するための申請が検討されているため、原子力発電所は米国のエネルギー需要を満たす可能性があります。
