Energia jądrowa to ta, która pochodzi z uwolnienia energii zmagazynowanej w jądrach atomów. Jest również znany jako energia atomowa.
Aby zrozumieć to w inny sposób, zacznijmy od faktu, że w jądrze każdego atomu istnieje siła, która łączy neutrony i protony. Ta siła może zostać uwolniona w postaci energii jądrowej (poprzez reakcje jądrowe, które opiszemy później).
Do wywołania reakcji jądrowej potrzebne są pierwiastki chemiczne zwane radioizotopami. Najbardziej znanym jest uran, ale mamy też tor, pluton, stront czy polon. Radioizotopy są niestabilną formą pierwiastka, który podczas rozpadu uwalnia promieniowanie i dzięki temu staje się bardziej stabilną formą.
Nie ma takiej energii, która budzi więcej kontrowersji niż jądrowa, przede wszystkim ze względu na wypadki z nią związane. Jednak ważne jest, aby zrozumieć, jak to działa, ponieważ w ten sposób możemy zrozumieć, dlaczego różne kraje, takie jak Francja, Stany Zjednoczone i Japonia, utrzymują elektrownie jądrowe.
Reakcje jądrowe
Istnieją głównie dwie reakcje jądrowe:
- Fuzja nuklearna: Jest to taki, który jest uwalniany, gdy jądra atomów, które są lekkie, łączą się ze sobą, tworząc w ten sposób bardziej stabilne i cięższe jądro. Przykładem tego typu procesu jest ten naturalnie obserwowany w gwiazdach takich jak Słońce.
- Rozszczepienie jądrowe: Dzieje się tak, gdy ciężkie jądro, na które działają neutrony, rozdziela się na dwa lub więcej małych jąder, uwalniając nie tylko energię (i inne produkty uboczne, takie jak fotony), ale i neutrony. Te z kolei mogą wytwarzać więcej rozszczepień, gdy wejdą w kontakt z nowymi ciężkimi jądrami, wywołując reakcję łańcuchową.
Zalety i wady energetyki jądrowej
Główne zalety energetyki jądrowej to:
- Dostarcza energię elektryczną po przewidywalnych kosztach, w przeciwieństwie do innych rodzajów energii, takich jak ropa, które zależą od cen międzynarodowych.
- Jest to rodzaj czystej energii, ponieważ nie powoduje zanieczyszczeń, jak ma to miejsce np. przy spalaniu węgla.
- To energia, która może mieć różne zastosowania. Zwykle jest przeznaczony do wytwarzania energii elektrycznej, ale może również wytwarzać energię cieplną lub mechaniczną, którą można wykorzystać np. do transportu.
- Pozwala zmniejszyć zależność od paliw kopalnych i innych zanieczyszczających źródeł energii.
Jednak energetyka jądrowa ma również swoje wady:
- Inwestycja w budowę elektrowni jądrowej jest bardzo wysoka w porównaniu np. z elektrownią na paliwo kopalne.
- Elektrownie jądrowe wytwarzają energię w sposób ciągły, dzięki łańcuchowej reakcji rozszczepienia jądrowego, którą wyjaśniliśmy wcześniej, a zatrzymanie jej jest bardzo kosztowne.
- Jest to bardzo kontrowersyjny rodzaj energii, ponieważ w przeszłości wiązano ją z wypadkami o poważnych skutkach, takimi jak Czarnobyl.
- Chociaż nie generuje zanieczyszczeń, jako wkład wykorzystuje zasoby nieodnawialne, na przykład uran.
- Generuje odpady radioaktywne. To, jako produkt rozszczepienia jądrowego. Wspomniane odpady muszą być następnie zakopane, ale w procesie eliminacji środowisko może zostać skażone. To z kolei może szkodzić gatunkom zwierząt lub roślin, a także zdrowiu ludzi (zarówno w perspektywie krótko-, jak i długoterminowej).
Przykłady energetyki jądrowej
Niektóre przykłady energii jądrowej to:
- Elektrownie jądrowe, które wytwarzają energię elektryczną z procesu rozszczepienia jądrowego.
- Energia jądrowa ma zastosowanie w medycynie, na przykład w radioterapii, którą otrzymują pacjenci z rakiem.
- Węgiel-14, używany przez archeologów do określania wieku skamieniałości lub innej materii organicznej, zawiera radioaktywny izotop.