Nuklearna energija je metoda proizvodnje električne energije iskorištavanjem energije koja se oslobađa cijepanjem atoma, proces poznat kao nuklearna fisija. Ova tehnologija igra ključnu ulogu u svjetskoj energetskoj mješavini, nudeći snažan izvor električne energije bez izravne emisije stakleničkih plinova. Razumijevanje njegovih temeljnih principa, djelovanja i utjecaja daje kritički uvid u njegovu funkciju i važnost u modernom društvu.
Nuklearna fisija događa se kada se jezgra atoma podijeli u dvije ili više manjih jezgri, uz oslobađanje energije. Ovaj proces može biti pokrenut kada jezgra uhvati neutron. Najjednostavniji primjer uključuje uran-235 ( \(^{235}\) U), prirodni izotop. Kada \(^{235}\) U apsorbira neutron, on postaje nestabilan i dijeli se na dva manja atoma (produkti fisije), zajedno s još dva ili tri neutrona i velikom količinom energije. Jednadžba u nastavku ilustrira pojednostavljenu reakciju nuklearne fisije:
\({}^{235}U + n \rightarrow {}^{92}Kr + {}^{141}Ba + 3n + \textrm{energija}\)
Ova oslobođena energija koristi se za proizvodnju električne energije u nuklearnim elektranama.
Nuklearna elektrana radi na principu korištenja topline nastale nuklearnom fisijom za proizvodnju pare, koja zatim pokreće turbinu spojenu na električni generator. Osnovne komponente uključene u ovaj proces su reaktor, rashladni sustav, generator pare, turbina i generator.
Nuklearna energija nudi nekoliko prednosti, uključujući visoku gustoću energije, niske emisije stakleničkih plinova tijekom rada i pouzdanost. Međutim, to također predstavlja izazove kao što su upravljanje radioaktivnim otpadom, rizik od nuklearne proliferacije i potencijal za katastrofalne nesreće.
Istrošeno nuklearno gorivo i ostali radioaktivni otpad koji nastaje u nuklearnim elektranama zahtijevaju pažljivo rukovanje, obradu i dugoročno skladištenje. Tehnike za gospodarenje nuklearnim otpadom uključuju geološko odlaganje, gdje je otpad zakopan duboko pod zemljom, i ponovnu obradu kako bi se dobilo iskoristivo gorivo.
Brojne zemlje koriste nuklearnu energiju kao značajan dio svoje energetske mješavine, uključujući Sjedinjene Države, Francusku, Kinu i Rusiju. Francuska se posebno ističe po tome što znatan postotak svoje električne energije dobiva iz nuklearne energije, pokazujući potencijal tehnologije za smanjenje ovisnosti o fosilnim gorivima.
Dok nuklearne elektrane ispuštaju minimalne stakleničke plinove tijekom rada, životni ciklus nuklearne energije, uključujući rudarstvo, preradu goriva i gospodarenje otpadom, doprinosi utjecaju na okoliš. Pravilno rješavanje ovih aspekata ključno je za smanjenje ekološkog otiska nuklearne energije.
Nuklearna energija ostaje vitalna komponenta globalnog energetskog pejzaža, nudeći izvor električne energije velikog kapaciteta s niskim udjelom ugljika. Njegov razvoj i implementacija, uravnoteženi s obzirom na sigurnost, upravljanje otpadom i zaštitu okoliša, nastavljaju pružati put prema održivim energetskim rješenjima.
