Energia nucleare proviene da reazioni nucleari
Le reazioni nucleari si verificano quando vengono apportate modifiche nei nuclei degli atomi. L'energia coinvolta in reazioni nucleari è diverse grandezze di ordine superiore l'energia coinvolta nelle reazioni chimiche. L'energia liberata nelle reazioni nucleari è dovuto la conversione di massa da energia e calcolato basato sull'equazione di Einstein. (Il nucleo è diviso in due nuclei figli) di fissione e fusione (due nuclei si fondono in un unico nucleo) sono i due principali tipi di reazioni nucleari.Fusione e fissione rilasciare quantità enormi di energia. La bomba atomica o bomba nucleare si basa sulla fissione, mentre una bomba all'idrogeno (l'arma più distruttiva mai creata dall'uomo) si basa sulla fusione.Altre reazioni nucleari sono decadimento (cioè quando il nucleo rilasciare una o più particelle e trasformare in un nucleo più piccolo) e reazione di cattura neutronica.
Fissione nucleare per generare elettricità
Reattori nucleari forniscono circa il 15 per cento di energia elettrica del mondo. Secondo l'Agenzia internazionale dell'energia atomica (AIEA), ci sono 440 reattori nucleari nel mondo a partire dal 2008. In alcuni paesi, centrali nucleari forniscono più del 50 per cento della domanda di energia elettrica, come Francia, Svezia, Finlandia e Giappone. Ci sono 104 reattori nucleari commerciali negli Stati Uniti.
Uranio come materiale di fissione
L'uranio è un elemento comune e può essere trovato in molti posti sulla terra. L'uranio esiste in natura come U-238 (99.3 per cento), U-235 (0,7 per cento) e U-234 in una quantità estremamente piccola. U-238 è molto stabile con un tempo di dimezzamento di 4,5 miliardi di anni. U-235 ha una proprietà molto desiderabile per materiale di fissione. Quando un nucleo di U-235 assorbe un neutrone, diventerà instabile e diviso in due figlie istantaneamente. Ancora più importante, una fissione del nucleo U-235 rilascia due o tre neutroni, che potrebbero colpire un altro nucleo di U-235 per un'altra reazione di fissione. Poiché alcuni dei neutroni di fissione può essere assorbita da altri materiale o la fuga, questa catena di reazioni si estinguerà se non c'è abbastanza U-235.Quando 1 kg di U-235 è completamente fissioned, può fornire fino a 20 trilioni jules, che equivale a 1.500 tonnellate di carbone.
Turbine a vapore in una centrale nucleare
L'uranio è fatto in barre di combustibile e collocato all'interno del nucleo del reattore. Le aste sono progettate e distribuite per garantire una distribuzione uniforme del calore all'interno del reattore. Poiché U-235 concentrazione nei minerali di uranio naturale è basso, l'uranio è spesso arricchito prima trasformato le barre di combustibile. Le barre di combustibile sono sommersi nel refrigerante, che in genere è acqua. Altri tipi di liquidi di raffreddamento reattore includono aria (CO2) e metallo liquido. Il liquido di raffreddamento è responsabile della rimozione del calore dalle barre di combustibile. La reazione può essere controllata tramite "barre di controllo," che possono essere inserite o estratta dal nucleo di regolare le reazioni a catena. Il calore può essere utilizzato per far bollire l'acqua direttamente, come in reattori ad acqua bollente (BWR) o per riscaldare il liquido refrigerante, che quindi può essere utilizzato per far bollire l'acqua attraverso uno scambiatore di calore.