03 Πυρηνική Σύντηξη και Σχάση
Έννοιες μικροαντιδραστήρων όπως αυτή της εταιρείας HolosGen θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε διάφορες καταστάσεις για την παροχή ενέργειας χωρίς εκπομπές. / Η εικόνα είναι ευγενική προσφορά του HolosGen
Πυρηνική Σύντηξη
Θεωρητικά υπάρχει η πυρηνική σύντηξη στην οποία ισότοπα υδρογόνου το Δευτέριο (το οποίο εξάγεται από αλμυρό νερό) και το Τρίτιο (δημιουργείται επίσης κατά την αντίδραση σύντηξης) τροφοδοτούνται στον αντιδραστήρα και συμπιέζονται / αναγκάζονται να συγχωνευθούν, δημιουργώντας θεωρητικά 4 φορές περισσότερη θερμική ενέργεια από τη σχάση. Δυστυχώς, μέχρι στιγμής, δεν έχει υπάρξει αντιδραστήρας πυρηνικής σύντηξης που να είναι καθαρά θετικός, δηλαδή να δημιουργεί περισσότερη ισχύ από όση δίνεται για να ξεκινήσει. Καθώς η πυρηνική σύντηξη δεν είναι ακόμη διαθέσιμη και επομένως δεν μπορούμε να γνωρίζουμε πόσο επεκτάσιμη θα είναι, θα μιλήσουμε για την πυρηνική σχάση.
Πυρηνική Σχάση
Στη σχάση, τα νετρόνια εκτοξεύονται σε ασταθές ουράνιο-235 για να το διασπάσουν και να ξεκινήσουν μια αλυσιδωτή αντίδραση εκρήξεων ατόμων για να δημιουργήσουν θερμότητα που λειτουργεί με ατμοστρόβιλους. Ωστόσο, οι παραδοσιακοί αντιδραστήρες σχάσης είναι ακριβοί και χρειάζονται πολύ χρόνο για να κατασκευαστούν. Τείνουν να κοστίζουν 11-15 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ για την κατασκευή τους, καταλαμβάνουν πολύ χώρο από περίπου 4,2 km² και πάνω, απαιτούν πολύ νερό για ψύξη και συνήθως τοποθετούνται σε μεγάλες αποστάσεις από τον πολιτισμό για λόγους ασφαλείας (άρα χρειάζονται ακριβές υποδομές για τη σύνδεσή τους στο δίκτυο). Μπορούν να χρειαστούν έως και 10+ χρόνια για την κατασκευή λόγω καθυστερήσεων δόμησης (λόγω της πολυπλοκότητάς τους), αναθεωρήσεων σχεδιασμού και αλλαγών στο πολιτικό τοπίο.
Ο πρώτος σταθμός πυρηνικής σχάσης ολοκληρώθηκε στα μέσα έως τα τέλη της δεκαετίας του 1950. Οι παραδοσιακοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής σχάσης μπορούν να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια που κυμαίνεται από 100 MW έως και 1600 MW ή 1,6 GW ισχύος. Αποτελούσαν το κυρίαρχο μέγεθος της ισχύος σχάσης από τότε που κατασκευάστηκαν για πρώτη φορά. Ωστόσο, πρόσφατα έχει γίνει αρκετή έρευνα στους Μικρούς Αρθρωτούς Αντιδραστήρες / Smaller Modular Reactors (SMR) που προορίζονται να κλιμακωθούν σύμφωνα με τις ανάγκες μιας περιοχής. Τα SMR ορίζονται ότι παράγουν έως 300 MW ή λιγότερο. Ένα που αναπτύχθηκε από τη Nuscale έχει ύψος 22 μέτρα και μπορεί να παράγει 50-77 MW. Ωστόσο, έως και 12 από αυτά μπορούν να συνδεθούν, για να δημιοθργήσουν μία συστοιχία πού θα μπορούσε να δώσει ισχύ εξόδου έως και 600-924 MW.
Υπάρχουν άλλες δύο κατηγορίες που αναπτύσσονται επί του παρόντος VSMR (Πολύ μικροί αρθρωτοί αντιδραστήρες) έως 50 MW και mSMR (micro Small Modular Reactors μικρό Μικρούς Αρθρωτούς Αντιδραστήρες) έως 1,5MW.
Υπάρχουν δύο τύποι αντιδραστήρων σχάσης Θερμικοί Αντιδραστήρες / Thermal Reactors και Γρήγοροι Αντιδραστήρες / Fast Reactors. Οι θερμικοί αντιδραστήρες χρειάζονται ένα ρευστό μετριασμού (νερό ή λιωμένο αλάτι) για να επιβραδύνει τα νετρόνια προκειμένου να αυξηθεί η πιθανότητα σύγκρουσής τους και να δημιουργηθεί ενέργεια. Στους Fast Reactors το πρόβλημα του να συγκρουστούν τα νετρονία μεταξύ τους επιλύεται με την προσθήκη περισσότερου εμπλουτισμένου καυσίμου στο μείγμα του οποίου τα επιπλέον νετρόνια έχουν μεγαλύτερη πιθανότητα σύγκρουσης, ξεκινώντας έτσι την πυρηνική αντίδραση. Αυτοί οι Γρήγοροι Αντιδραστήρες έχουν το πρόσθετο πλεονέκτημα της χρήσης πυρηνικών αποβλήτων.