home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ HPAVC / HPAVC CD-ROM.iso / HOMEWORK.ZIP / NUKE-USA.TXT < prev    next >
Text File  |  1998-07-25  |  9KB  |  149 lines

  1. Date sent:        Sat, 27 Apr 1996 08:19:33 -0400
  2.  
  3.  
  4.  
  5. Nuclear Power 
  6.  
  7.  Over the past few years the increase in the use of energy all over the world has
  8. increased by incredibly huge amounts.  This means, that as the population continues to
  9. grow, the increase in energy usage will also continue to grow.  So scientist all over the
  10. world, are continuously searching for ways to produce the huge amount of energy required by
  11. the world.  Up until now, a large portion of the energy produced has been from fossil fuel
  12. such as oil and gas, that are non replaceable and are running out very quickly.  In fact,
  13. even with a world policy on the use of fossil fuels, the present increase in the use of
  14. energy, all the worlds coal, oil, gas, and uranium will be used up by the year 2023.  The
  15. fastest increase at the moment is in the use of nuclear power, And all known uranium
  16. reserves would be exhausted by the year 2000.      
  17.  
  18.  
  19.  This graph shows the consumption of world energy sources
  20.  Nuclear energy actually refers to the energy consumed or produced in changing
  21. the composition of the atomic nucleus.  The force that arms the atomic bomb and
  22. hydrogen bomb and other nuclear weapons, nuclear energy also powers electricity-
  23. generating plants in countries throughout the world.  It is seen by many as the source of
  24. inexpensive, clean power;  but, because of the hazardous radiation emitted in producing that
  25. power and the radioactivity of the materials used, others feel that it may not be a viable
  26. energy alternative to the use of fossil fuels or solar energy. 
  27.  
  28.  
  29. The following text discusses the science involved in the release of nuclear energy, and the
  30. use of that science by the industries that produce electric power. 
  31.  
  32. Scientific Definitions
  33.  The processes that change the state or composition of matter are inevitably
  34. accompanied by the consumption or production of energy.  Common processes such as
  35. combustion produce energy by the chemical rearrangement of atoms or molecules.  For
  36. example, the combustion of methane (natural gas) is represented by the chemical
  37. reaction 
  38.  
  39. CH(4) + 2O(2) = CO(2) + 2H(2)O + energy 
  40.  
  41.  For this example the energy release is 8 electron volts (ev). The electron volt is a
  42. unit of energy used by nuclear physicists and represents the gain in kinetic energy when an
  43. electron is accelerated through a potential drop of one volt. 
  44.  
  45.  The most well-known nuclear reaction is fission, in which a heavy nucleus
  46. combines with a neutron and separates into two other, lighter nuclei.  A typical fission
  47. reaction involving uranium-235 is; 
  48.  
  49. 92 U235 + 1 neutron = 38 Sr96 + 54 XE138 + 2 neutrons+energy 
  50. where the energy release is about 200 million electron volts (meV), a factor of 25 million
  51. greater than the combustion reaction of methane. 
  52.  
  53.  Another important nuclear reaction is fusion, in which two light elements
  54. combine to form a heavier atom.  An important fusion reaction is ;
  55.  
  56. 1 H(2) + 1 H(3) = 2 He(4) + 1 neutron + energy 
  57.  
  58. where the energy release of the reaction is 18 million eV. 
  59.  
  60.  Nuclear power plants harness the enormous energy releases from nuclear
  61. reactions for large-scale energy production.  In a modern coal plant the combustion of
  62. one pound of coal produces about 1 kilowatt hour (kWh) of electric energy.  The
  63. fissioning of one pound of uranium in a modern nuclear power plant produces about 3
  64. million kWh of electric energy.  It is the incredible energy density (energy per unit mass)
  65. that makes nuclear energy sources of such interest. 
  66.  
  67. At present, only the fission process is used in the commercial production of energy,
  68. usually to make electricity, but also occasionally to produce steam for district heating or
  69. other industrial applications.  Fusion research has not yet produced a feasible power
  70. production technology. 
  71.  
  72.  
  73.  
  74.  
  75. Advantages and Disadvantages
  76. Advantages
  77.  -Cheapest form of power to date
  78.  -Lots of power produced
  79.  -Renewable
  80.  -Runs for a long time
  81.  -No air pollution
  82.  -Fairly low risk of radioactivity
  83.  -Fairly safe
  84. Disadvantages
  85.  -Radioactive waste
  86.  -Small chance of radiation
  87.  -Increased risk of cancer
  88.  -Radiation is hard to detect
  89.  -Some chance of meltdown
  90.  -Many people against it due to previous disasters
  91.  -Expensive to set up
  92.  -Large amounts of space needed to occupy the reactor
  93.  -Chance of large scale disasters
  94. Chernobyl
  95.  The Chernobyl nuclear power plant, about 130 km north of Kiev, in Ukraine, was
  96. the site of the world's worst nuclear-reactor disaster on April 26, 1986, when the plant's
  97. No. 4 reactor exploded. The accident occurred while an experiment was being conducted with
  98. the graphite-moderated reactor running but its emergency water-cooling system turned off. A
  99. series of miscalculations permitted neutron build up in one area of the core, where the
  100. nuclear reaction suddenly went out of control. The power surge shattered the fuel. This and
  101. a second, steam-induced explosion blew the lid off the reactor, whose containment structure
  102. was not designed for such pressures. A third, chemical explosion followed, and scattered
  103. fragments caused further local fires. 
  104.  The disaster killed 31 persons immediately or shortly thereafter and caused the
  105. hospitalization of about 500 others. Over the next few days, persons living within 30 km of
  106. the site were evacuated. The force of the explosion and fire carried much of the
  107. radioactivity away from the site to relatively high altitudes, where it spread across the
  108. Northern Hemisphere. The heaviest fallout descended on the western Soviet Union and portions
  109. of Europe, where preventive steps were taken by several nations to protect food supplies.
  110. Data on worldwide effects of this fallout remain inconclusive. 
  111.  
  112.  Although heavily contaminated soil and trees were removed from the 30-km (19-
  113. mi) zone near the power plant, authorities acknowledged in 1990 that several million
  114. persons were still living on contaminated ground. The incidences of thyroid cancer,
  115. leukemia, and other radiation-related illnesses are higher than normal among this
  116. population. At the plant itself, reactor No. 4 was entombed in concrete. Two of the three
  117. remaining reactors continued in operation, but a series of accidents at Chernobyl persuaded
  118. Ukraine's parliament in 1991 to press for a complete shutdown--an unlikely event until
  119. another source of power for the region is developed. Three Mile Island
  120.  The most serious U.S. commercial reactor failure occurred on Mar. 28, 1979, at
  121. the Three Mile Island (TMI) reactor near Harrisburg, Pa.  The TMI-2 accident began as a
  122. small break in which a valve stuck open, allowing coolant to escape from the vessel.  The
  123. emergency core cooling system (ECCS) operated as designed and provided makeup water for the
  124. core. Unfortunately, the operators misinterpreted the information available to them in the
  125. control room and shut off the ECCS for several hours.  The decay heat from the core boiled
  126. off the available water in the vessel, and without adequate cooling, the cladding and fuel
  127. started to melt.  Before the operators resumed the flow of emergency coolant, a sizeable
  128. portion of the core, about one-half to one-third, melted. The molten fuel and cladding
  129. dropped into the bottom of the vessel, which was full of water.  This water was adequate to
  130. quench the molten material.  The vessel itself maintained its integrity and kept all of the
  131. debris contained. 
  132.  
  133.  A sizable amount of gaseous fission products escaped from the vessel through the
  134. open valve into the containment building. The containment functioned as the ultimate
  135. barrier and prevented a release into the local environment.  The small amount of activity
  136. that did escape was carried by coolant water that leaked out the valve into the containment
  137. and then overflowed into an auxiliary building where the gases leaked into the environment. 
  138. The releases were almost entirely noble gases (such as xenon), which are chemically inert
  139. and not retained within the human body.  The health effects of the accident proved to be
  140. quite small, and virtually undetectable against the normal incidence of background
  141. radiation. Our Evaluation of Nuclear Energy
  142.  After taking a careful look at all the different kinds of options of energy
  143. production, we both have decided that despite the chances of radiation leakage, and
  144. nuclear meltdown, that nuclear is power is the key to the worlds energy problem,
  145. although a fusion reactor would be far the superior to the current fission ones, as there is
  146. almost no waste given off.   Seeing as now scientist are finding ways to cut the amount of
  147. uranium needed, this should mean that there will probably be plenty of uranium around, and
  148. that it will take a while to run out.    
  149.