Atomen zijn de kleine deeltjes waaruit blijkt dat alle materie in het universum bestaat. De energie van een atoom wordt geconcentreerd in zijn kern. Het is de kracht die de componenten van de kern bij elkaar houden. In de atoomkern zit een grote hoeveelheid energie opgeslagen. Om bijvoorbeeld in elektriciteit te worden opgeheven, moet het beveiliging worden vrijgemaakt. Dit gebeurt tijdens het splijten van atoomkernen.
Van kernenergie tot elektriciteit
In een kernreactor, of een kerncentrale, wordt kernenergie geproduceerd. In individuele elementen van dit systeem worden de splijtingsprocessen van atoomkernen uitgevoerd. De brandstof die voor dit doel wordt gebruikt, is meestal een isotoop van radioactief uranium, 235 U. In een kernreactor worden uraniumkernen gedwongen te vervallen, waarbij kleine deeltjes vrijkomen die splijtingsproducten worden genoemd. In een kernreactor botsen ze met andere uraniumisotopen, waardoor een kettingreactie verdwijnt. Tijdens het proces komt er veel warmte vrij in een kernreactor. Het wordt zeker naar een koelmiddel. Dit is zelden water, dat wordt opgewarmd door de warmte ontvangen. Het resultaat is stoom die turbines van een aangedreven turbogenerator. Zo wordt kernenergie opgenomen in elektriciteit, wat tegenwoordig de belangrijkste toepassing van kernenergie is.
Kernenergie gebruiken om waterstof te produceren
Waterstof wordt gezien als de brandstof van de toekomst. Het heeft aangetoond dat de energie die vrijkomt bij het splijten van de kernen van radioactieve elementen met succes kan worden gebruikt om dit waardevolle molecuul te verkrijgen. Het overgrote deel ervan wordt geproduceerd uit aardgas in het stoomreformingproces . Het concept van het gebruik van kernenergie om waterstof te produceren gaat ervan uit dat de warmte die in de reactoren wordt gegenereerd, wordt gegarandeerd aan de verwerking van aardgas door middel van stoomreforming. Deze aanpak kan echter grote hoeveelheden koolstofdioxide genereren, die vrijkomen in de atmosfeer. Daarom worden andere methoden, zoals elektrolyse , verbeterd. Waterstof wordt verkregen in het proces van elektrolyse van water. Met deze methode worden slechts kleine hoeveelheden H 2 geproduceerd. Het is mogelijk om elektrolytische cellen aan te sluiten op kerncentrales om op een emissiearme manier waterstof te verkrijgen. Onderliggende oplossingen bevinden zich nog in de testfase. De opgenomen warmte en elektriciteit zouden uit kernenergie kunnen worden gehaald. Sommige onderzoeken onderzoeken zich naar de productie van waterstof uit water, met behulp van de thermochemische methode.
Kernenergie als voortstuwingsbron
Door het gebruik van gesplijtstof kan veel meer energie worden gewonnen in vergelijking met universele bronnen. Kernenergie wordt al tientallen jaren gebruikt als voortstuwingsbron voor schepen en ruimtevaartuigen. In vliegtuigen is het idee van nucleaire voortstuwing nog niet volledig onderbouwd. Hoge risico’s verbonden aan het gebruik van kernenergie in vliegtuigen voorkomen de implementatie van nucleaire voortstuwing. Bij auto’s is de situatie vergelijkbaar. Over het idee van nucleaire aandrijving in personenauto’s wordt lang nagedacht. Het plaatsen van een kernreactor, die de voortstuwingsbron zal zijn, in een voertuig brengt echter een enorm risico met zich mee. Zo’n reactor zou een neutronengenerator zijn. Het zijn zeer doordringende deeltjes ioniserende straling. Neutronen zouden niet alleen een vergelijkbare vorm kunnen zijn voor de mensen in het voertuig, maar ook voor degenen in de omgeving. Veiligheid en andere ontwerpproblemen zorgen ervoor dat nucleaire voortstuwing momenteel buitengewoon moeilijk te implementeren is in personenauto’s. In 1946 begon de bouw van de eerste Amerikaanse onderzeeër met kernenergie. Dit idee bleek een groot succes. Soortgelijke oplossingen werden vervolgens gebruikt in de Sovjet-ijsbreker "Arktika". tijdelijk gebruikt een vertrouwd deel van de civiele en militaire schepen kernenergie als voortstuwingsbron.
Kernenergie in de geneeskunde
De momenteel uitgevoerde diagnostiek en therapieën van verschillende ziekten met behulp van kernenergie geven hoop op een conclusie gebruik ervan in de toekomst. Er wordt onderzoek gedaan naar het gebruik ervan om ook de effecten van verschillende aandoeningen te delen. Een voorbeeld van het gebruik van kernenergie in de geneeskunde kan röntgendiagnostiek zijn, waarbij de door de röntgenbuis geproduceerde straling wordt bevestigd, een gedeeltelijke absorptie door het lichaam van de patiënt. De gebruikte röntgenapparaten maken het mogelijk om foto’s te maken van bijvoorbeeld een borstkas of een schedel. Kernenergie wordt ook gebruikt bij de productie van veel medicijnen, in balneologie (bv. therapeutische baden) en bij de sterilisatie van medische en laboratoriumapparatuur.
Andere toepassingen van kernenergie
- De verschijnselen van radioactief verval hebben een brede toepassing gevonden bij de productie van krachtige energiebatterijen.
- In de ruimtewetenschap wordt kernenergie gebruikt om ruimtesondes voort te stuwen die zijn ontworpen om het zonnestelsel te verkennen.
- In wetenschappelijk onderzoek maakt de datering van onherkenbaarheid en paleontologische opgravingen mogelijk.
- Kernenergie wordt gebruikt bij de ontzilting van water. Deze methode is vooral van belang in landen met schaarse drinkwatervoorraden.
- Het wordt ook gebruikt om vervuiling in rivieren of meren op te sporen.
