Friday, 11 March 2022

The Future of Nuclear Energy: why nuclear energy is important to the future of mankind and a discussion on what we can do to make it safer.


It's 
impossible to quantify energy since it's so inexpensive. 
According to Luis Strauss, head of the Atomic Energy Commission, it was the promise of nuclear power in the 1950s. 
That promise has yet to be fulfilled, but with some great new technologies, it just may. 
"should it?" is the question. 
There isn't scarcity of energy. 
It's all over the place. 
Seriously, all mass is made up of energy. 

The key is to get proficient at it. 
When you burn coal, you release little amount of the energy trapped in its chemical bonds. 
This is simple and inexpensive, but the amount of energy produced per kilogram of coal is pitiful, and the amount of carbon dioxide discharged into the environment is much worse. 
The energy generated when matter and antimatter particles collide is on the other extreme of the spectrum. 
They destroy each other, releasing all of the energy held within. 

However, creating and storing antimatter in between broken chemical bonds is exceedingly challenging. 
We have nuclear energy as result of antimatter annihilation. 
The vast quantity of energy contained in the strong nuclear force that holds the nucleus together. 
That is how the Sun is fueled. 
When hydrogen nuclei are fused into helium, just 0.4 percent of their mass is liberated. 
But it's enough to keep the Sun going for another 10 billion years. 
The holy grail of energy generation is practical fusion power station, but it is still long way off. 
Fission is our sole possible form of nuclear energy till then. 
That is, particularly heavy nuclei are broken down into smaller, more stable components. 

Fission provides us the biggest bang for our buck when it comes to converting mass to energy. 
Regrettably, that thud might be physical. 
Nuclear energy might lead to the proliferation of radioactive weapons, as well as nuclear waste and the possibility of catastrophic accidents. 
This final one was depicted in horrifying detail in the latest Chernobyl disaster dramatization. 
Nuclear reactors are frightening because of the massive tragedies they may create. 

The fact is that much more people die from direct air pollution caused by coal- 
fired power plants
 than from nuclear reactor accidents. 
In reality, because to the traceable but entirely uncontained radioactive products of coal combustion, the radioactivity near coal- 
fired power statio
ns is also greater. 
The fact that nuclear power does not emit carbon emissions directly is, however, the most persuasive argument. 

Nuclear power may, in fact, be our greatest option for cutting carbon emissions and preventing climate change. 
Can we, however, do nuclear electricity in safe manner? 
There are some recent theories, such as the much- 
hyped Thorium Reactor
that suggest we might be able to do it. 
We'll need to study how nuclear reactors function before we can comprehend them. 

The same phenomenon is exploited by all fission reactors. 
When struck by single neutron, certain very massive nuclei, such as uranium and plutonium, can divide into smaller nuclei. 
When these nuclei break, energy and fast-
 moving neutrons a
re released. 
These additional neutrons can collide with adjacent nuclei, shattering them and releasing more neutrons. 
If there are enough of these heavy nuclei, or if the critical mass is exceeded, the neutrons released in each fission will induce at least one further fission. 

That's domino effect, or chain reaction. 
It's possible that each split nucleus will lead additional or other nuclei to split, resulting in runaway chain reaction. 
resulting in an energy release that is explosive 
That would be nuclear weapon. 
If you can control the process, make sure that each nucleus splitting only breaks one other nucleus on average. 
The reaction can then be managed. 
It is frequently created by boiling water to provide consistent quantity of heat that is used to power turbine. 

Uranium fuel, namely isotope 235, is used in the majority of commercial power plants. 
Uranium- 
235 is radioactive
 isotope with 92 protons and 143 neutrons. 
It is mostly uranium 238 with three additional neutr
ons, and makes up less than 1% of naturally occurring uranium. 
U- 
235 is helpful bec
ause it is extremely fissile, meaning it has high chance of intercepting and splitting stray neutron. 

In the presence of the fast- 
moving neutrons 
produced by its own fission, it is fissile. 
If those neutrons are first cooled to become so- 
called thermal neutro
ns, they become far more fissile. 


The 
more 
stable uranium 238, on the other hand, is only fissile to fast- 
moving neutrons and not
 at all to slow neutrons. 
In reality, slow- 
moving neutro
ns are significantly more likely to be absorbed. 
Taking use of uranium- 
235's high fis
sibility to these heat neutrons is the cheapest approach to accomplish commercial fission. 
Thermal fission in uranium can only be sustained if it is enriched by few percent. 
This raises the amount of U- 
235 in comparison 
to U- 
238, resulting in 
more neutrons being produced and fewer being absorbed. 
You must also delay those neutrons to the optimal speed for splitting U- 
235. 
Thermal reacto
rs employ moderator to do this. 
Plain old water is the most prevalent moderator. 

Because the mass of hydrogen nuclei in H2O is similar to that of neutrons, they absorb large amount of momentum in neutron collisions. 
That same water, by the way, may also be used as coolant. 
The heat is removed from the uranium fuel. 
Keeping meltdowns out of places where they're not required. 
function is to power turbine either directly or through secondary water loop. 
basically gave very rudimentary description of it. 

The light water thermal reactor's operating principles 
These are the most frequent since they are the most affordable, but let's speak about the issues. 
First, there's the issue of security. 
Since then, every significant disaster has involved thermal reactor. 
The water fled blocked hatch in Three Mile Island due to cooling failure, the water boiled in Chernobyl, raising the neutron count, and the water pumps in Fukushima were knocked off by tsunami. 

Water cooling is prone to interruption since it needs active effort to keep it running. 
The problems of the past have been addressed in modern light- 
water thermal
 reactors, and similar tragedies are extremely improbable. 
Unexpected failures, particularly due to human mistake, are still conceivable. 
Perma Simpson moments may strike even the most astute nuclear engineer. 
Using liquid metals or molten salts as coolant is one technique to get around the problem. 

They allow the system to run at far greater temperatures, boosting efficiency, and at much lower pressures than water, whereas water- 
cooled reactors
 require much higher pressures, which increase complexity, size, and the risk of explosion. 
The waste generated by typical contemporary reactor is perhaps the most serious disadvantage. 
They only use around 1% of the uranium mined from the ground, the U- 
235. 
By absorbing n
eutrons, some of the U- 
238 is transfor
med to fissile plutonium, but the majority of it is either unusable or changed to heavier non- 
fissile element
s. 

Transuranic actinides are what they're termed. 
On the periodic table's actinide series, elements heavier than uranium 
They are very radioactive, with half- 
lives measured in
 the tens of thousands of years. 
That means they're deadly across geological periods, and there's no spot on the planet where containment containers can be guaranteed to be safe from earthquakes, volcanic activity, or ultimate Ice Age glacier crushing. 

Attempting to burn all of the heavy nuclei as fuel might be one answer to this nightmare waste disposal problem. 
Using fast neutrons is one approach to do this. 
The neutrons in fast reactor are not slowed. 
That means U- 
238 can split wit
U- 
235 as well a
any other actinide formed by neutron absorption. 
fast reactor's waste products are fission products from significantly smaller nuclei than actinides. 
Some of them are extremely harmful, such as cesium 137, although their half- 
lives are measu
red in centuries rather than millennia. 
So, at the very least, secure storage is possibility. 

Because they do not require neutron moderator, fast neutron reactors can be smaller than their slower thermal counterparts. 
As result, they're perfect for things like submarines. 
The problem with these individuals is that they require far more enriched gasoline. 
The amount of U- 
235 in the reactor must 
be greater than 20%, which is many times larger than in thermal reactor. 
That's simply because the total fission rate per fast neutron is substantially lower than that of slow neutrons. 


Enrichment 
is costly, therefore when vast natural uranium reserves were discovered and fuel became affordable, commercial interests chose the thermal reactor, despite the fact that it wastes 99 percent of the fuel and leads to eons of looming environmental disaster. 
Fast reactors have the added benefit of being able to generate or breed their own fuel. 
Fast neutrons, on the other hand, have harder time keeping nuclei together. 
When they impact, they release more free neutrons than slow neutron does when it triggers fission. 
Typically, each split splits to neutrons. 

That implies you'll need one neutron to contribute to the fission chain reaction and at least one more to absorb by non- 
fissile element
 in order to convert it to fissile. 
"fertile." is the ingredient that can achieve this. 
Because uranium- 
238 may receive a
 neutron and be turned into plutonium- 
239, it is fertile. 
A
 reactor core that burns highly enriched uranium or plutonium is typical of breeder reactor. 
Surrounded by blanket of fertile material that cycles into the core when it becomes fissile, the core is surrounded by blanket of fertile material. 

Thermal and rapid reactors each have their own set of benefits and drawbacks. 
The waste from thermal reactor isn't fissile, but it may be bred into fissile material, which could lead to nuclear proliferation. 
In this approach, the final waste products of fast breeder reactor are not harmful. 
However, weapons-grade plutonium is among the intermediate products. 
Which you don't want to get into the wrong hands. 
By switching to completely new fuel, some of the advantages of both of these reactor designs can be realized.

That's the thorium reactor you're looking at. 
Thorium is an actinide that is two spaces lighter than uranium on the periodic table. 
It isn't fissile by nature. 
It is, nonetheless, fruitful. 
When neutron is absorbed, it decays into protactinium- 
233, which
 ultimately decays into uranium- 
233. 
And U- 
233 is fissile metal.   

Because it absorbs fewer neutrons, it is even better than U- 
235 and plutonium- 
2
39. 
This tran
slates to more efficient neutron economy. 
More crucially, even when split by slow-moving neutron, uranium-233 generates somewhat more than two neutrons on average each split. 
This indicates that in thermal reactor, fresh uranium- 
233 may be bred from thorium. 
fast reactor isn't required. 
There are several approaches to construct thorium reactor, but the liquid fluoride thorium reactor, or LFTR, is likely the most promising. 
Both thorium and uranium-  are bound with fluorine in this configuration and dissolved in molten beryllium or lithium fluoride fluoride solution. 

To keep the fission going and breed more uranium from thorium, uranium fission creates heat and neutrons. 
The uranium and thorium can be combined or separated using thorium blanket around the uranium core. 
In either scenario, the uranium- 
containing molten salt
 
It also carries heat from the core to secondary circuits, where it is eventually used to power turbines. 
Only in the reactor core can actual fusion take place. 
Because that's where the moderator slows the neutrons, increasing the chances of fission in this situation. 
The fluid moves via lattice of graphite tubes in the moderator. 

Because it slows neutrons without absorbing them, graphite is very useful. 
When the fluid is removed from the graphite, neutrons speed up, slowing fission. 
since it's in the shape of liquid 
The reactor's fuel can be swiftly emptied in an emergency. 
plug that melts at low temperature. 
The fuel drains to tank where fission is impossible if the core becomes too hot or if the electricity providing cooling fan goes out. 
Furthermore, if the tank is properly constructed, the liquid fuel becomes less fissile as the temperature rises. 
Because thorium becomes more good at absorbing neutrons at high temperatures, there aren't enough neutrons left to complete fission. 


This 
entire design is an excellent example of passive or walkaway safety, which means that even if every mechanical or human mechanism failed in the case of an emergency, the reactor would just shut down. 
Another attractive feature of the lifter and molten salt reactors in general is that they may be compact since they do not require massive structures to manage the high pressure water. 
Molten coolant reactors were initially developed for use in submarines and airplanes. 

But today, because of their compactness and flexibility, they might be plugged into the present electrical system to replace coal or natural gas facilities, or they could be used on lunar or martian community or spaceship. 
Pose might be the greatest danger if tiny thorium reactors become commonplace. 
They'd become more difficult to control and monitor. 
We'd want to make sure that the reactor architecture prevents the weaponizable U- 
233 from being acc
essed without great deal of work. 

Nuclear power might be viable answer to our pressing energy and climate problems. 
Is it necessary, or can we solve such issues with renewables such as wind and solar? 
presuming that battery technology has progressed significantly. 
I'm not sure what the solution is, and I'd want to hear your thoughts. 
What do know is that we are approaching major stumbling block in our evolution as technological species, one that may need all of our inventiveness. 

We should consider if the atom's strength is required to survive and prosper in the next technological stage, and whether it will propel humanity to bigger distances and futures in space- 
time. 
We discussed 
how black holes affect the galaxies in which they develop, frequently by killing them, in recent episode. 
Let's have look at what you've got to say. 
Steve observes that the black hole- 
killing star formati
on phenomenon appears to be negative feedback. 
Less gas equals less gas, and more gas equals more active black hole, which means greater outward radiation. 
suited for star formation or fueling black hole, similar to galaxy's thermostat. 
Steve, you've said it perfectly. 

Whether quasar jets are desired direction is exactly what Chuck Ritter's Dorf questions. 
In relation to the galaxy as whole, how does this change their impact? 
Quasars are full- 
fledged quasars.
 
In bowl- 
like elliptical galaxies, t
he most luminous of these accreting black holes, or active galactic nuclei, are often located. 
As result, orientation isn't as important as it is in spiral galaxy. 
Weaker active galactic nuclei, for example, prefer to exist in spiral galaxies, such as Seyfert galaxies, and their jets can point in any direction at right angles to the disk or even directly into the disk. 

When such jet is first launched, however, it has tendency to inflate out and scatter its energy across large portion of the galaxy. 
As result, orientation isn't as critical as it formerly was. 
Proghead777 wonders if frame dragging extends the gravitational impact of the center supermassive black hole. 
The answer is yes, but only for short distance. 
The fabric of space surrounding revolving, huge object gets dragged by frame dragging. 
The most evident impact of black hole is that it alters how near an object may circle the black hole in stable manner. 

If objects orbit in the same direction as the spin of black hole, they can be stable considerably closer to the black hole, but if they orbit in the opposite way, the stability limit is further out. 
black hole shadow, blank zone in the center of the accretion disk that relies on black hole spin, develops as result of this. 
We'll be able to measure that spin in one of two ways. 
However, this does not go beyond 10 or so times the black hole event horizon. 

Oppie wonders why NASA isn't devoting more resources to studying all of the planets in elliptical galaxies with western themes. 
Oppie, I'm not sure. 
I'm just not sure. 
It's most likely the same nefarious plot that led to Firefly's cancellation after only one season. 
Why are space cowboys so feared by the powers that be?

No comments:

Post a Comment

If You Have Any Doubts, please Let Me Know

Everything You've Ever Wanted to Know About Electricity: A guide around electronics and how to go about it. | Tech-blogging.com

This  is  a  tale  about  a  world  preoccupied  with  material  possessions.  It's  a  tale  about  a  broken  system.  We're  dest...