Ho riflettuto sul fatto che vogliamo il nucleare a lungo termine (rispetto alle energie rinnovabili come eolica, solare e idroelettrica).C'è una certa quantità di calore (energia) che entra nel nostro pianeta e lo lascia.I gas serra riducono la quantità in uscita, provocando il riscaldamento del pianeta.L'energia nucleare aumenta l'input perché è energia che non verrebbe rilasciata qui senza di noi.Ma la domanda da porsi è qual è il significato dell'apporto energetico dall'energia nucleare.Supponiamo, ad esempio, che la società futura diventi completamente alimentata dai reattori a fusione, l'input energetico da questi reattori sarebbe di circa $ 10 ^ {22} $ joule / anno (circa 20 volte il consumo mondiale di energia nel 2013).Possiamo confrontarlo con l'energia totale immessa dal sole, che è $ 10 ^ {25} $ joule / anno.Da questi numeri, l'input dal nucleare sarebbe circa lo 0,1% dell'input solare totale.È sufficiente per disturbare l'equilibrio energetico del nostro pianeta e peggiorare i sintomi del riscaldamento globale?
Esiste un equilibrio tra l'apporto di calore e la radiazione dispersa nello spazio.Per mantenere questo equilibrio, se aumenti l'input dello 0,1%, devi fare lo stesso con l'output.Approssimando la terra come un corpo nero, l'energia che irradia è proporzionale alla quarta potenza della temperatura.Quindi la temperatura dovrebbe aumentare dello 0,025%.È meno di un decimo di grado, il che non sembra molto significativo.
La risposta è "No" ed ecco la spiegazione qualitativa. L'effetto serra non riguarda l'immissione di energia extra sulla superficie terrestre, né la riduzione della produzione termica. Si tratta di upwelling.
Nel modello di corpo nero statico, senza oceano: considera e sensore nello spazio profondo guardando indietro al corpo nero della Terra che si irradia nell'infrarosso: non vede la superficie, vede 1- profondità ottica profondità nell'atmosfera, ed è quel pezzo di atmosfera che è alla corretta temperatura del corpo nero per bilanciare l'apporto di energia. Man mano che penetri più profondità ottiche nell'atmosfera, diventa più calda, fino alla superficie, dove è più calda.
Quindi la superficie è più calda, irradia in modo isotropico, con il trasferimento di energia alle regioni più fredde sopra, che fanno lo stesso, e così via. I processi sono indicati come upwelling e trasferimento radiativo.
L'aggiunta di gas serra aumenta l'ottica dell'atmosfera, aumentando così la temperatura superficiale senza modificare l'ingresso o l'uscita di energia.
Secondo questa fonte, l'irradiazione solare totale della Terra varia, piuttosto convenientemente, di circa lo 0,1% su cicli solari di dieci anni. Poiché il clima è molto difficile da prevedere con precisione, sfortunatamente non riesco a trovare un consenso diffuso su quanto questo influenzi il clima (anche se non sono uno scienziato del clima, quindi potrebbe benissimo essercene uno che una ricerca rapida non produce). Tuttavia, sembra probabile che questi cicli solari siano durati molto più a lungo di quanto il cambiamento climatico causato dall'uomo sia stato un problema. Quindi, a prima vista, direi che un aumento dello 0,1% dell'apporto di calore alla Terra non sarebbe un problema troppo grande.
MODIFICA: Per rispondere alla preoccupazione dell'OP che i cicli coinvolti nel ciclo solare hanno vita troppo breve per fare una previsione valida, sono andato nella tana del coniglio della scienza del clima e ho imparato a conoscere i cicli di Milankovitch. In sostanza, l'obliquità dell'asse terrestre, la sua precessione e l'eccentricità dell'orbita terrestre attorno al sole variano in cicli lunghi (decine di kYr). Tuttavia, solo l'eccentricità cambia effettivamente l'insolazione annuale totale della Terra, secondo questa fonte, di circa lo 0,167%.
Quindi, ora abbiamo un ciclo di insolazione molto longevo con cui possiamo confrontare e ottenere (si spera) risultati più accurati. Lo stesso pdf confronta utilmente una trasformata di Fourier di breve durata della temperatura globale media con gli STFT di altri dati, vale a dire obliquità, eccentricità, precessione e insolazione a 65 N in luglio.
Nel pdf mostrano che lo STFT dell'eccentricità coincide infatti con quello della temperatura per certe frequenze. Quindi, si potrebbe essere tentati di concludere che la variazione dello 0,167% dell'insolazione totale causata dall'eccentricità è stata responsabile delle fluttuazioni di $ 12 ^ \ circ $ C della temperatura media oltre 800 kYr, che è certamente una quantità preoccupante! Tuttavia, ci sono molti altri fattori in gioco, poiché l'obliquità mostra anche una forte correlazione con la temperatura anche se non influisce sull'insolazione globale, così come l'insolazione a 65N a luglio. Ovviamente, tutto questo deriva dal fatto che il clima della Terra è molto caotico e interconnesso. Ad esempio, è più probabile che un'insolazione inferiore a 65 N produca ghiaccio rispetto a latitudini inferiori, il che porta a un albedo più elevato e a tutta una serie di altri effetti a cascata.
Il risultato è che è piuttosto difficile sapere in modo definitivo cosa accadrebbe se gli esseri umani scaricassero uno 0,1% aggiuntivo del calore totale nell'ambiente senza farlo effettivamente. Tuttavia, ci are processi naturali che cambiano il calore scaricato nell'ambiente in quantità comparabili, quindi non è completely senza precedenti (sebbene le scale temporali coinvolte siano ovviamente molto diverse). Penso che sia anche importante sottolineare che 20 volte il consumo di energia nel 2013 è una stima molto estrema, quindi gli effetti della vita reale sarebbero probabilmente significativamente più lievi di quanto questo post li faccia apparire.
Il nucleare ammonta a = 0,005 W / m2, la maggior parte non è termica, è leggera, frigoriferi e azionamenti meccanici.
Un cambio di CO2 da 280 ppmv a 410 ppmv intrappola circa 2 W / m2.
L'effetto serra è 1000-2000 volte più caldo per il pianeta rispetto al nucleare. L'efficienza termica di una centrale nucleare convenzionale è intorno al 33%, quella delle turbine a gas è del 60%. L'efficienza di decadimento dei rifiuti è quasi zero.
Nelle scienze ambientali, misurano i sistemi economici globali di energia e chimica:
Tutto il nucleare prima di Fukushima ha fatto 2500.000 GW / h. è l'11% del fabbisogno energetico umano.
la terra ha 510,1 milioni di KM2, mult per 1 min per avere il numero in metri.
2500.000.000.000 Wh / 510.000.000.000.000 m2 = 2500 / 510.000 = 0,005 W / m2
il sole ci fornisce 10.000 volte più di tutta l'energia che produciamo e la nostra energia viene utilizzata principalmente per azionamenti di macchine, TV, comunicazioni e illuminazione.
Gli altri hanno fornito il fattore più rilevante dell'equazione, ovvero i gas a effetto serra.
Perché l'energia nucleare degli elementi instabili non si trasformerebbe in calore senza che noi la reagiamo a catena e la usiamo prima per l'elettricità?
Gli isotopi radioattivi emettono anche calore spontaneamente mentre decadono in elementi più stabili in modo naturale.
Sarebbe interessante vedere una stima di quanta energia è generata dal decadimento radioattivo spontaneo da tutti gli elementi dell'intera terra come sistema.Sarei molto sorpreso se la nostra produzione nucleare fosse vicino alla quantità totale di energia di tutti gli atomi in decomposizione nella crosta terrestre e nei nuclei, (ma non ho alcuna fonte per questo).
Tutte le altre fonti di energia conosciute, tra cui l'energia solare ed eolica, producono nel pianeta calore aggiuntivo di scarto che altrimenti andrebbe perso.Tutti i bisogni energetici umani aggiungono quantità minime di energia - il nucleare non è speciale.