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核能发电 阻止全球变暖

来源:果壳网 2014-01-13 09:34:45
内容摘要: 美国核能发电不但能消除核战的威胁,还能应对另一大世界问题:气候变化。核能发电产生的二氧化碳更少。

  在本月早些时候,大西洋导航者号(Atlantic Navigator)货轮驶抵美国巴尔的摩港。导航者号上载有苏联在冷战时期制造的一批核武器。在过去20年间,有19000个俄罗斯核弹头经过拆卸处理,运往美国,在核反应堆中发电。事实上,在这20年里,为美国100座核反应堆供能的铀燃料中,有超过一半来自这个核武器再利用计划。

  美国核能发电不但能消除核战的威胁,还能应对另一大世界问题:气候变化。核能发电产生的二氧化碳更少。根据美国哥伦比亚大学气象学家詹姆斯·汉森(James Hansen)的分析,核能发电虽然在美国发电总量中只占20%,但是却减少了640亿公吨的温室气体排放。核能发电也不会像燃烧煤炭的火电厂一样烟雾滚滚,造成其他空气污染,可能也因此拯救了180万条生命。

  因此,汉森和前能源局局长朱棣文(Steven Chu)认为,核能发电技术,是我们抵御灾难性气候变化的关键。汉森在12月3日告诉记者:“我们不能把所有化石燃料都烧了。”但是我们也要知道,只要化石燃料还是最廉价的能源,人类就仍会拿它来燃烧发电。“煤炭燃烧产生的温室气体,在全球排放量中几乎占了一半。如果我们能把这些火电站换成现代安全的核反应堆,我们很快就能减少污染。”

  他还握有证据:历史上温室气体排放量出现的最大下滑,发生于上世纪七八十年代的法国。当时法国正逐步由燃烧化石燃料发电过渡到核反应发电,每年都能减少大约2%的温室气体排放。汉森及同事在国际期刊《PLoS One》撰文预测,全球变暖污染物的排放量每年至少应减少6%,我们才能阻止“危险的”气候变化。汉森的同事(也是论文合作者),哥伦比亚大学地球研究所所长杰弗里·萨克斯(Jeffrey Sachs)补充道:“从全球范围来看,除了使用核能之外,我们不知道还有什么方法能达成这一目标。”

  现在我们面临的唯一问题是:我们的核反应堆还不够多。

  核能引领未来

  中国在建设新型核反应堆上已占据世界领先地位。根据世界核能协会(World Nuclear Association)的统计,目前在中国全境有29座核反应堆正在建设之中,还有59座已经提交方案。中国建设的核反应堆,还不仅仅局限在一般的那种使用水和铀燃料棒的反应堆,还包括最初由加拿大设计的重水反应堆,以及尚处于测试阶段的小型快速反应堆。

  但我们也要知道,就算中国准备建设的所有核电站都能顺利完工,该国仍有50%的电能要通过烧煤获得。而且在核电站建成之后,中国全部核反应堆最多能提供的电能总量,和美国现役的核电站提供的电能总量其实相差不大。另外,核电站在建设过程中也少不了要用钢铁和水泥,还有制造核燃料必须的浓缩铀(或者如“兆吨换兆瓦”计划那样,将核武器的高浓铀转化成低浓铀,用于核能发电)——这些材料在其本身的制造过程中,都会产生温室气体。根据美国能源部国家可再生能源实验室的说法,这相当于在核电站服役期间,它每生产一千瓦时电能,就会排放大约相当于12克二氧化碳的温室气体——和风能漩涡发电机一样(它在建设过程中也要用到钢铁、塑料、稀土等材料),比太阳能光伏板略少。

  核能发电造成的污染和风能相当。

  但在世界其他地方,核能发电产业已逐渐萎缩。在2011年地震和海啸导致日本福岛第一核电站发生核泄漏之后,日本就再没启用核电站。那一悲剧事件也在世界其他地区掀起舆论巨浪。德国计划终止核能发电;就连法国政府也宣布,该国计划减少核反应堆的数量。美国即将建成5个新的核反应堆,来代替4个年事已高、在今年退役的反应堆。但其他旧反应堆也被纷纷关闭,比如新泽西州的奥伊斯特河核电站(Oyster Creek)和佛蒙特州的扬基核电站(Yankee)。所以美国现役核反应堆的数量其实也在减少。

  其中一个很大的原因是财政压力。建设大型核反应堆,需要花费大把金钱,来保证其安全性和可靠性。比如说,美国如果想把核能发电提供的电量提升到其发电总量的四分之一,就需要再建设1000座新型核反应堆(增设,或者替换旧反应堆)。从现在的物价来看,要在乔治亚州建设两座AP-1000型反应,需要投资7万亿美元——虽然因为工程浩大,总价可能有所下调,但仍无疑是个相当可观的数目。

  解决方法之一,是建设所谓“模块化设计”的小型核反应堆。田纳西流域管理局(The Tennessee Valley Authority)希望能在田纳西克林奇河核电站(Clinch River)建设一个这样的反应堆,以此来推动小型核反应堆的发展。美国政府曾试图在克林奇河核电站建设自己的商用快速反应堆,可惜以失败告终。

  那个未能完工的增殖反应堆,是美国已告结束的新型反应堆研发计划留下的遗产。同类反应堆还包括“实验性增殖反应堆”(Experimental Breeder Reactor XBR),它在爱达荷州成功运转了将近30年。汉森说:“美国政府在十几二十年前居然叫停了尖端核能发电研发计划,这真是令人扼腕。但现在我们又到了追求进步的时候,中国和其他国家都在寻求烧煤之外的发电方式。”

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