核能發電，阻止全球變暖

David+Biello　伏維閣主

核能發電雖然在美國發電總量中只占20%，但是卻減少了640億公噸的溫室氣體排放。核能發電也不會像燃燒煤炭的火電廠一樣煙霧滾滾，造成其他空氣污染，可能也因此拯救了180萬條生命。

在一月早些時候，大西洋導航者號（Atlantic Navigator）貨輪駛抵美國巴爾的摩港。導航者號上載有前蘇聯在“冷戰”時期制造的一批核武器。在過去20年間，有19000個俄羅斯核彈頭經過拆卸處理，運往美國，在核反應堆中發電。事實上，在這20年里，為美國100座核反應堆供能的鈾燃料中，有超過一半來自這個核武器再利用計劃。

美國核能發電不但能消除核戰的威脅，還能應對另一大世界問題：氣候變化。核能發電產生的二氧化碳更少。根據美國哥倫比亞大學氣象學家詹姆斯·漢森（James Hansen）的分析，核能發電雖然在美國發電總量中只占20%，但是卻減少了640億公噸的溫室氣體排放。核能發電也不會像燃燒煤炭的火電廠一樣煙霧滾滾，造成其他空氣污染，可能也因此拯救了180萬條生命。

因此，漢森和前能源局局長朱棣文（Steven Chu）認為，核能發電技術，是我們抵御災難性氣候變化的關鍵。漢森在12月3日告訴記者：“我們不能把所有化石燃料都燒了。”但是我們也要知道，只要化石燃料還是最廉價的能源，人類就仍會拿它來燃燒發電。“煤炭燃燒產生的溫室氣體，在全球排放量中幾乎占了一半。如果我們能把這些火電站換成現代安全的核反應堆，我們很快就能減少污染。”

他還握有證據：歷史上溫室氣體排放量出現的最大下滑，發生于20世紀七八十年代的法國。當時法國正逐步由燃燒化石燃料發電過渡到核反應堆發電，每年都能減少大約2%的溫室氣體排放。漢森及同事在國際期刊PLoS One撰文預測，全球變暖污染物的排放量每年至少應減少6%，我們才能阻止“危險的”氣候變化。漢森的同事（也是論文合作者），哥倫比亞大學地球研究所所長杰弗里·薩克斯（Jeffrey Sachs）補充道：“從全球范圍來看，除了使用核能之外，我們不知道還有什么方法能達成這一目標。”

現在我們面臨的唯一問題是：我們的核反應堆還不夠多。

核能引領未來

中國在建設新型核反應堆上已占據世界領先地位。根據世界核能協會（World Nuclear Association）的統計，目前在中國全境有29座核反應堆正在建設之中，還有59座已經提交方案。中國建設的核反應堆，還不僅僅局限在一般的那種使用水和鈾燃料棒的反應堆，還包括最初由加拿大設計的重水反應堆以及尚處于測試階段的小型快速反應堆。

但我們也要知道，就算中國準備建設的所有核電站都能順利完工，中國仍有50%的電能要通過燒煤獲得。而且在核電站建成之后，中國全部核反應堆最多能提供的電能總量，和美國現役的核電站提供的電能總量其實相差不大。另外，核電站在建設過程中也少不了要用鋼鐵和水泥，還有制造核燃料必需的濃縮鈾（或者如“兆噸換兆瓦”計劃那樣，將核武器的高濃鈾轉化成低濃鈾，用于核能發電）——這些材料在其本身的制造過程中，都會產生溫室氣體。根據美國能源部國家可再生能源實驗室的說法，這相當于在核電站服役期間，它每生產一千瓦時電能，就會排放大約相當于12克二氧化碳的溫室氣體——和風能漩渦發電機一樣（它在建設過程中也要用到鋼鐵、塑料、稀土等材料），比太陽能光伏板略少。

但在世界其他地方，核能發電產業已逐漸萎縮。在2011年地震和海嘯導致日本福島第一核電站發生核泄漏之后，日本就再沒啟用核電站。那一悲劇事件也在世界其他地區掀起輿論巨浪。德國計劃終止核能發電；就連法國政府也宣布，該國計劃減少核反應堆的數量。美國即將建成5個新的核反應堆，來代替4個年事已高、在今年退役的反應堆。但其他舊反應堆也被紛紛關閉，比如新澤西州的奧伊斯特河核電站（Oyster Creek）和佛蒙特州的揚基核電站（Yankee）。所以美國現役核反應堆的數量其實也在減少。

其中一個很大的原因是財政壓力。建設大型核反應堆，需要花費大把金錢來保證其安全性和可靠性。比如說，美國如果想把核能發電提供的電量提升到其發電總量的四分之一，就需要再建設1000座新型核反應堆（增設，或者替換舊反應堆）。從現在的物價來看，要在佐治亞州建設兩座AP-1000型反應，需要投資7萬億美元（此處原文用了$7 trillion，但經評論指出此數據有誤，另一信源指出投資約在140億美元）——雖然因為工程浩大，總價可能有所下調，但仍無疑是個相當可觀的數目。

解決方法之一，是建設所謂“模塊化設計”的小型核反應堆。田納西

流域管理局（The Tennessee Valley Au-

thority）希望能在田納西克林奇河核電站（Clinch River）建設一個這樣的反應堆，以此來推動小型核反應堆的發展。美國政府曾試圖在克林奇河核電站建設自己的商用快速反應堆，可惜以失敗告終。

那個未能完工的增殖反應堆，是美國已告結束的新型反應堆研發計劃留下的遺產。同類反應堆還包括“實驗性增殖反應堆”（Experimental Breeder Reactor，簡稱XBR），它在愛達荷州成功運轉了將近30年。漢森說：“美國政府在一二十年前居然叫停了尖端核能發電研發計劃，這真是令人扼腕。但現在我們又到了追求進步的時候，中國和其他國家都在尋求燒煤之外的發電方式。”

新開端？

也就是說，核能發電正越發受到科學界的關注——至少在冷戰結束之后，這還是頭一次。科學家正在研發使用新型反應堆，用替代冷卻液來取代水——比如美國核能轉換公司（Transatomic Power）的熔鹽冷卻反應堆以及美國潔凈能源應用技術開發公司（Hyperion Power）的液態鉛鉍反應堆。這類創新設計，吸引了包括比爾·蓋茨在內的許多億萬富翁投資支持。核能轉換公司甚至還在今年的美國能源部高級研究規劃署（Advanced Research Projects Agency-Energy，簡稱endprint

ARPA-E）年度峰會上，贏得了能源投資人頒發的最高獎項。比爾·蓋茨在去年的ARPA-E峰會上說：“在核能的智能應用方面，只要新設計能符合嚴格的標準，我們就應該允許大膽創新……核分裂產生的能量，比燃燒碳氫化合物多上數百萬倍。我們真應該好好加以利用。”

但是ARPA-E自己卻沒有開發替代反應堆的打算，因為檢驗新型設計的花費太大，開發成品的時間周期也太長。現已加盟Google的ARPA-E前任署長阿倫·馬宗達博士（Arun Majumdar）在今年稍早曾接受《科學美國人》采訪，他提到：“我們在核能開發上曾經做過很多嘗試。但我們后來意識到，就算我們在核工程上投資了3000到4000萬美元，我們也不能保證肯定有所成效……如果預算足夠的話，我倒還愿意試一試。”

核能發電如果能獲得更多資金用以開發新型設計，獲得公共財政支持用以建設（比如推行某種清潔能源比例標準，以促使人們使用各種低碳能源，而不只限于可再生能源和碳稅制度），核能也許能讓我們從三方面減少溫室氣體排放：用更少的能源做更多的事（提高能源效率），使用低碳能源以及使用電能汽車（當然，它們使用的電能需要來自清潔能源，而不是煤炭燃燒）。正如薩克斯博士所說，“我們獲得大量清潔電能的方法屈指可數，”比如地熱、水能、核能、太陽能和風能。“世界各地的條件不同，除煤炭外能夠選擇的能源也不一樣。”

只要中、美等國仍需大電網供電，我們就離不開原子核反應、煤炭或燃氣，因為它們與可再生能源不同，隨時都能供電。但現在的國際趨勢是減少核能應用，而增加天然氣的比例——正如德國“Energiewende”（能源轉移）計劃打算做的那樣。該計劃試圖加大對太陽能、風能和其他可再生能源的應用，但同時也要關閉該國現役的17座核反應堆。經濟學家萊納·巴克（Rainer Baake）曾是一名德國政客。他現在是能源轉移智囊團“Agora Energiewende”

的領軍人物。他介紹說，德國其實希望研發出某種技術，將可再生能源產生的多余電能以燃氣的形式儲存起來，留待日后燃燒發電——這就是所謂的“能量到燃氣”項目。而核能應用倒退還會帶來更糟糕的影響，那就是它將導致更多火電廠的出現，就像20世紀80年代美國核電站建設期結束之后發生的那樣。

漢森等人為此振臂疾呼，核能這種蘊藏豐富的清潔能源，能夠在這個人口膨脹的時代消除貧窮，并減少溫室氣體排放。核能發電，是我們目前已經掌握的少數清潔能源技術之一，而且它還有很大的發展與創新空間。天然氣雖然可以吸收并儲存二氧化碳，但其實也不過是繞了點路，仍無法阻止我們走向災難。我們唯有立即轉向可再生能源和核能，才能阻止災難發生。

但要利用核能，我們還面臨著許多障礙：就算我們只依賴于現在已經掌握的核能技術，我們也至少需要幾十年來設計、注冊和建設核電站——更別提開發新技術了。也就是說，新的核能技術也許不能在短期內有力地阻止氣候變化，我們暫時只能依賴于已有的核反應技術——但現在就連這些已知技術，也沒有在世界范圍內得到很好的應用。

正因為核能發電產業的衰退，美國核電站雖然堅持“兆噸換兆瓦”計劃20年，但也沒能消除核武器的威脅。雖然俄、美兩國都已做出最大努力，將核武器用于發電，但俄羅斯依然保有約計8500個核彈頭，美國則有大約7700個。而現在，核能發電又和氣候變化問題撞到了一起。正如漢森在他那篇分析文章后面補充的那樣，“環保人士必須了解，他們一味主張在世界范圍內強制推行完全使用再生能源的政策，但這只能繼續鞏固化石燃料作為發電基本能源的地位，使其他雖不可再生，但蘊藏豐富的清潔能源失去立足之地。比如核能，就將被毫無道理地排除在可利用能源之外。”（來源：果殼網）endprint