21世紀核能面臨的未來挑戰

21世紀核能面臨的未來挑戰克里斯·巴拉努克(ChrisBaraniuk)2018年3月23日MessengerMessenger分享平台MessengerTwitter分享平台Twitter人人網分享平台人人網開心網分享平台開心網微博分享平台微博QQ分享平台QQ豆瓣分享平台豆瓣Google+分享平台Google+WhatsApp分享平台WhatsApp複製鏈接,瀏覽器將打開另一個窗口關上分享窗口ImagecopyrightAlamy2011年3月11日,星期五,下午4點15分,14米高的海嘯衝擊了福島第一核電站的防禦海堤。但日本東海岸保護核電廠免受海浪衝擊的海堤高度卻不超過過5.7米。隨之而來的一場災難把管理核能這一巨大挑戰擺上了台面。ImagecopyrightGettyImagesImagecaption幾十年來,人類一直使用著核電。但能源價格、安全性和可再生能源正在改變人們對核電的看法(圖片來源:GettyImages)引發海嘯的9.0級地震後,福島第一核電站的自供電當天早些時候被關閉了一個小時左右。因此,防止反應堆過熱的冷卻需要柴油發電機機組。但14米高的海嘯沖走了柴油箱,癱瘓了大部分柴油發電功能。三座反應堆陷入崩潰的狀態。地震和海嘯奪走了該廠3名工人的生命以及當地近1.6萬人的生命。超過10萬人被迫疏散,核電廠作為災後大規模繁重清理工作中的重點,花費高達1000億美元。保護英國核電廠的武裝警察們人類面臨的最大能源挑戰是什麼?圖輯:冷戰時期英國秘密核掩體經合組織核能署(NEA)總幹事馬格伍德(WilliamMagwoodIV)回憶說:”福島事故期間我在美國核管理委員會,那天機構中的人都感覺災難不像在日本,是在美國,猶如親身體驗。”長期以來,核能界一直努力說服懷疑論者,不需要擔心核事故和放射性廢料的長期危害。但是目前市場傾向偏好比較便宜的化石燃料(如天然氣),而非高昂成本的新建核電站。原子能源能否跟上形勢的要求?核能在21世紀會否被繼續採用?ImagecopyrightAlamyImagecaption1950年代,核能被許多人視為未來的奇蹟燃料,但結果是很大的爭議(圖片來源:AlamyStockPhoto)曾經是能源之希望福島事件後,核電業”重振精神”,馬格伍德補充道,那以後,監管機構和技術人員一直致力於核安全措施和電廠設計,以確保類似事故不再發生。但重要的是不應低估福島事件對核工業的影響。部分因為這場災難,德國決定在2022年之前逐步全面淘汰核電。離福島較近的一些地區受事件影響更深重,甚至花費多年建立起核能產業的韓國也在考慮規模性減縮。支持日本核電的公眾輿論也受到嚴重衝擊。”福島事件之際,我正在夏威夷,夏威夷人極度恐懼,很怕核污染波及到這裏”先進綠色創新公司(AdvancedGreenInnovations)的瑞皮爾(RobertRapier)回憶說:”如果在夏威夷,問當地人是否要建核電站,回答一定是’絶對不行,絶對不能在附近。'”如果發生核戰爭我們能存活下來嗎?太陽能發電可能是拯救烏克蘭核廢地的答案ImagecopyrightGettyImagesImagecaption2016年3月,800多示威者,包括一些福島難民,在東京示威,譴責核能(圖片來源:GettyImages)這與1950年代的樂觀相去甚遠,當時核能的宣傳片說核能會提供無窮無盡的能源,而且不僅供應整個城市的用電,還可以為輪船、飛機和火車直接提供動力。當時核電被理論化為大規模能源,科學家們已經知道核裂變的力量。核能利用的可能性似乎無窮無盡。但是今天,在某些地方,核能的發展已無法突破。瑞士最近投票決定禁止核電建設並轉向投資可再生能源。這表明至少在某些地區,可再生能源贏得了公眾的青睞。然而許多國家仍不放棄核電。沙皇炸彈:毀滅性巨大而無法使用的超級核彈西方文明可能以何種方式崩潰堅持核電政策今年,中國計劃建成五座新反應堆,並開始八座新反應堆的建設。法國仍然非常依賴核能,因為核能提供了其75%的能源。英國最近批准興建一座3.2千兆瓦的欣克利角(HinkleyPointC)核電廠,將成為英國發電能力最大的電廠。ImagecopyrightGettyImagesImagecaption並非所有的核集會都是反核的。在德黑蘭學生舉著支持伊朗核計劃的標語牌(圖片來源:GettyImages)認為結束核電業是不明智選擇的人作出反駁,包括前美國宇航局氣候學家漢森(JamesHansen)。他們指出,可再生能源的可變性使得對能源的依賴難以為繼,特別是大型發達國家。已故的英國前任首席科學顧問馬凱(DavidMacKay)教授也表示,風能、太陽能和源自植物的生物質能需要覆蓋大片英國的陸地和海洋,而且成本太高難以提供全國所需能源。對核能趨勢的預測繼續是爭論的焦點,但支持核能的人認為,實際上核能是獲得可靠的基本能源(國家最低能源需求)的唯一途徑,而且沒有過量碳排放或其他形式的污染問題。核能利用仍有一些公眾印象不佳的問題。對瑞皮爾這樣細緻的觀察者說,電廠可以設計得更安全。他主張採用”無事故保障”系統:即使災難性的動力損失和備用發電停止,反應堆也能自行降溫或進入更安全的運行狀態。例如,目前上海應用物理研究所正在研究的熔鹽冷卻反應堆。理論上,這種核電廠不會發生傳統設計中可能發生的熔穿反應堆事故。因為將反應堆中的核燃料溶解在熔鹽中,達到約700℃的高溫。隨著這種燃料在核裂變期間膨脹,其中一些燃料就會被拋離主反應爐,進入循環迴路。這樣可以持續監測反應堆的活動。天價支出也許眼下業界更擔心的是,與其他能源相比,核能價格太高,尤其是天然氣最近價格猛跌。比如近來有報道稱,美國最新核電站每千瓦時製造能源的花費比最新天然氣廠高兩美分。這個差異足以令投資者卻步,尤其是建造核能設備的花費比建造天然氣站也高很多。核能的擁護者,如美國核能研究所(USNuclearEnergyInstitute)的沃爾德(MatthewWald),主張減少溫室氣體排放必須與投資核能基礎設施結合起來。”我們覺得市場並未有效運作。因為清潔空氣才是市場想要的好處之一,但目前市場並未為此付出代價,”他解釋。”美國一些州定下了明確的減少碳排放的目標。”他建議,美國的電網區域傳送機構(這些機構決定如何跨州傳送電力供應)可以根據碳排放調整電價,這樣才能使清潔能源更有競爭力。但這樣很可能需要很強的政治意願來推動。馬格伍德說,在一些發達國家,這個市場功能已基本”失調”,原因在於那些盯著礦物燃料的投資者目光短淺。他覺得這樣會擱置核能,不過也承認建立新核電站花費太高。核電站可以運行50到100年,但投資者仍然難以忍受——因為建立如天然氣電廠這樣的能源設備會便宜太多。比如,有人估計,建造和運行英國最新的核能項目欣克利角需花費370億英鎊(470億美元)。ImagecopyrightGettyImagesImagecaption讓舊式核電站報廢的過程既危險也成本昂貴,幾十年來一直是巨大挑戰。這種情況會持續嗎?(圖片來源:GettyImages)拆解設備的挑戰如果一座核電站不能再發電,還需要巨資拆解。完成拆解過程要花費數十年,並且由於構造複雜和輻射問題,還存在安全風險。賈維斯(KymJarvis)是維利迪安諮商公司(ViridianConsultants)的科學家兼企業家。他設法創立了一種新技術,將來可以幫助拆解核電站。這種技術叫做Viridiscope,它使用激光切割物體,比如拆卸或融掉一塊混凝土牆壁的細片,用來作放射分析。這種技術可以安裝在機器人身上,機器人可迅速升高到所需高度,不需設立腳手架。Viridiscope將於2018年春季在英國五個核能區實驗試用。賈維斯和她的同事在研究這類工具,希望能使舊核能廠拆解過程更快更安全。這也許會使核能在21世紀的吸引力不減。但她說,傳統的核能行業還不能快速採用這種技術。”現在還沒能好好利用創新做出改變,我覺得業界知道這一點,”她說。”不過我們注意到,在過去的12到18個月裏,業界對接觸創新技術的意願越來越強。”但是,在這個極其複雜的領域工作會遇到各種麻煩,這是其他行業完全想像不到的。”我們的設備可能會受污染,甚至完全不能恢復,這一點我們也不能保證,”賈維斯說這是將來可能遇到的其中一個麻煩。亟待降價核能基礎設施的成本必須降價,高甘(KirstyGogan)說。她是人類能源組織(EnergyforHumanity)的環境運動倡導者。她建議朝反應堆和反應堆組件的方向發展,這樣才更容易在工廠批量生產,價格也更低廉。最近有人提出,小型”模塊化”的反應堆是實現這一目標的潛在方式。也許他們會幫助核能設備成為21世紀更可持續的選擇。開發這些設備的公司,比如NuScale核電公司認為,如果整個業界能更好的理解這些設計,小型反應堆會更容易生產和安裝,甚至更安全。它們更容易被出口到其他國家,並運往新型市場,不過也有其缺點。這些可移動的小型反應堆便於安裝,但需要安全放置。在不同地方建造多個盛放這些小型反應堆的設備,也需要巨額資金。另一方面,有些人說,在同一地方使用多個小型反應堆比現有大型反應堆設計,令項目在價格和複雜程度上更有競爭力。ImagecopyrightGettyImagesImagecaption為了幫助管理已經到位的核能基礎設施,我們可以把偵查和淨化工作這類危險工作交給機器人(圖片來源:GettyImages)新反應堆設計?新型反應堆設計的研究還在繼續。另一個選擇是行波反應堆(TravellingWaveReactor)。這種反應堆會使用已剔除掉的鈾——濃縮過程的副產品(濃縮提高了鈾-235在材料中的比例,因此可用於常規反應堆)。鈾-235能夠產生核裂變。在行波反應堆中,小部分鈾-235被插入大量的鈾-238中。支持者認為,這使能源變得更有效、更可靠。”它開始繁殖裂變材料——在建立過程中消耗燃料,”地球能量公司(TerraPower)的首席技術官吉勒蘭(JohnGilleland)說。他說這樣會減少對濃縮工廠的需求。也使核燃料供應鏈更簡單,花費更少。”可以無限期延續下去。”事實上,這種反應可以持續數十年。吉勒蘭說,地球能量公司已經凖備好在幾年內就開始在運行中的反應堆上建造。如何處理廢物?當然,還有如何處理核廢物的問題。當核燃料,比如鈾棒,其內部的原子被中子轟擊後,就變成了廢物。棒中的一些原子在這個過程中遭到損壞,改變了材料的元素,形成高放射性同位素。廢棄燃料和放射性電廠材料在未來幾千年都會是危險物。許多專家認為,使用深層地質處置庫是最好的解決方案。廢物罐被密封起來,埋入混凝土和岩石中。芬蘭和德國在制定計劃,推動方案。但設施的長期穩定性從來沒有經過測試——不難理解,會給附近的居民帶來擔憂。目前,短期能源市場對核能並不有利,但清潔能源倡導者已經開始關注這一行業。加利福尼亞州是很好的例子,抗議者最近呼籲維持代阿布洛峽谷(DiabloCanyon)核電站的運作。開設新工廠的成本還負擔不起——當中的投資風險肯定會使這些項目遲遲不能開始,因此業界希望政府推出核能友好政策。但是,核能愛好者有一點說得好,核電站比許多可再生能源資產,如風力渦輪機等,壽命長得多。另外,如果精心設計和管理,這種能量資源可以特別乾淨、安全。對很多人來說,這就是未來的需要。”你在建立一個可持續80年的財富,”沃爾德說,”必須有長遠打算。”請訪問BBCFuture閲讀英文原文。相關主題內容環境污染可再生能源核電能源

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