本月早些时候，“大西洋航海家”号货轮停靠在巴尔的摩港时，它载着苏联在冷战时期炫耀的一些核武器的最后残余。在过去的20年里，超过19,000枚俄罗斯核弹头被拆除和处理，以制造美国核反应堆的燃料。事实上，在此期间，美国100多个反应堆所使用的铀燃料中，有一半以上来自这种再处理的核武器。
除了降低核战争的风险外，美国核反应堆还在抵御另一项全球挑战：气候变化。这些反应堆产生的低碳电力提供了美国20%的电力，并且据哥伦比亚大学气候科学家詹姆斯·汉森估计，避免了640亿公吨的温室气体污染。它们还避免了像燃煤电厂那样排放烟尘和其他空气污染物，因此拯救了约180万人的生命。
这就是为什么包括前能源部长史蒂文·朱在内的汉森等人认为，核能是抵御灾难性气候变化的关键能源技术。“我们不能燃烧所有这些化石燃料，”汉森在12月3日告诉一群记者时指出，只要化石燃料是最便宜的能源，它们就会继续被燃烧。“煤炭几乎占[全球]排放量的一半。如果用现代、安全的核反应堆取代这些电厂，你就可以快速大幅度减少[污染]。”
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道： 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。
事实上，他有证据：有记录以来温室气体污染下降速度最快的情况发生在20世纪70年代和80年代的法国，当时该国从燃烧化石燃料转向核裂变发电，使其温室气体排放量每年减少约2%。根据汉森及其合著者在最近发表在《PLoS One》上的一篇论文中的估计，世界需要每年减少6%的全球变暖污染，才能避免“危险”的气候变化。“在全球范围内，很难想象如果没有核能，我们如何才能实现这一目标，”经济学家兼合著者，汉森工作的哥伦比亚大学地球研究所主任杰弗里·萨克斯补充道。
唯一的问题是：世界没有建造那么多核反应堆。
核能的未来 中国在新核反应堆方面处于世界领先地位，根据世界核能协会的数据，目前有29座在建，另有59座提议建造。中国并未将自己局限于使用水和铀燃料棒的典型反应堆；它建造了从最初在加拿大设计出来的重水反应堆到小型试验性快堆的所有类型。
然而，即使中国计划中的所有反应堆都建成，该国仍将依靠燃烧煤炭来满足其50%以上的电力需求——而且中国的核反应堆最多只能为这个发展中国家提供与美国现有核电站大致相同的能源。此外，核能需要排放温室气体进行建设，包括钢铁和水泥，以及制造核燃料所需的铀矿浓缩（或像“百万吨变百万瓦”计划那样，将核武器中的铀进行稀释）。在核电站的整个生命周期中，这意味着每生产一千瓦时的电力，就会排放大约12克二氧化碳当量的温室气体，这与风力涡轮机的排放量相同（风力涡轮机在建造过程中也需要钢铁、塑料、稀土等），并且低于光伏板的排放量，据美国能源部国家可再生能源实验室称。
在世界其他地区，核能已经开始衰退。在日本，2011年地震和海啸后福岛第一核电站多次发生熔毁，这也在世界许多地方引起了公众的负面看法，日本可能永远不会重启其核电站。德国仍然计划淘汰核能，甚至法国也宣布计划减少对反应堆的依赖。在美国，在建的五座新核反应堆将取代2013年关闭的四座老旧反应堆，但随着新泽西州的牡蛎溪和佛蒙特州的扬基等老旧反应堆继续关闭，美国的反应堆数量也可能注定要减少。
一个大问题是成本。大型核电站的建设需要大量资金来确保安全和可靠性。例如，如果美国要从核能中获取其总能源供应的四分之一，就需要建造大约1,000座新反应堆（既要替换旧的反应堆，又要扩大规模）。以目前在佐治亚州建造的两座AP-1000反应堆的价格计算，这项投资将耗资7万亿美元，尽管如此规模的订单总成本可能会降低。
另一个降低成本的想法是开始建造所谓模块化设计的小型反应堆。田纳西河管理局希望通过在其位于田纳西州克林奇河的场地安装一个反应堆，来催化这种反应堆的发展，该场地是美国建造自己的商业快堆的失败尝试所在地。
这个从未完成的增殖反应堆是美国失败的关于新型反应堆的研发遗留的一部分，例如在爱达荷州成功运行了近30年的实验性增殖反应堆。“美国在几十年前基本上停止了先进核能的研发，这太可惜了，”汉森指出。“到目前为止，像中国这样的国家应该有一些除了煤炭之外的选择。”
新的曙光？
也就是说，自至少冷战结束以来，核反应堆开始受到前所未有的科学关注。采用不同于水的冷却液的新型设计，例如Transatomic Power的熔盐冷却反应堆或Hyperion Power的液态铅铋设计，正在开发中。替代概念吸引了像比尔·盖茨这样的亿万富翁的资助。Transatomic Power甚至在2013年的先进研究项目署-能源（ARPA-E）峰会上赢得了能源投资者颁发的最高奖项。盖茨在ARPA-E的2012年峰会上指出，当今超级计算机的建模能力应该可以实现更多的创新，“在核裂变中，你拥有的能量是燃烧碳氢化合物时的一百万倍。这是一个不错的优势。”
然而，ARPA-E本身并没有开发替代反应堆的计划，因为证明新型设计的成本很高，而且开发任何一种反应堆都需要很长的时间。“我们在核能领域进行了大量探索，”ARPA-E的前任主任阿伦·马祖姆达（现任职于谷歌）在今年早些时候接受《大众科学》的采访时说。“我们意识到，在核能领域，投资3000万到4000万美元，我不确定它是否会产生影响。……我希望我有足够的预算来尝试。”
如果能获得更多资金来开发新型设计，并获得公共财政支持进行建设——或许可以将其纳入清洁能源组合标准中，该标准将所有低碳能源，而不仅仅是可再生能源，或者征收碳税——那么核能可以成为削减温室气体排放的三管齐下方法之一的支柱：用更少的能源做更多的事情（或能源效率）、低碳电力，以及电动汽车（只要它们是用清洁能源而非燃煤发电）。“大规模清洁电力的选择很少，”萨克斯指出，包括地热、水力发电、核能、太阳能和风能。“世界各地在如何实现能源主要来自该列表而非煤炭的轨迹上会有不同的选择。”
只要像中国或美国这样的国家继续采用大型电网输送电力，就必然需要核能、煤炭或天然气等发电方式，这些发电方式可以随时可用。匆忙淘汰核电会偏袒天然气——正如德国在名为能源转型（Energiewende）的创新计划下所规划的那样，该计划旨在增加太阳能、风能和其他可再生能源，同时淘汰该国17座核反应堆。事实上，根据经济学家、前德国政治家、现任能源转型智库Agora Energiewende主任Rainer Baake的说法，德国希望开发将可再生资源产生的过剩电力存储为天然气以供日后燃烧的技术，这一方案被称为“电力制气”。更糟糕的是，核能的停滞可能导致更多燃煤电厂的建设，正如美国在20世纪80年代核电站建设时代结束后发生的那样。
汉森认为，充足、清洁的能源对于使人们摆脱贫困并开始减少不断增长的人口所产生的温室气体排放是必要的。核能是当今可用的技术之一，并且具有显著改进和创新的空间。从这个意义上讲，即使采用某种形式的二氧化碳捕获和储存，天然气也是通往灾难的桥梁燃料，世界必须立即过渡到可再生能源和核能。
但仍然存在重大障碍，尤其是即使是现有核技术的的设计、许可和建设也需要数十年，更不用说新颖的想法了。这可能意味着先进的核能短期内对应对气候变化的努力贡献不大，这使得目前的反应堆技术成为唯一的短期核能选择——但目前在全球范围内很少采用。
同样，尽管“百万吨级核武器转为兆瓦级电力”项目实施了20年，但美国核电站并未消除核武器的威胁。尽管为解决这一问题做出了最大努力，俄罗斯仍然保有约8,500枚核弹头，而美国则保有约7,700枚。裂变和气候变化的问题目前同样陷入僵局。但是，正如汉森在他对新分析的补充评估中所写的那样，“环保主义者需要认识到，试图在全球强制推行全可再生能源政策只会确保化石燃料继续主导基础电力供应，使得充足且负担得起的电力难以存在，并且使得淘汰化石燃料变得不可能。”