仅仅二十年,瑞典就从燃烧石油发电转变为裂变铀。如果全世界都效仿这个例子,所有燃 fossil fuel 电厂都可以在 30 多年内被核设施取代。这是一个新的核能宏伟计划得出的结论,该计划于 5 月 13 日发表在《公共科学图书馆·综合》上。这种转变将大幅减少温室气体排放,几乎实现大肆宣传的应对气候变化的全球目标。即使是发展中国家不断增长的电力需求也能得到满足。所有缺少的就是财富、意愿和能力来建造数百个基于裂变的反应堆,这主要是由于对安全和成本的担忧。
“如果我们认真对待解决排放和气候变化问题,就不应忽视任何气候中性的能源,”乌普萨拉大学的物理学家斯塔凡·奎斯特认为,他领导了制定这项核计划的工作。“‘核能无法足够快地完成以应对气候变化’这一说法是当今辩论中最普遍的说法之一,并且通常被认为是理所当然的,而数据证明事实恰恰相反。”
奎斯特和他的合著者,塔斯马尼亚大学的生态学家和计算机建模师巴里·布鲁克所依赖的数据来自欧洲的两个国家:瑞典和法国。瑞典人于 1962 年开始研究建造核反应堆,旨在摆脱国家对燃烧石油发电的依赖,并保护河流免受水力发电大坝的影响。到 1972 年,奥斯卡港的第一个沸水反应堆开始进行裂变并产生电力。成本约为每千瓦电力容量 1,400 美元(以 2005 年美元计算),与目前在美国建造的两座新型先进核反应堆每千瓦电力容量 7,000 美元相比,这很便宜。到 1986 年,随着又增加了 11 座反应堆,瑞典一半的电力来自核能,与 1970 年的峰值相比,瑞典人均二氧化碳排放量下降了 75%。
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法国作为一个更大的国家,也有类似的核能故事可讲,它通过在 1970 年代和 1980 年代建造59 座核反应堆,摆脱了对进口 fossil fuel 的依赖,这些反应堆今天满足了该国约 80% 的电力需求。
奎斯特和布鲁克写道,世界上的中国、印度和美国要想效仿这两个核能先驱,所需要的只是“政治意愿、战略经济规划和公众接受”。例如,各国需要像法国和瑞典那样,承诺采用单一的反应堆设计,并强制公用事业公司建造上述反应堆,以及国家政府为建设提供财政支持。“当时国家对石油价格危机做出了反应,并实施了一项计划,该计划在 15 年内迅速解决了问题,”奎斯特说。“可以与我们今天面临的危机相提并论:气候变化。”
根据研究团队从瑞典和法国的经验中提取并扩大到全球的数字,向 100% 核能转化的最佳情况可能使世界在 34 年内停止燃烧 fossil fuel 并开始裂变铀发电。当然,这种转变的要求将包括扩大铀矿开采和加工,扩建电网,以及承诺开发和建造快堆——一种以更快的中子运行的核技术,因此可以处理放射性废物,例如钚,作为燃料,并创造其自身的未来燃料。“没有任何其他碳中性电力来源的扩张速度能像核能这样快,”奎斯特说。
国际原子能机构 (IAEA) 预计,随着亚洲和中东地区建造更多反应堆,全球核电将到 2030 年实现扩张,如果所有拟议的反应堆都建成,到那时核电的使用可能会增长多达 68%。但核能前景并不像它可能的那样光明。世界上最大的核舰队——美国的 99 座反应堆——即使在可再生能源快速增长的情况下,也产生了该国 60% 以上的低二氧化碳排放电力。事实上,奥巴马政府新的清洁电力计划依赖现有反应堆来帮助各州实现温室气体减排目标。但是,尽管目前正在建造四座新反应堆,美国的核舰队仍在萎缩,而不是增长,因为在一些州,核电无法与廉价天然气和廉价风力发电产生的电力成本竞争。
在日本,在福岛核泄漏事件发生后,日本仍在努力重启其核反应堆。德国正朝着与宏大的核能计划相反的方向发展——准备逐步淘汰其核舰队。最重要的是,芬兰和法国在完成新的、故障安全核反应堆的努力中遇到了挫折,这些项目的建设工期和成本已经膨胀。
在中国,这个目前正在建设最多新型和技术最多样化的核电站的国家,基于裂变的扩张规模比该国的燃煤电厂数量少十倍以上。俄罗斯运行着世界上唯一的运行中的快堆——BN-600 和 BN-800——但与之前的通用电气一样,它发现该技术在全球市场上的需求有限,部分原因是担心可能制造出更多核武器的成分。
即使是榜样瑞典也在考虑退役其反应堆,此前已提前关闭了巴塞贝克的两座反应堆。因此,数亿吨额外的二氧化碳正在被排放到地球大气中,因为燃烧更多的 fossil fuel 来取代损失的核电。法国也同样通过立法,计划减少对核电的依赖,转而支持可再生能源。即使是国际原子能机构也预测,未来几十年欧洲对核能的依赖总体上将会萎缩。
这些因素表明,虽然全球范围内努力效仿瑞典的核能榜样是可能的,但并非是必然的。“只要人们和国家将对核事故的恐惧置于对气候变化的恐惧之上,这些趋势就不太可能改变,”布鲁克补充道。但“没有任何可再生能源技术或能源效率方法以所需规模或速度实施过。”