潘多拉的承诺:核能领域中希望战胜恐惧的胜利?

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


一个太阳能的信徒很少会对核能说好话,尽管太阳通过核聚变以核的方式产生光。当然,狂热也以另一种方向运作。几乎任何能源都拥有一群热情的拥护者:燃烧煤炭(它可以减轻贫困!)。水力压裂法开采天然气(我们比煤炭更好!)。风力涡轮机(燃料总是免费的!)。甚至是地球上的核聚变。如果你不相信我,查看这篇评论的评论

因此,能源已成为那些努力拯救世界的人之间的楔子问题,这并不奇怪。现在,一部名为潘多拉的承诺的新颖有趣的纪录片即将上映,将于6月12日在电影院上映,并承诺将这个楔子打得更深。

这部电影的故事是你的基本转变叙事,减去了银幕上的转变,旨在在观众中产生预期的转变。一群自称转变为核能益处的皈依者——反传统者斯图尔特·布兰德、作家格温妮丝·克雷文斯、气候活动家马克·莱纳斯、核武器专家理查德·罗兹和环境思想家迈克尔·谢伦伯格——阐述了他们个人对新发现信仰的原因。


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这种新发现的信仰与1970年代运动初期的大多数环保主义者和环保组织的信仰背道而驰。大部分反对源于核能的原罪:它最初被用作武器。核能成为广岛和长崎的蘑菇云以及许多其他试验场和天空、相互确保摧毁、甚至是核冬天和某种末日同义词,用《全球概览》创始人布兰德的话来说。

对于布兰德和其他人来说,打破这种普遍反对的是看不见的和阴险的气候变化挑战。简而言之:核能是当今可用的少数几种技术之一,它可以产生大量电力,大部分时间而不会向大气中排放大量温室气体。在这一点上,反核意味着支持燃烧化石燃料,因为太阳能和风能等能源太善变且规模太小,无法在为地球上70亿人提供清洁电力方面发挥重要作用,根据这种观点。

这部电影通过对工程师和其他人的采访还指出,核能的另一个原罪可能是美国海军上将海曼·里科弗在1950年代选择的技术。轻水反应堆,“核海军之父”选择用于商业开发,设计可能更简单,但它们相当迅速且大量地产生核废料,这些核废料仍然无处可去。安全不是这种反应堆的固有特征,而是必须通过安全壳、冗余系统和其他支持和安全系统围绕它们进行工程设计,这些系统增加了当今核能的成本。事实上,轻水反应堆是少数几种技术之一,在过去几十年中,随着建造的越来越多,成本几乎没有降低。本质上,每个反应堆都是定制设计的,以应对特定地点的特定问题和部署技术的特定版本。

这使得每个反应堆都有其独特的缺陷,正如三哩岛,宾夕法尼亚州;切尔诺贝利,乌克兰;和福岛,日本的三次核灾难所见证的那样。每个反应堆可能都有其自身的缺陷,但这三个里程碑式的事故确实有一个共同的关键失败之处:人为因素。在这三个事故中,人为的疏忽、遗漏和/或明显的错误在导致核事故发生中都起到了关键作用——以至于新型反应堆系统的工程师已经强调完全消除人为因素对事故的监督。所谓的被动安全设计——例如在佐治亚州沃格特勒核电站建造的两座新的AP-1000反应堆——无需人为干预即可工作。这些系统旨在提供一些保险,以防止人为错误导致灾难性熔毁。

世界需要越来越多的电力。在过去几十年中,将数亿中国人民从贫困中解救出来,需要建造数百座燃煤发电厂,这导致中国消失在令人窒息的烟雾的硫磺雾霾之下,并超过美国成为世界温室气体污染的领导者。能源效率无法拯救我们,根据突破研究所的谢伦伯格的说法。随着全球人口走向90亿甚至更多,能源使用量可能会在2050年翻一番并继续增加。为了停止向大气中添加更多温室气体,所有这些能源都必须是清洁能源。而根据谢伦伯格和这部电影的其他真正信徒的说法,唯一可用的清洁能源是核能——在化石燃料燃烧器的二氧化碳捕获和储存或某种形式的廉价电力储存(对于风能和太阳能等可再生能源)的情况下。

规模是核能支持者持久的图腾:上面电影的海报显示了富集铀小立方体的实际大小,它可以为您的整个生命提供足够的电力。当电影制作人参观法国的一个房间时,他自己的转变经历发生了,这个房间的大小相当于一个篮球场,法国大部分的核废料都储存在下面。这是另一个规模比较:一磅铀包含的能量相当于超过200万磅煤炭。规模很重要,而且由于我们面临燃烧化石燃料带来的巨大问题,原子大小的解决方案,排放量少且风险众所周知,可能看起来很有吸引力。

这意味着我们必须克服我们过度夸大的对辐射的恐惧。克雷文斯写了拯救世界的能量,讲述了她自己从核能反对者到支持者的朝圣过程,她指出,吃一根香蕉比喝掺有来自泄漏的佛蒙特扬基核电站的氚的水所受到的辐射剂量更高——当反核活动家在佛蒙特扬基向他们的同伴抗议者分发香蕉的镜头播放时。为什么?每根香蕉都含有放射性钾,而放射性钾也恰好是必要的营养素。这是这部电影最有力的地方,它展示了那些反对核能的人的狂热中所蕴含的荒谬性。一个视觉笑话展示了切尔诺贝利的剂量计的放射性读数,太平洋上空以及巴西一个天然放射性海滩,以及许多其他地方。顺便说一句,这三个地方按剂量大小顺序列出,但我们看到一个人被埋在这些沙滩中,以进行身体疼痛的整体治疗。

而对于这些皈依者来说,这就是问题的症结所在:风险比人们想象的要小,因为很少有人直接死于三哩岛、切尔诺贝利甚至福岛的熔毁事故。燃烧煤炭每年已经导致数千人死亡,而这仅仅是空气污染造成的过早死亡。退休气候科学家詹姆斯·汉森最近的一篇论文将核能拯救的生命(通过取代化石燃料)人数定为自1970年代以来为180万人——并且该技术有可能拯救数百万人。电影中的每个人都指出,法国的能源转型从燃烧石油发电转变为在短短几十年内从核能中获得80%的电力,这为世界应该采取的行动提供了灵感。而且,尽管现有的全球400多个反应堆生产了核武器所需的钚,但它也可以用来消除世界上的多余炸弹。美国和俄罗斯已经证明了这一点,因为美国已将旧的俄罗斯核弹头转化为美国104座反应堆的燃料,这得益于“百万吨到兆瓦”计划。

此外,还有更好、更安全的核技术可以进一步探索,例如整体快堆,它在测试中经历了类似于导致福岛灾难的条件——运行冷却泵和其他安全技术的电力完全丧失。这种先进的反应堆,在1980年代爱达荷州的试验中,在没有电力的情况下,没有熔毁,而是直接关闭。同样,也有人热衷于熔盐反应堆或小型模块化反应堆,这种反应堆可以在装配线上建造,并最终使核能至少变得更便宜。甚至微软亿万富翁、现在的全球慈善家比尔·盖茨等人也认为,核工业迫切需要一些创新。也许核能的创新是用超级智能机器人或密封核电池取代世界上的荷马·辛普森和伯恩斯先生。

当然,核能行业的古老格言是,最好的反应堆是纸上反应堆。正如里科弗海军上将(pdf)在核能时代初期观察到的那样,每种核能技术在真正的建造和运营开始之前,仅存在于图纸和示意图中时看起来都是最好的。

一方面,这五位支持者指出,核能今天就在这里并且可用,但这种可用于在近期内帮助应对气候变化的技术正是这种被谴责的轻水反应堆技术,它具有所有的缺陷(其中一些缺陷已通过更好的工程技术得到补救)。我们需要在短时间内花费巨资建造数千座,以取代世界各地所有的燃煤和天然气发电厂。如果目标是防止进一步的气候变化,那么即使是在每个发电厂上安装效率低下的二氧化碳捕获和储存技术并掩埋温室气体也可能更便宜。我们甚至可以将二氧化碳掩埋在克雷文斯的核导师,物理学家里普·安德森建议的核废料掩埋地点:海底。

另一方面,这些支持者敦促重新审视其他裂变发电技术:像永动机一样工作的快中子增殖反应堆,它需要液态钠作为冷却剂,液态钠在空气或水中都容易燃烧。其他人提出了钍燃料循环,其他替代反应堆设计,甚至是核聚变,核聚变似乎总是50年后的事情。所有这些都需要数十年的时间来开发和部署,并且面临与被驳回的来自太阳、风和地球自身热量的可再生能源相同的障碍。事实上,与所有这些其他可再生技术相比,这种先进的核技术在部署竞赛中远远落后。目前,核能增长艰难,速度不足以跟上现有退役反应堆的步伐,只有印度和中国似乎热衷于建造新的核反应堆舰队,主要由轻水反应堆组成,尽管采用了最新的被动安全设计。

这部电影源于导演斯通对围绕应对气候变化的努力的悲观情绪的沮丧,并且在某种程度上与他的第一部故事片比基尼电台背道而驰,后者记录了核武器的恐怖。但是,关于核能的主要问题并没有通过这部视觉上引人入胜且有趣的电影潘多拉的承诺来解答:如果这是一种人们仅仅因为其复杂性和不可饶恕的性质以及无法获得广泛社会接受而无法掌握的技术的例子,该怎么办?

在电影的早期,我们看到莱纳斯参观了日本福岛第一核电站多次熔毁事件后的余波,他的信念动摇了。“没有其他能源会这样做,留下大片区域被其奇怪的无形存在污染,”他在镜头前穿着白色Tyvek防污染全身防护服时说道。“这有点怪异。我可以说我正在犹豫。我可以理解为什么我们想要摆脱核能。”

根据美国管理核电安全的概率风险评估计算,我们应该每10万年发生一次核熔毁。在核时代的最初50年中,我们已经在三哩岛发生了部分堆芯熔毁,全球范围内至少发生了三次更严重的堆芯熔毁。对于许多人来说,核能仍然与潘多拉神话般的盒子中涌现的其他困扰人类的灾难有关,而不是这些皈依者所需要的希望。

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