本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
核能通常被宣传为一种低碳能源,可以减少化石燃料排放以及空气污染造成的健康损害和死亡。但是,是否有可能提供估计并实际量化这些影响?
美国国家航空航天局戈达德研究所的 Pushker Kharecha 和 James Hansen 在《环境科学与技术》杂志上发表的一篇新论文旨在做到这一点。Hansen 以现代全球变暖科学的创始人之一而闻名。作者得出了惊人的数字 180 万,这是用核能取代化石燃料来源所拯救的生命数量。他们还估计,如果大规模用核能取代化石燃料的使用,那么在未来四十年内将拯救多达 700 万人的生命,并大幅减少碳排放。此外,该研究发现,拟议中的天然气扩张在拯救生命和防止碳排放方面不如核能有效。总的来说,该论文为在不久的将来负责任地广泛使用核技术提供了乐观的理由。它还强调了核能阻止的死亡人数远远超过其造成的死亡人数。
让我们从摘要开始
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“在日本福岛第一核电站 2011 年 3 月事故发生后,核能对全球能源供应的未来贡献变得有些不确定。由于核能是一种丰富的低碳基荷电力来源,总的来说,它可以为减缓全球气候变化和空气污染做出巨大贡献。使用历史生产数据,我们计算出,全球核能已防止了约 184 万例与空气污染相关的死亡和 64 吉吨 (Gt) 二氧化碳当量温室气体 (GHG) 排放,这些排放本应由化石燃料燃烧造成。根据考虑到福岛影响的全球预测数据,我们发现,到本世纪中叶,核能可能会额外防止 42 万至 704 万人死亡,并减少 80 至 240 GtCO2 当量的化石燃料排放,具体取决于它取代哪种燃料。相比之下,我们评估认为,大规模扩张天然气的使用不会缓解气候问题,并且会造成比扩张核能更多的死亡。”
作者研究了 1971-2009 年期间各种能源造成的死亡人数。为了进行比较,他们建立了一个模型,其中所有由核能提供的电力都假设被化石燃料来源取代。他们对预测的 2010-2050 年期间采用了相同的技术,假设所有当前的核能来源都已被化石燃料取代。考虑了两种情景——一种是核能被煤炭取代,另一种是核能被天然气取代。这考虑了未来能源预测中固有的化石燃料使用性质的不确定性。
值得注意的是,作者仅考虑死亡人数,并将严重健康危机(如心力衰竭、支气管炎和其他呼吸系统问题)排除在模型之外;包括这些问题将进一步削弱化石燃料的理由。该研究还排除了核能中难以量化的方面,例如核扩散造成的死亡。
结果非常明确。仅在 2000-2009 年期间,核能平均可能防止了 76,000 人死亡。这是一个平均值,范围很大,但即使下限也达到数万人。对于像德国这样削减核能的国家,死亡人数的范围自然更高。这是日本现任领导人应该认真对待的结果。
更鲜明的是,核能造成的死亡人数远低于其拯救的死亡人数;事实上,两者之间几乎没有可比性。正如报告指出的那样,即使是历史上最严重的核事故(切尔诺贝利)也造成了约 40 人死亡;其中包括 28 名直接响应者和约 15 名在 6000 名过度癌症受害者中造成的死亡(在高自然背景率的存在下,始终很难检测到具有统计学意义的过度癌症)。三哩岛事故没有造成死亡。虽然关于福岛的结论尚未最终确定,但关于该事故的最新报告预测,没有直接死亡,并且周围人口的辐射暴露远低于据称会导致致命癌症的辐射暴露。底线是,即使假设悲观情景,核能造成的死亡人数也只是核能取代化石燃料所拯救的生命的一小部分。
未来四十年无核预测看起来更加可怕。作者估计,“全煤”情景的死亡人数在 400 万至 700 万之间,“全气”能源政策的死亡人数在 42 万至 68 万之间。这是像德国和日本这样计划逐步淘汰核能的国家必须认真考虑的问题。只有在未来四十年内,所有核能都被同等功率的可再生能源取代,才能防止这些死亡。目前看来,这种高容量部署可再生能源似乎相当不确定。
当然,不仅仅是死亡。所有取代核能的化石燃料来源都将向大气中贡献非常高浓度的温室气体,并严重加剧气候变化的影响。作者估计,如果核能减少,未来四十年内化石燃料来源将额外排放 80 至 240 GtCO2 当量的温室气体。为了说明这一点,请考虑一下,到本世纪末实现 350 ppm CO2 目标所需的“允许”温室气体输入总量为 500 GtCO2 当量。因此,核能可以将这一负荷减少 16-48%。部署一些有前景的新型反应堆技术可以进一步减少这一负荷。
该研究的结论非常明确。即使考虑到不确定性,核能在过去四十年中至少拯救了数十万人的生命,甚至可能数百万。这与仅在一次灾难性核事故中丧生的一小部分生命形成鲜明对比。如果各国开始用化石燃料取代无核未来,那么将会有更多数百万人的生命丧生。天然气可能是通往未来的合理桥梁,但很明显,它不可能是可持续的。用可再生能源取代世界上所有核能需要在未来四十年内付出“英雄般的”努力(用国际能源机构的话来说)。熔盐和鹅卵石床反应堆等新一代核反应堆有望使核能更加安全、高效和廉价。甚至比尔·盖茨也在投资一种新型反应堆设计。结论摆在我们面前;我们无视原子能将自食其果,并可能以我们的子孙后代惊人的生命为代价。这不是我们希望被记住的遗产。