在本月早些時候,大西洋導航者號(Atlantic Navigator)貨輪駛抵美國巴爾的摩港。導航者號上載有蘇聯在冷戰時期制造的一批核武器。在過去20年間,有19000個俄羅斯核彈頭經過拆卸處理,運往美國,在核反應堆中發電。事實上,在這20年里,為美國100座核反應堆供能的鈾燃料中,有超過一半來自這個核武器再利用計劃。
美國核能發電不但能消除核戰的威脅,還能應對另一大世界問題:氣候變化。核能發電產生的二氧化碳更少。根據美國哥倫比亞大學氣象學家詹姆斯·漢森(James Hansen)的分析,核能發電雖然在美國發電總量中只占20%,但是卻減少了640億公噸的溫室氣體排放。核能發電也不會像燃燒煤炭的火電廠一樣煙霧滾滾,造成其他空氣污染,可能也因此拯救了180萬條生命。
因此,漢森和前能源局局長朱棣文(Steven Chu)認為,核能發電技術,是我們抵御災難性氣候變化的關鍵。漢森在12月3日告訴記者:“我們不能把所有化石燃料都燒了。”但是我們也要知道,只要化石燃料還是最廉價的能源,人類就仍會拿它來燃燒發電。“煤炭燃燒產生的溫室氣體,在全球排放量中幾乎占了一半。如果我們能把這些火電站換成現代安全的核反應堆,我們很快就能減少污染。”
他還握有證據:歷史上溫室氣體排放量出現的最大下滑,發生于上世紀七八十年代的法國。當時法國正逐步由燃燒化石燃料發電過渡到核反應發電,每年都能減少大約2%的溫室氣體排放。漢森及同事在國際期刊《PLoS One》撰文預測,全球變暖污染物的排放量每年至少應減少6%,我們才能阻止“危險的”氣候變化。漢森的同事(也是論文合作者),哥倫比亞大學地球研究所所長杰弗里·薩克斯(Jeffrey Sachs)補充道:“從全球范圍來看,除了使用核能之外,我們不知道還有什么方法能達成這一目標。”
現在我們面臨的唯一問題是:我們的核反應堆還不夠多。
核能引領未來
中國在建設新型核反應堆上已占據世界領先地位。根據世界核能協會(World Nuclear Association)的統計,目前在中國全境有29座核反應堆正在建設之中,還有59座已經提交方案。中國建設的核反應堆,還不僅僅局限在一般的那種使用水和鈾燃料棒的反應堆,還包括最初由加拿大設計的重水反應堆,以及尚處于測試階段的小型快速反應堆。
但我們也要知道,就算中國準備建設的所有核電站都能順利完工,該國仍有50%的電能要通過燒煤獲得。而且在核電站建成之后,中國全部核反應堆最多能提供的電能總量,和美國現役的核電站提供的電能總量其實相差不大。另外,核電站在建設過程中也少不了要用鋼鐵和水泥,還有制造核燃料必須的濃縮鈾(或者如“兆噸換兆瓦”計劃那樣,將核武器的高濃鈾轉化成低濃鈾,用于核能發電)——這些材料在其本身的制造過程中,都會產生溫室氣體。根據美國能源部國家可再生能源實驗室的說法,這相當于在核電站服役期間,它每生產一千瓦時電能,就會排放大約相當于12克二氧化碳的溫室氣體——和風能漩渦發電機一樣(它在建設過程中也要用到鋼鐵、塑料、稀土等材料),比太陽能光伏板略少。
核能發電造成的污染和風能相當。
但在世界其他地方,核能發電產業已逐漸萎縮。在2011年地震和海嘯導致日本福島第一核電站發生核泄漏之后,日本就再沒啟用核電站。那一悲劇事件也在世界其他地區掀起輿論巨浪。德國計劃終止核能發電;就連法國政府也宣布,該國計劃減少核反應堆的數量。美國即將建成5個新的核反應堆,來代替4個年事已高、在今年退役的反應堆。但其他舊反應堆也被紛紛關閉,比如新澤西州的奧伊斯特河核電站(Oyster Creek)和佛蒙特州的揚基核電站(Yankee)。所以美國現役核反應堆的數量其實也在減少。
其中一個很大的原因是財政壓力。建設大型核反應堆,需要花費大把金錢,來保證其安全性和可靠性。比如說,美國如果想把核能發電提供的電量提升到其發電總量的四分之一,就需要再建設1000座新型核反應堆(增設,或者替換舊反應堆)。從現在的物價來看,要在喬治亞州建設兩座AP-1000型反應,需要投資7萬億美元——雖然因為工程浩大,總價可能有所下調,但仍無疑是個相當可觀的數目。
解決方法之一,是建設所謂“模塊化設計”的小型核反應堆。田納西流域管理局(The Tennessee Valley Authority)希望能在田納西克林奇河核電站(Clinch River)建設一個這樣的反應堆,以此來推動小型核反應堆的發展。美國政府曾試圖在克林奇河核電站建設自己的商用快速反應堆,可惜以失敗告終。
那個未能完工的增殖反應堆,是美國已告結束的新型反應堆研發計劃留下的遺產。同類反應堆還包括“實驗性增殖反應堆”(Experimental Breeder Reactor XBR),它在愛達荷州成功運轉了將近30年。漢森說:“美國政府在十幾二十年前居然叫停了尖端核能發電研發計劃,這真是令人扼腕。但現在我們又到了追求進步的時候,中國和其他國家都在尋求燒煤之外的發電方式。”
新開端?
也就是說,核能發電正越發受到科學界的關注——至少在冷戰結束之后,這還是頭一次。科學家正在研發使用新型反應堆,用替代冷卻液來取代水——比如美國核能轉換公司(Transatomic Power)的熔鹽冷卻反應堆,以及美國潔凈能源應用技術開發公司(Hyperion Power)的液態鉛鉍反應堆。這類創新設計,吸引了包括比爾·蓋茨在內的許多億萬富翁投資支持。核能轉換公司甚至還在今年的美國能源部高級研究規劃署(Advanced Research Project