核能在世界能源版图中何去何从

来源 :中国科学探险 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sailor111
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  人类能否依靠核能将净碳排放削减至零,即实现所谓的“净零排放”?这个问题并不容易回答。从切尔诺贝利到福岛,两次7级特大核电站事故或许能让我们更深刻地理解核能与核技术所面临的挑战。
  1953年,时任美国总统艾森豪威尔在联合国大会上,提议创建一个国际性的原子能机构。他表示,“仅仅从士兵手中拿走这种武器是不够的。必须把这种武器交到那些知道如何剥去其军事外壳,并使之用于和平事业的人手中。”到目前为止,世界上只发生过两次7级特大核事故:2011年3月11日的福岛第一核电站事故;1986年4月26日的切尔诺贝利核电站事故。
  2011年3月11日,日本本州岛附近发生了震级超过9级的地震,随后导致了大规模的海啸,最终造成约1.93万人死亡。海啸还横扫了福岛第一核电站周围的防护海堤,随之而来的洪水导致三个反应堆堆芯部分熔毀,引发火灾和爆炸。再往前追溯25年,在苏联乌克兰的普里皮亚季,一系列人为失误导致切尔诺贝利核电站熔毁,掀翻了一个核反应堆的屋顶,向整个欧洲释放了核辐射。
  如今,核电供应了全球约10%的能源,低于2010年的13%。这一下降趋势可能还会继续,尽管在未来几十年里,核电仍将是全球能源结构的一部分。随着化石燃料时代的结束,核电能否在能源供应的减碳过程中发挥重要作用?
  在1953年艾森豪威尔的联合国大会演讲之后,许多人都对核电的前景充满信心,但随着一次次核事故的发生,这种乐观情绪逐渐消失。直到今天,艾森豪威尔的讲话仍然提醒着人们,核能与大规模杀伤性武器有着相同的来源,而这也阻碍了核能作为一种普遍能源的远大前景。
  在中国和印度等国,新的核反应堆仍在计划和建造中。但是,正如国际能源署(IEA)所指出的那样,核能的总体吸收仍低于其所谓的“可持续发展情境”,特别是在高收入国家。而且,由于太阳能和风能等可再生能源的成本不断降低,未来对核能的需求可能并不会反弹。
  当核灾难吸引了所有人的注意时,很难想象人们曾经对核能抱有多么大的热情。当时,许多人将核能视为应对全球能源需求的重要方式之一。从1951年第一座实验性核反应堆开始,新的反应堆以越来越快的速度不断增加,并在20世纪60年代末至70年代末达到高峰,几乎每年都有20~30座反应堆投入运行。1957年,在英国坎伯兰(现坎布里亚郡塞拉菲尔德)西北角的温斯乔反应堆(后来改名为塞拉菲尔德)发生了一场火灾,但这场英国史上最严重的核事故并没有阻碍全球核能产业的增长。
  到了1979年,美国宾夕法尼亚州的三里岛核电站发生事故后,情况发生了改变。该事故的发生是由于冷却系统出现故障,导致反应堆堆芯部分熔毁,放射性物质发生泄漏。幸运的是,这场事故并没有导致任何生命损失,但在7年后发生的切尔诺贝利核事故中,有31人直接牺牲,在当时的苏联、东欧和西欧,还有数以千计的人受到辐射影响,但具体伤亡人数仍存在争议。在福岛核灾难中,多达50人遭受了非致命的辐射灼伤,1人随后死于辐射暴露导致的肺癌。
  除了死亡和健康风险,切尔诺贝利核事故造成的损失据说超过2000亿美元,而据日本经济研究中心估计,清除福岛核污染的成本在4700亿~6600亿美元。2011年的灾难发生后,日本有12座核反应堆被永久关闭;另有24座反应堆目前仍处于停运状态,等待正在进行的安全审查,这无疑也增加了大量成本。
  所有这一切都意味着,在建设成本之外,任何投资核能的国家都必须做好准备,预留足够的资金,以应对任何可能发生的灾难,无论是由于人为错误还是自然原因。
  计划开展核能项目的国家还应该与核供应国集团(NSG)和国际原子能机构(IAEA)合作,前者主要负责监督和管控和平目的的核贸易,后者则具有更加重要的意义。IAEA并不是传统的能源监管机构,它不仅负责监督和检查核电站,同时也在努力确保核裂变材料不被某些国家用于武器用途。这在一定程度上是因为一些国家,如印度和巴基斯坦,很可能还有以色列,在最初寻求用于研究或开发核能的核技术后,进一步成为核武大国。
  考虑到核能利用在技术上的种种壁垒,世界上大部分核能还是由核武器国家所生产。另一方面,如果建设核电站的总费用高达数千亿美元的话,大多数国家都会表示拒绝。相比之下,可再生能源技术尽管仍处于相对起步的阶段,但其成本正逐渐下降,监管也更加直接。这是很重要的一点,因为这些新的技术不需要涉及与国家或国防有关的设备。
  很显然,核能还将伴随我们一段时间:新核电站正在建设中,旧核电站退役还需要一段时间。不过,事实证明,核能并不是曾经被视为世界能源市场减碳的解决方案。核能具有一定的优势,但其持续性的低使用率表明,一些国家认为发展核能的风险超过了收益。对另一些国家来说,发展核能是一项难以负担的事业。如果世界要实现碳净零排放,就必须将重点放在可再生能源上,因为这些能源的最大优势之一,便是几乎所有国家都可以免费获得。
其他文献
为实现高效的能量存储设备,3D 打印正被广泛应用于电化学领域。日前,西北工业大学团队和新加坡国立大学增材制造实验室合作新成果让业界为之一振。  联合团队利用数字光处理(DLP)和化学气相沉积(CVD)两种现代工业技术,研制出一种独特的 3D 中空石墨泡沫(HGF),其具有周期性的多孔结构和良好的力学性能,成功实现了电极的高机械强度和超高活性材料负载量。  “该成果不仅为制备具有优秀机械强度和电化学
期刊
据外媒报道,新的科学结果表明,火星的大量水是被困在地壳中而不是逃到太空中。根据最新的地质证据,数十亿年前,大量的水流过火星并汇集成水池、湖泊和深海。NASA资助的一项新研究表明,火星上有大量的水(30%~99%)被困在了地壳中的矿物质中,这无疑给现在的理论提出了挑战。目前的理论是由于火星的低重力水逃到了太空中。  早期的火星被认为有足够的水覆盖在一个约100~1500米深的海洋中,这个海洋的体积约
期刊
人脸识别技术正在飞速发展。西北大学却不走寻常路,利用人工智能(AI)技术为秦岭地区数千只川金丝猴进行猴脸识别。  如何能够准确、快速地对野生动物进行个体识别,实现连续的“焦点动物取样”和个体全覆盖的“全事件取样”,从而科学地认识并据此开展动物保护工作,一直是全世界动物学家向往但又无法突破的难题。  西北大学生命科学学院教授郭松涛针对这一前沿问題,与计算机科学领域的专家深度交叉融合,建立动物AI研究
期刊
据外媒报道,看似平凡的玻璃其实是一种非常神秘的材料。现在来自康斯坦茨大学的科学家们已经发现了一种新的物质状态——液体玻璃,它有着一些不寻常的特性。通常情况下,当一种物质从液体变为固体时,原先自由流动的原子会排列成刚性晶体,但玻璃的情况并非如此:它的原子则是在无序状态下“冻结”的。  至少通常情况都是这样的。在这项新研究中,研究人员发现了一种玻璃的新形式,其中的原子表现出一种复杂的行为,这是以前在大
期刊
据外媒报道,与需要充电的二次电池不同,燃料电池是一种以氢气为燃料、氧气为氧化剂,直接通过电化学反应产生电能的环保发电系统。燃料电池有多种类型,其工作温度和电解质材料各不相同。其中,使用陶瓷电解质的固体氧化物燃料电池(SOFC)受到越来越多的关注。由于它的工作温度高达700℃左右,因此在各种燃料电池中效率最高,还可以通过蒸汽分解产生氢气。  为了实现该技术的商业化,必须进一步提高电池性能,新型高温催
期刊
日前,一个由德国、奥地利和瑞士的研究人员组成的团队首次证明,专门培养的噬菌体比已知的野生噬菌体对多重耐药性细菌有更好的疗效。  噬菌体是一种感染细菌和古细菌的病毒,其特点是以细菌为宿主,专门攻击特定的细菌,因此可以作为抗生素的替代品。随着抗生素的大量使用,一些细菌对抗生素产生了耐药性。与不耐药的细菌相比,这些细菌造成的感染更难治疗。世卫组织已将抗生素耐药性作为高度优先解决的问题之一。一段时间以来,
期刊
日前,我国海上最大油气生产商——中国海洋石油集团有限公司宣布,2020年中国海油海上油气产量突破6500万吨油气当量,创历史新高。其中,原油产量同比增长240.3万吨,连续两年国内原油生产增量居“三大油”公司之首,其中2020年占总增量的80%以上。  过去的一年,对于全球各大石油公司来说,都是充满挑战的一年。一是新冠肺炎疫情使复工复产变数增加,二是国际油价持续低位徘徊。在这种情况下,我国海上油气
期刊
长期以来,人们一直认为植物和动物传粉者之间强大的共同进化关系是现存27.5万种开花植物中高物种化率的潜在驱动力。大黄蜂、蜂鸟、天蛾和蝙蝠等传粉者之间的转变,往往与植物标本化事件同时发生。这些授粉者“公会”中的每一个都被一组不同的花卉性状所吸引,如颜色、图案、气味、形状和花蜜奖励等,统称为“授粉综合征”。到目前为止,除了在一些发展中的模型系统中,参与授粉者转变驱动的规格化的性状的详细遗传学仍然不清楚
期刊
日前,媒体报道了在早白垩世(1.25亿年前)的中国义县组地层发现的整株保存的單子叶植物——宁城中华草(Sinoherba ningchengensis)。这是截至目前全球最早的可靠单子叶植物化石记录。  “这一发现不仅增加了义县组被子植物的多样性,而且在这么早的地层中发现人们以为较进化的单子叶植物,似乎再一次向人们暗示:义县组所处的早白垩世不太可能是被子植物真正的起源时代,也许被子植物的历史可以追
期刊
古人云,桃李满天下。桃起源于我国,适应性强,分布范围十分广泛,是研究植物对环境适应性的好模型。日前,国际期刊发表了由中国农业科学院郑州果树研究所王力荣团队领衔完成的多个环境因子对桃基因组影响的遗传分析,揭开了“桃李满天下”的基因组变化奥秘,有助于帮助育种家建立应对气候变化的植物品种适应性改良的新模式。  该研究团队利用263份桃种质资源的基因组数据,构建了桃地方品种和野生近缘种的多类型变异组图谱。
期刊