为什么核电必须成为能源解决方案的一部分

2018-07-20 11:42  浏览:  

许多环保主义者反对核电,理由是核电危险和处置放射性废物的困难。但获得普利策奖的作者认为,核能比大多数能源更安全,如果世界希望从根本上减少碳排放,就需要核能。

在16世纪后期,当木柴的成本不断增加迫使普通的伦敦人不情愿地转向煤炭时,伊丽莎白时代的传教士抨击他们认为是魔鬼排泄物的燃料。毕竟,煤是黑色的,很脏,在地下层发现 - 在地球中心向地狱 - 在燃烧时闻到强烈的硫磺味。在通常缺少烟囱的房屋中改用煤炭是很困难的; 神职人员直言不讳的谴责,虽然肯定是环境合理的,但进一步复杂化并推迟及时解决能源供应中的紧急问题。

对于太多关注全球变暖的环保主义者来说,核能是今天魔鬼的粪便。他们谴责它生产和使用放射性燃料以及处理废物的假定问题。根据我的判断,他们对这种高效,低碳的基荷能源的谴责是错误的。核能不仅仅是魔鬼的粪便,它可以而且应该是我们从更热,更具气象破坏性的世界中拯救的一个主要组成部分。

与所有能源一样,核电也有优点和缺点。什么是核电的好处?首先,由于它通过核裂变产生能量而不是化学燃烧,它产生的基本电力没有碳的输出,这是全球变暖的邪恶因素。从煤炭转向天然气是向脱碳化迈出的一步,因为燃烧天然气产生的燃煤约为二氧化碳的一半。但是,从煤炭到核电的转变正在彻底脱碳,因为核电厂在建设,采矿,燃料加工,维护和退役期间仅从化石燃料的辅助使用中释放温室气体- 大约与太阳能发电一样多,这是比天然气发电厂高出约4%至5%。

与其他任何主要能源相比,核能向环境释放的辐射更少。

其次,核电厂的运行能力远高于可再生能源或化石燃料。容量因子是衡量发电厂实际产生能量的百分比的指标。这对所有间歇性能源来说都是个问题。太阳并不总是发光,风也不会随风吹动,水也不会一直落在大坝的涡轮机上。

在2016年的美国,产生近20%美国电力的核电站的平均容量系数为92.3%,这意味着它们在每年365天的336天内全功率运行。(另外29天他们被赶下电网进行维护。)相比之下,美国水力发电系统的发电量为38.2%(每年138天),风力发电机组发电量为34.5%(每年127天)和太阳能发电电力阵列只有25.1%的时间(每年92天)。即使是使用煤或天然气供电的工厂,由于燃料成本以及季节性和夜间需求变化等原因,也只能发电一半左右。核能是可靠性的明显赢家。

第三,核能比任何其他主要能源释放的环境辐射更少。对于许多读者而言,这种说法似乎是矛盾的,因为通常不知道非核能源会向环境释放任何辐射。他们是这样。最严重的罪犯是煤炭,这是地壳中含有大量放射性元素铀和钍的矿物质。燃烧煤炭使其有机物质气化,将其矿物成分浓缩到剩余的废物中,称为飞灰。世界上燃烧的煤炭如此之多,产生的粉煤灰实际上是煤炭放射性释放到环境中的主要来源。

反核活动人士于1977年抗议在新罕布什尔州Seabrook建造一座核电站。 美联社照片

在20世纪50年代早期,当美国原子能委员会认为高品位铀矿石在国内供不应求时,它考虑从美国供应的大量燃煤飞灰中提取核武器用铀。2007年,中国开始探索这种开采,在云南小龙塘堆放了约530万吨褐煤粉煤灰。中国灰平均每公吨约0.4磅的铀化合物(U3O8),一种铀化合物。匈牙利和南非也正在探索从煤灰中提取铀。

什么是核的缺点?在公众看来,有两种,都与辐射有关:事故风险和核废物处置问题。

自20世纪50年代中期商业核电开始以来,已发生过三起涉及核动力反应堆的大型事故:宾夕法尼亚州的三哩岛,乌克兰的切尔诺贝利岛和日本的福岛。

研究表明,即使核电厂发生的最严重事故也不如其他重大工业事故造成破坏。

1979年3月,三哩岛反应堆部分熔毁,而宾夕法尼亚工厂的所有者遭受灾难,只向周围人口释放了极少量的辐射。根据美国核管理委员会的说法:

“据估计,事故期间TMI-2周围大约200万人的平均辐射剂量仅比通常的背景剂量高约1毫米。为了说明这一点,胸部X射线照射约6毫雷姆,该区域的天然放射性背景剂量约为每年100-125毫雷姆......尽管反应器严重受损,但实际释放的影响可忽略不计。个人或环境的身体健康。“

1986年在切尔诺贝利的一个大型石墨慢化水冷反应堆的爆炸和随后的烧毁很容易成为历史上最严重的核事故。事故发生后,29名救灾人员因急性辐射暴露而死亡。在随后的三十年中,辐射科学委员会 - 由27个成员国的高级科学家组成的联合国原子辐射影响科学委员会 - 定期观察并报告切尔诺贝利事故对健康的影响。它没有确定任何长期的健康后果除了白俄罗斯,乌克兰和俄罗斯西部居民在事故发生时为儿童或青少年的甲状腺癌,他们饮用被131碘染料污染的牛奶以及未被疏散的人群外,对暴露于切尔诺贝利核心暴露的人群除外。到2008年,辐射科学委员会将切尔诺贝利地区约6,500例甲状腺癌病例归咎于事故,造成15人死亡。从1991年到1995年,这些癌症的发生率急剧增加,研究人员主要将其归因于辐射照射。成年人没有增加。

位于加利福尼亚州阿维拉海滩附近的暗黑破坏神核电站将于2024年开始退役。 太平洋天然气和电力公司

来自切尔诺贝利,辐射科学委员会辐射的“平均有效剂量” 也得出结论,“由于外部和内部暴露,公众成员在1986 - 2005年期间接收了大约30 mSv的撤离人员,1 mSv居民前苏联,以及欧洲其他地区人口的0.3毫希。“西弗特是辐射暴露的衡量标准,毫西弗是西弗特的千分之一。全身CT扫描可提供约10-30 mSv。美国居民每年接受的平均背景辐射剂量(不包括氡)约为1毫西弗。

这里引用的切尔诺贝利辐照统计数据如此之低,以至于对于那些关注事故及其后果的广泛媒体报道的人来说,他们似乎必须尽量减少。然而,它们是联合国国际科学机构进行广泛调查的同行评审产品。他们指出,即使是核电厂最严重的可能发生的事故 - 其放射性燃料完全崩溃和燃耗 - 在过去一个世纪中仍然比其他重大工业事故的破坏性小得多。仅举两个例子:印度的博帕尔,当农药厂泄漏40吨甲基异氰酸酯气体时,至少有3,800人立即死亡,还有数千人患病; 在中国河南省,至少有26,000人溺水身亡在台风中一座大型水电站大坝发生故障后。“根据切尔诺贝利设施生产的每个电力单位的早期死亡人数(9年运行,36 GWe年的总发电量,31个早期死亡人数)计算得出0.86死亡/ GWe年度,” Zbigniew Jaworowski 总结,医生和前在切尔诺贝利事故期间,辐射科学委员会主席活跃。“这一比率低于[涉及大多数其他能源的事故]的平均死亡率。例如,切尔诺贝利率比液化气的死亡率低9倍......比水力发电站低47倍。

2011年3月日本福岛第一核电站发生大地震和海啸事故。海啸淹没了三个动力堆的供电和冷却系统,导致它们融化并爆炸,破坏了它们的限制。虽然154,000名日本公民从发电站周围12英里的禁区撤离,但车站地面以外的辐射照射受到限制。根据2011年6月提交给国际原子能机构的报告:

“截至2011年5月底,在植物附近居住的195,345名居民没有发现有害健康影响。所有1,080名接受甲状腺暴露检测的儿童均显示安全范围内的结果。到12月,对从三个城市撤离的约1,700名居民进行的政府健康检查显示,三分之二的外部辐射剂量在1 mSv /年的正常国际限度内,98%低于5 mSv /年,10人是暴露于10 mSv以上...... [没有重大的公众曝光,更不用说辐射造成的死亡。“

核废料处理虽然是美国持续的政治问题,但不再是技术问题。大多数美国乏燃料,其中90%以上可以循环使用,以延长核电生产数百年,目前安全地储存在操作电抗器的坚固的混凝土和钢制干燥桶中,其辐射缓慢下降。

2017年3月,一名维权人士要求关闭法国的费森海姆核电站。当局于4月宣布,他们将在2020年关闭该设施 .SEBASTIEN BOZON / AFP / GETTY IMAGES

位于新墨西哥州卡尔斯巴德附近的美国废物隔离试验工厂(WIPP)目前储存低水平和超铀的军用废物,可将商业核废料储存在2公里厚的结晶盐床中,这是古海的遗迹。盐的形成从新墨西哥州南部一直延伸到东南部到堪萨斯州西南部。在接下来的一千年里,它可以轻松容纳整个世界的核废料。

芬兰在国家西海岸波罗的海的奥尔基洛托(Olkiluoto)下400米处的花岗岩基岩上开辟了一个永久性储存库。它预计将在2023年开始永久性废物储存。

对核电的最终投诉是它的成本太高。核电成本是否过高最终将由市场决定,但毫无疑问,对不同能源系统的外部成本进行全面核算会发现核能比煤或天然气便宜。

核电并不是全球变暖威胁的唯一答案。可再生能源有其自己的位置; 因此,至少在可再生能源变化时平衡电流,天然气。但核心应该比困扰它的反核偏见和恐惧更好。它不是21世纪魔鬼粪便的版本。它是解决人类历史上最大的能源威胁的有价值的,甚至是不可替代的部分。

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