核电是我们的能源未来还是恐龙死亡螺旋?

芬兰Eurajoki地区Olkiluoto核电站新建反应堆落后九年,超过预算的US5十亿美元。 照片由Teollisuuden Voima Oy提供芬兰Eurajoki地区Olkiluoto核电站新建反应堆落后九年,超过预算的US5十亿美元。 照片由Teollisuuden Voima Oy提供

核电已经死了。 万岁核电。 核电是唯一的出路。 核电是一个红色的鲱鱼。 核电是太危险了。 核电是周围最安全的电源。 核能是什么。 核就是一切。

现在人们普遍认为,世界必须迅速减少碳排放,以抵御危险的气候变化,但“如何做”的这个过程的辩论仍然向上。 而那场辩论中,似乎没有产生这样赤裸裸的矛盾的观点核能。 一些专家和倡导者认为,无碳核电 代表着唯一真正的希望 保持的行星的温度检查。 有些人则认为核是有风险的,不必要和过于昂贵,做一个凹痕。

相同的基本数据集 - 核电厂目前存在,在建,新技术的现状,成本和延误,有几个醒目的事故史 - 产生那些完全矛盾的意见及预测。 核电是一种罗夏测验:你看,你希望看到什么 - 一个美好的未来核或缓慢死亡螺旋旧世界的恐龙 - 反映在目前能源和将来的你自己的看法。 在所有的可能性,没有人会被证明是对还是错了几十年。

今天和明天

核电今天占了 10占总发电量的百分比 世界各地。 这个由国家急剧变化 - 在美国率约为百分之X​​NUMX,在俄罗斯和德国是比低一点,而其他一些欧洲国家获得核反应堆和20 40个百分点。 法国长期以来一直一马当先比例,超过百分之50(它有第二个最总反应堆,仅次于美国)。 中国,虽然快速构建,在75提请其功率小于百分之3核。

核电装机容量差别很大,美国装机容量居领先,中国在建容量。

目前全球正在运行442反应堆,国际原子能机构表示66目前正在建设中。 二十四那些在中国; 目前没有其他国家的建筑超过八个。

这是核的风景吧。 现在的问题是,如何将它在未来几年改变? 同样重要的是如何, 应该 它改变? 这两个答案取决于你问谁。

国际能源署的 世界能源展望2014其中包括对核电的密切分析, 项目全球装机容量60%的飞跃通过2040,几乎有一半的增长来自中国的。

“我认为我们肯定需要它在应对气候变化的战斗。 这是广泛承认,说:“ Jacopo Buongiorno在麻省理工学院核科学和工程学教授。 “因为现在有关于气候变化如此大的关注,这就像众船潮。 这被认为是干净的东西是怎么回事了。 我认为这是绝对必要的。“

这种类型采取对核的不是特别难找,但也不是这一个:“我不认为核电是一个必要的组成部分可言,说:” MV Ramana,普林斯顿核期货实验室的研究学者。 “在可预见的未来,核电作为发电份额的比例有可能下降。 如果我们认为这是减排的手段,那么我们就不会成功地实现最近设定的雄心勃勃的气候目标 巴黎协议,其中195国家同意减少排放量急剧下降。

在这项协议即将到来之际,一些最着名的核支持者 - 气候科学家詹姆斯·汉森(James Hansen),斯坦福大学的肯·卡尔代拉(Ken Caldeira)和其他人 - 在写 监护人 认为“核将会使世界之间的差异缺少关键的气候目标或实现这些目标。”

这遭到了特别严厉的鄙视 纳奥米Oreskes,哈佛大学科学史家,合着者 怀疑招商,谁 写了一个回应 监护人 品牌这个“新,奇否定形式。”

汉森和奥雷克斯“分歧的心脏关于核的必要性和扩大可再生能源的技术可行性:是否其他能源足以从化石燃料断奶我们吗? 或者是可靠的,规模大(单新的反应堆能达到1,600兆瓦,是世界上最大的太阳能发电厂的三倍)基荷电力,核能提供了低碳未来的必要组成部分?

论点的反核方面侧重于几项研究,这些研究已经说明了可再生能源只能实现这一目标,可能更便宜,没有核能风险。 马克·雅各布森斯坦福大学大气/能源项目主任,出版 国家具体的计划展示了如何100%的可再生能源普及率 将是可以实现的。 美国国家可再生能源实验室是美国能源部的一部分,可再生电力期货研究“在2012中,他解释了80在美国渗透百分率的明确途径。其他人已经展示了类似的路线。

谈到任何能源,讨论的根本是成本。 核能支持者认为有障碍有完全可再生能源运行的网格。 Buongiorno的,例如,说的太阳能和风能的间歇可以现实仅通过加入大量的蓄电的(的形式处理 大容量电池或其他高科技新 压缩空气)到电网,这将改变正在进行的“可再生能源价格暴跌”的叙述。

“当我听到人们说'哦,成本正在下降,”对于成本 可能会下降,但如果安装这种能力迫使我有能量存储,你必须增加这些成本,“他说。 想想就像买车一样:基准价格听起来不错,但所有的选项和插件都可以帮到你。 Buongiorno说,他预计核建设的成本将下降,而当可再生能源的存储成本被考虑时,核能(24 / 7的可靠产量)开始看起来更具吸引力。

十亿和十亿

谈到任何能源,讨论的根本是成本。 为电网增加更多的核能可以减少可再生能源和储存的一些负担,但是核能本身的经济性可能会成为一个难以克服的障碍。

一般来说,一个特定技术积累的经验越多,建设成本就越低。 这已经被戏剧性的说明了 成本下降 风能和太阳能。 然而,核能逆转了这一趋势,反而表现出了一种“消极的学习曲线“ 随着时间的推移。

根据有关科学家联盟,在美国建造的第一座核反应堆的75的实际成本超过了初步估计 超过200%。 最近,成本继续膨胀。 根据UCS的说法, 一座新核电站的价格跳涨 2中的4十亿美元到2002十亿美元之间,9中的2008十亿美元。 换一种方式, 价格拍摄 从下面每千瓦US $ 2,000在早期2000s高达高达每千瓦US $ 8,000 2008通过。

史蒂夫ClemmerUCS的能源研究和分析主任并没有看到这种趋势的变化。 “我没有看到很多证据表明我们会看到成本削减的类型(支持者)在谈论。 我对此非常怀疑 - 如果真的发生了,那我真的很难过,但是我没有看到。“他说。

有些项目 在美国 似乎面临着延迟和超支。 在9月份的2015,南卡罗来纳州在现有工厂建造两座新反应堆的工作推迟了三年。 在格鲁吉亚,工厂老板南方公司一月份提交的一份2015文件表示,将增加两座反应堆 美国700亿$跳 在成本和额外的18几个月建立。 这些问题有许多根本原因,从许可延误到简单的施工错误,并且很难找到简单的解决方案。

在欧洲,情况是相似的,有两个特别令人震惊的例子在这个行业蒙上阴影。 芬兰Olkiluoto 3工厂在2005工厂开始新反应堆的建设工作,但是直到2018,9年后才完工 5十亿美元超出预算。 法国的核反应堆主要来源是核反应堆 进度落后6年 比预计高出一倍以上。

“60的年以上的反应堆厂房的历史并没有证据表明,成本会降下来,”拉玛纳说。 “随着核技术已经成熟,成本增加,以及目前所有迹象都表明,这一趋势将继续下去。”

一些专家,但是,争议的想法,即“负学习曲线”是内在的核工业。 在一个 最近的一篇文章 能源智囊团的特德诺德豪斯(Ted Nordhaus) 突破研究所 指出,核电厂建造成本的历史由国家变化很大。 韩国,例如,已经证明在超过时间成本相当一致的降; 它引进外国公司的第一次设计更有经验的前自产自销的设计扎下根,和全国所有的植物 由一个实用程序构建和拥有. Nordhaus写道“有了正确的政策和制度,核电厂可以快速,安全,便宜地建成。”

尽管如此,大多数国家都出现了成本的增加。 因为它的立场,只有中国的非自由市场可以允许一个真正的快速扩建核电厂; 该国目前的核电建设世界统治体现了这种理念,和2016五年计划包括规定审批和建设 六到八个新工厂 每年。

随着价格的上涨,重大事故的幽灵笼罩在核放大的每一个讨论之上。 就行业而言,它认为核能的好处是值得的。 核能研究所,其中 代表 厂主,建筑商,设计师,供应商和相关公司,在美国注意到 核电产生高达$十亿50 每年从电力销售和收入,并提供100,000的工作。 碳排放的缺乏当然只会增加收益。

福岛阴影

随着价格上涨,重大事故的幽灵核规模扩大的每次讨论悬停。 按照大多数措施核能 在有史以来设计的最安全的能源形式之中。 但是,当它出问题,出了问题壮观而可怕的方式。

2011在日本的福岛第一核电站事故导致该国所有工厂关闭 去年才重启的反应堆非常有限),并说服德国和比利时全面淘汰能源。 尽管这些淘汰将只占整个反应堆的一小部分,但它们却使革命性核扩大的想法受到阻碍。

许多人认为可怕的反应,并逐步淘汰不是在气候变化的背景下完全合乎逻辑。 福岛显然确实导致全球支持下降 核能,但舆论仍然由国家标准差异极大。 在美国,核好感一项盖洛普民意调查显示,因为福岛的下降,而不是戏剧性的。 在利用核能的2015公众支持 在51%的徘徊,从62的2010百分比的峰值下降。 但是同样的调查发现,只有35百分比认为政府应该“更加重视”核能; 作为比较,79百分比希望更多关注太阳能。

考辛斯了大规模崩溃的恐惧都在核武器扩散,在垃圾处理的关注担忧。 核废料目前存放核电厂在该网站上 水池或干式贮存桶密封 几十年的论点 在地质资料库都不太可能很快得到解决的任何时间。 对于武器,核电厂其反应的过程中产生的钚,这可能是 制成的炸弹 如果有足够的积累; 恐怖主义和盗窃因此不断的担忧。 这两个问题的工作,延长风险伸出背后核电的阴影,并且都缺乏直接的解决方案。

技术突破?

核电支持者希望新技术能够提高经济效益,减少恐惧因素。 目前正在努力开发 小型模块反应堆,这产生约三分之一或更小的全尺寸的反应器中的输出的和理论上可以建造更快和更便宜。 艾利森·麦克法兰乔治华盛顿大学的主任 国际交流中心科技政策 以及 美国核管理委员会前主席,指出,这些只是一个工作的各种公司(NuScale电源)目前预计实际将申请材料提交给2016的监管机构 - 这一步骤仍然存在 年消除 从实际运作的反应堆。

其他技术独角兽,虽然在绘图板上了几十年许多情况下,仍然在距离保持关闭状态:不同的燃料来源,如 , 熔盐冷却反应堆,甚至建厂像那些用于石油钻探(项目浮动平台, MIT的Buongiorno大量参与)上表中的所有。 这些都不同潜在的优势:一个漂浮植物可以利用海水作为一种廉价和简单的方法来冷却反应堆,并会由人和附近的冷却液应在事故发生维持工厂远离减轻一些安全担忧; 钍可以减少浪费,更有效地产生动力,虽然 在2013英国政府报告 称为“夸大了”的好处,专家们警告说 它可能会增加扩散风险;和 熔融盐可以在较低的压力下操作 比标准的水冷反应堆,提供一些安全的好处。

尽管如此,核能研究和开发正在悄然进行,主要是出于安全原因。 如果目标是快速减排,目前还不清楚这种新技术是否可以发挥作用。

“我认为我们需要做一些工作就可以了,看看我们是否可以开发一些新的技术,但他们不会是在短期内的解决方案可言,”麦克法兰说,关于小模块化反应堆。 “一些,只是在纸上存在的权利,现在这些其他的事情? 我认为他们是更远了。“

UCS的Clemmer认为,接下来的15年将不太可能发生大量的核革命。 他说2030到2050时期对于核电来说将是一个关键时刻,美国和其他地方的许多现有电厂将退役 - 国际能源署项目几乎 由200退役2040反应堆。 在这个时间框架内,也许一些新技术可能会推向市场。

看法的改变

未来几年,气候变化的影响可能会如何剧烈,迫使罗夏的混乱局面转化为清晰的形象。

“随着时间的推移,气候变化的影响越来越真实 - 干旱,热浪和灾害 海平面上升 风暴潮,沿海洪水问题,更强大的飓风和灾难性的风暴以及类似的事情也是唤醒人们的呼声,“克莱默说。 “希望在某个时刻,我们将要求采取行动来应对气候变化和减少排放,这足以唤醒我们的呼声。 在那个世界上,也许会有更多的积极的光芒,将会脱离核子。“

麦克法兰还表明,对能源的需求不断变化的看法可能会改变核财富。 “我们通过这些不同的转换作为一个社会,”她说。 在过去,这些过渡已经取代木煤,以帮助城市的发展,并增加石油运输饲料的繁荣。

她说:“核从未满足过这种需求之一。 “我们正在经历另一个转型,我们需要对我们的能源进行脱碳,也许现在它会满足更多的自然需求。 我们拭目以待。”查看Ensia主页

关于作者

戴夫·列维坦戴夫列维坦已覆盖科学和环境超过十年,对于各种各样的网点如 “科学美国人”, 板岩和 费城问询。 他即将出版的新书 不是科学家:政治家如何错误,歪曲和完全的科学 将由WW Norton发布。

这篇文章最初出现在Ensia

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