
核能是唯一可大規模替代化石燃料的清潔能源,在能源需求居高不下的年代,在科學家們看來,核能需要更多人的理解;而在惶恐的民眾看來,核能、核工業無異于河豚:好吃是一回事,敢不敢吃是另一回事。
糾結的核能
福島核電站1971年開始運行,這座世界上規模最大的核電站,卻連接著日本電網系統中最老的供電系統。福島核電站一號核反應堆本應在2010年2月報廢,卻被延長了10年使用壽命。而就在接下來的一個月里,這場史無前例的地震給了年屆不惑的它一個驚天動地的毀滅。
反應最快的是德國民眾,第二天,數萬人走上街頭,要求德國政府中止一切核電設施、美國多數參議員也呼吁暫緩本國核電建設。其實,核工業的發展,從來就是和疼痛與苦難相伴隨的。
1896年天然放射性的發現,揭開了現代科學技術嶄新的一頁。世界核高科技產業發展起始于20世紀30年代到40年代初,那時,核物理學的一系列重大發現和發展開辟了人類利用核能的新紀元。
第二次世界大戰初期,美國猜測希特勒德國在研制核武器,決定趕在德國之前研制出核武器,為此投入了巨大的人力物力,開展了空前規模的研究工作。1942年6月,當科學研究確定有可能造出用于戰爭的核武器時,開始了初步工程的建設。為了保密,整個工程系統被稱為“曼哈頓工程區”,科研和建設以非常的戰時速度進行。
這個艱難的歷程最后以1945年8月6日8時15分美軍于日本廣島市區投擲了一顆代號為“小男孩”的原子彈而告終。爆炸的巨大威力加速了蘇聯對核彈的研究進程,盡管這個超級大國在1943年就已經決定研制原子彈。
1949年蘇聯第一次原子彈試驗成功,美國核壟斷被打破后,美國決定擴大易裂變物質的生產,在1951~1956年間,擴建了和新建了三座氣體擴散廠。1953年12月8日,艾森豪威爾總統發表了“和平利用原子能”的演講,正式宣告美國核工業開始向民用方面轉移。1954年美國頒布了新的《原子能法》,以法律形式確定了核能的和平利用,此后美國開始利用軍用核技術著手建造發電用的反應堆,1957年,美國第一座核電站——希平港壓水堆核電站投入運行。此后一系列示范核電廠相繼建成,60年代后期和70年代,美國核電工業迅速發展并商業化。
1979年三里島核爆炸是美國第一起也是最嚴重的一起商業核事故,它改變了此后美國核工業的中心和方向,使得美國人民強烈呼吁政府采取行動停止建設核電站,并且廣為宣傳用原子燃料發電的危險。但是即便如此,到了1982年,美國擁有核動力船艦約128艘。到1985年,擁有核電站93座。
蘇聯也沒有放慢腳步,1954年,蘇聯利用石墨水冷生產堆的經驗,在奧布寧斯克建成了世界上第一座核電站。此后,蘇聯就一直在開展有關大型的、具有經濟效益的核電站建設的研制開發工作,并以較快速度建設了一批核電站。從40年代后期至50年代初,它建立了易裂變物質生產工業。到1985年,擁有核電站51座。蘇聯解體后,大多數主要的核燃料循環設施和為核武器計劃生產的大量儲存的核材料都留在了俄羅斯。
能源和安全哪個重要?
核電發展五十年來,從技術指標來看,一般可以分為三代,同時將目前正在進行概念設計,預計二三十年后才能投入商業運行的核電站稱為第四代。第一代核電站主要是五六十年代開發的原型堆和試驗堆。第二代核電站指70年代至現在運行的大部分商業核電站基本堆型,它們大部分已實現標準化、系列化和批量建設,主要有壓水堆、沸水堆、重水堆和蘇聯設計的壓水堆和石墨水冷堆。第三代核電站一般指符合美國“用戶要求文件”或“歐洲用戶要求文件EUR”的先進核電反應堆。
英國于第二次世界大戰后建立了自己的核工業;法國于50年代建設了钚的生產工業,六七十年代初,建設了大規模的鈾同位素分離工廠;聯邦德國和日本引進美國的核電技術,于60年代建設了一批核電站(福島核電站正是這個時代的產物),掌握了核電站設備制造和工程建設技術,建立了核燃料元件制造工業;加拿大有自己的核燃料工業和重水反應堆核電站。印度也建設了較小規模的核燃料生產企業和核電站。一些發展中國家和地區,也引進或以引進為主建設了核電站,有的也在積極發展自己的核工業。
當前世界上已有450多座核反應堆電站并網發電,核電總裝機容量已達3.5億千瓦以上,約占世界發電總量的17%。盡管迄今核電站主要分布在產業化國家,但是目前正在建設的32個核電站中有31座分布在亞洲、中歐和東歐地區。
西歐將少量建設核能及燃煤電廠,在一定程度上限制對自然氣的過度消耗。發展中國家的核能增長最快,根據統計和預算,1999到2020年間將增長4.7%,尤其是發展中的亞洲,全世界在建的33個反應堆有一半在亞洲。固體燃料仍作為主要燃料,燃煤比重從1999年44.7%下降至2020年37.6%,由于中國自然氣的市場還在開發之中,大量的自然氣尚待開發,目前一個從燃煤發電廠到燃氣聯合循環正在進行之中,大量小型低效燃煤電廠將封閉。
此外,這些核電站采取了各種措施減少了發電本錢并進步了安全性。其中,阿根廷、巴西、捷克、德國、印度、韓國、西班牙、俄羅斯、瑞士、烏克蘭和美國都增加了各自的核電發電量并達到創紀錄的水平。國際原子能機構日前公布的一份報告顯示,2002年立陶宛核能發電在全國發電總量中所占的比重為80.1%,甚至一度超過了法國,成為世界上最高的。但隨后因為關閉了數個核電站,從而使比重下降,并發生電荒。
核能發展看亞洲
核能在過往10年中的發展速度明顯放緩,遠遠落后于石油甚至煤炭。而核電設備在東西半球正面臨不同的發展際遇,美國近年來一直致力于核電站的維護,而非新建;在歐洲,很多國家正在討論如何迅速封閉其核電廠。
亞洲是唯一的核電產業興盛地區,但也面臨著公眾日益強烈的反對。究其原因,高本錢和核恐懼是核電的致命弱點,影響了核電的市場遠景。
而核產業的支持者以為,核電廠可以避免燃煤發電廠大量溫室氣體的排放,也不必像水電那樣占用寶貴的耕地和進行大規模的移民,新一代核反應堆還將在建設本錢和安全控制方面取得歷史性的突破。一些國家降低了對核能發電機和燃煤發電的依靠,然而不會像過往兩、三年那樣迅速減退,很多運行商更多的是在考慮如何延長核電廠的使用壽命,畢竟他們在沒有放射性物質意外泄漏的條件下是無污染的。
但是,加快核電站建設的速度依然是列國能源擴充的主色調,如印度就非常注重發展自主核能技術。在核能研發盈利用領域,在第三世界中位居前列。除了若干當年美國和加拿大援建的核能電廠外,絕大部分是印度自行設計建造的。美國國會批準的美印核能合作協定也為印度的核能發電發展注入了新的動力。
至于亞洲其他國家,中國計劃在2020年前將核電廠總發電裝置容量提高至4000萬千瓦,屆時核能發電占總發電量比例將達4%。韓國計劃在15年內再建設8座以上的核能發電廠,將核能發電比例增加到43.4%。越南、馬來西亞、印尼等國目前也都在考慮興建核能電廠。日本能源經濟研究院的一份報告指出“2030年時,亞洲地區的核能發電裝置容量將由目