艾力森
●英國牛津大學榮譽教授
世界各地的示威者都要求為了保護環境而減少碳基能源的供應。然而,在德國,旨在滿足這些需求的能源轉型政策卻未能減少二氧化碳排放。問題的很大一部分在於,為了回應長期以來的反核情緒,決策者計畫逐步淘汰核能,同時投資風能和太陽能等可再生能源。
透過學習駕馭風、水和火(燃燒樹葉和木頭)的力量,基本上就是我們今天所說的「可再生能源(renewables)」,我們的祖先掌握了自然。但是他們所掌握的能源很弱,只有在天氣允許的情況下才能使用。因此,他們的生活水準很低,壽命很短,人口依然很少。
隨著工業革命的到來,這一切都改變了。
人類學會了透過燃燒煤以及後來的石油和天然氣來為發動機提供動力,衡量燃料效用的一個標準是它的能量密度,即每千克(2.2磅)的電力單位數(kWh),化石燃料的能量密度為每千克1-7千瓦時,是可再生能源的1000倍,無論天氣如何,都可以隨時隨地被利用。
在過去250年裡,這些可獲取的強大能源影響了大部分經濟和政治的發展。其間,世界人口增長了8倍,預期壽命增加了1倍,人們的生活水準有了顯著提高。
然而,如今,我們正站在新能源革命的起點上。化石燃料的益處不再大於成本,標準的可再生能源仍然像工業革命前一樣脆弱和不可靠。
為了利用足夠的能源,工業化前期的燃料需要巨大且具有自然破壞性,幾乎不是「綠色」或「環保」的發電站:巨大的太陽能電池板陣列,巨大的風車森林,以及被淹沒的巨大河谷。它們的大小證明了它們所收集的能量的不足,而間歇性意味著典型的工作可用性只有30%。而且,正如德國的能源轉型政策所顯示的,這些燃料是不夠的。
如果沒有現實而科學合理的能源政策,這個世界將無法實現它所需要的能源革命。一個世紀以來,人們對能源的自然科學已經有了很好的理解,因此驚奇事件很少發生。科學上已知的唯一一種廣泛使用的燃料是核能,它能提供充足的能源,同時對自然的危害最小。
作為一種能源,燃料必須由一種更強大的能源來「充電」,無論是近期太陽能的陽光,還是數百萬年的光合作用(就化石燃料而言)。同樣的,物理原理解釋了為什麼化石燃料的能量密度是工業化前的1000倍,也解釋了為什麼核能的能量密度是工業化前的500萬倍。
我們今天在地球上發現的鈾(uranium)和釷(thorium)燃料,是在地球形成之前的一次重力陷縮(gravitational collapse)事件中產生的,能量由此積聚起來。天文學家如今正在宇宙的其他地方觀測類似的爆炸。
這種現象產生的一公斤核燃料足以提供一個人一生所需的全部能量,而且它既不需要排放1800噸二氧化碳,也不需要水壩排放1000萬噸水。這種微量核燃料所產生的廢料同樣很少,而且與普遍的看法相反,它不會造成任何事故。
除了放射性原子的單獨衰變,核能被牢牢地鎖在單個原子核內,這些原子核只有在太陽的中心才會相遇。原子核不會過早地釋放它們的能量,因為只有自由中子才能解開這個鎖,而這樣的鑰匙衰變得很快:它們的半衰期是10分鐘。因此,核能只能在工作反應堆內釋放。
這就是核能獨特的物理安全性(physical safety)。
此外,生物本身會保護生命免受核輻射。在30億年的時間裡,生命已經進化到能夠在岩石和太空的自然輻射中存活下來,並找到了從破壞中恢復的方法。但這是一個更長的故事。關鍵是適度的輻射實際上是無害的。由於居理夫人(Marie Curie)的研究工作,更高劑量的輻射甚至被常規地用於診斷和治療癌症。
為人類健康而使用核技術普遍被接受,同樣也應該為地球健康而這麼做。然而,儘管對核能的恐懼沒有科學依據,實際上,核能比任何其他能源都安全得多,關於它們的說法遍及公共政策,其中的風險往往是為了娛樂而虛構的。
我們的未來以及環境的健康,要求我們改變方向,擁抱核能。為了支持這一轉變,應該向公眾和今後的年輕人提供更全面和準確的教育,因為總有一天他們將在全世界建造和運營核電站,與此同時,在冷戰期間設立的許多預防性官僚機構也需要被重新考慮。
在安全性、可靠性、效率和環境友好性方面,核能是替代化石燃料的最佳選擇,沒有它,世界迫切需要的能源革命將永遠不會實現。
(原標題為《The Energy Revolution Must Be Nuclear》文章未經授權,請勿任意轉載)