核能是唯一可大规模替代化石燃料的清洁能源,在能源需求居高不下的年代,在科学家们看来,核能需要更多人的理解;而在惶恐的民众看来,核能、核工业无异于河豚:好吃是一回事,敢不敢吃是另一回事。
纠结的核能
福岛核电站1971年开始运行,这座世界上规模最大的核电站,却连接着日本电网系统中最老的供电系统。福岛核电站一号核反应堆本应在2010年2月报废,却被延长了10年使用寿命。而就在接下来的一个月里,这场史无前例的地震给了年届不惑的它一个惊天动地的毁灭。
反应最快的是德国民众,第二天,数万人走上街头,要求德国政府中止一切核电设施、美国多数参议员也呼吁暂缓本国核电建设。其实,核工业的发展,从来就是和疼痛与苦难相伴随的。
1896年天然放射性的发现,揭开了现代科学技术崭新的一页。世界核高科技产业发展起始于20世纪30年代到40年代初,那时,核物理学的一系列重大发现和发展开辟了人类利用核能的新纪元。
第二次世界大战初期,美国猜测希特勒德国在研制核武器,决定赶在德国之前研制出核武器,为此投入了巨大的人力物力,开展了空前规模的研究工作。1942年6月,当科学研究确定有可能造出用于战争的核武器时,开始了初步工程的建设。为了保密,整个工程系统被称为“曼哈顿工程区”,科研和建设以非常的战时速度进行。
这个艰难的历程最后以1945年8月6日8时15分美军于日本广岛市区投掷了一颗代号为“小男孩”的原子弹而告终。爆炸的巨大威力加速了苏联对核弹的研究进程,尽管这个超级大国在1943年就已经决定研制原子弹。
1949年苏联第一次原子弹试验成功,美国核垄断被打破后,美国决定扩大易裂变物质的生产,在1951~1956年间,扩建了和新建了三座气体扩散厂。1953年12月8日,艾森豪威尔总统发表了“和平利用原子能”的演讲,正式宣告美国核工业开始向民用方面转移。1954年美国颁布了新的《原子能法》,以法律形式确定了核能的和平利用,此后美国开始利用军用核技术着手建造发电用的反应堆,1957年,美国第一座核电站——希平港压水堆核电站投入运行。此后一系列示范核电厂相继建成,60年代后期和70年代,美国核电工业迅速发展并商业化。
1979年三里岛核爆炸是美国第一起也是最严重的一起商业核事故,它改变了此后美国核工业的中心和方向,使得美国人民强烈呼吁政府采取行动停止建设核电站,并且广为宣传用原子燃料发电的危险。但是即便如此,到了1982年,美国拥有核动力船舰约128艘。到1985年,拥有核电站93座。
苏联也没有放慢脚步,1954年,苏联利用石墨水冷生产堆的经验,在奥布宁斯克建成了世界上第一座核电站。此后,苏联就一直在开展有关大型的、具有经济效益的核电站建设的研制开发工作,并以较快速度建设了一批核电站。从40年代后期至50年代初,它建立了易裂变物质生产工业。到1985年,拥有核电站51座。苏联解体后,大多数主要的核燃料循环设施和为核武器计划生产的大量储存的核材料都留在了俄罗斯。
能源和安全哪个重要?
核电发展五十年来,从技术指标来看,一般可以分为三代,同时将目前正在进行概念设计,预计二三十年后才能投入商业运行的核电站称为第四代。第一代核电站主要是五六十年代开发的原型堆和试验堆。第二代核电站指70年代至现在运行的大部分商业核电站基本堆型,它们大部分已实现标准化、系列化和批量建设,主要有压水堆、沸水堆、重水堆和苏联设计的压水堆和石墨水冷堆。第三代核电站一般指符合美国“用户要求文件”或“欧洲用户要求文件EUR”的先进核电反应堆。
英国于第二次世界大战后建立了自己的核工业;法国于50年代建设了钚的生产工业,六七十年代初,建设了大规模的铀同位素分离工厂;联邦德国和日本引进美国的核电技术,于60年代建设了一批核电站(福岛核电站正是这个时代的产物),掌握了核电站设备制造和工程建设技术,建立了核燃料元件制造工业;加拿大有自己的核燃料工业和重水反应堆核电站。印度也建设了较小规模的核燃料生产企业和核电站。一些发展中国家和地区,也引进或以引进为主建设了核电站,有的也在积极发展自己的核工业。
当前世界上已有450多座核反应堆电站并网发电,核电总装机容量已达3.5亿千瓦以上,约占世界发电总量的17%。尽管迄今核电站主要分布在产业化国家,但是目前正在建设的32个核电站中有31座分布在亚洲、中欧和东欧地区。
西欧将少量建设核能及燃煤电厂,在一定程度上限制对自然气的过度消耗。发展中国家的核能增长最快,根据统计和预算,1999到2020年间将增长4.7%,尤其是发展中的亚洲,全世界在建的33个反应堆有一半在亚洲。固体燃料仍作为主要燃料,燃煤比重从1999年44.7%下降至2020年37.6%,由于中国自然气的市场还在开发之中,大量的自然气尚待开发,目前一个从燃煤发电厂到燃气联合循环正在进行之中,大量小型低效燃煤电厂将封闭。
此外,这些核电站采取了各种措施减少了发电本钱并进步了安全性。其中,阿根廷、巴西、捷克、德国、印度、韩国、西班牙、俄罗斯、瑞士、乌克兰和美国都增加了各自的核电发电量并达到创纪录的水平。国际原子能机构日前公布的一份报告显示,2002年立陶宛核能发电在全国发电总量中所占的比重为80.1%,甚至一度超过了法国,成为世界上最高的。但随后因为关闭了数个核电站,从而使比重下降,并发生电荒。
核能发展看亚洲
核能在过往10年中的发展速度明显放缓,远远落后于石油甚至煤炭。而核电设备在东西半球正面临不同的发展际遇,美国近年来一直致力于核电站的维护,而非新建;在欧洲,很多国家正在讨论如何迅速封闭其核电厂。
亚洲是唯一的核电产业兴盛地区,但也面临着公众日益强烈的反对。究其原因,高本钱和核恐惧是核电的致命弱点,影响了核电的市场远景。
而核产业的支持者以为,核电厂可以避免燃煤发电厂大量温室气体的排放,也不必像水电那样占用宝贵的耕地和进行大规模的移民,新一代核反应堆还将在建设本钱和安全控制方面取得历史性的突破。一些国家降低了对核能发电机和燃煤发电的依靠,然而不会像过往两、三年那样迅速减退,很多运行商更多的是在考虑如何延长核电厂的使用寿命,毕竟他们在没有放射性物质意外泄漏的条件下是无污染的。
但是,加快核电站建设的速度依然是列国能源扩充的主色调,如印度就非常注重发展自主核能技术。在核能研发盈利用领域,在第三世界中位居前列。除了若干当年美国和加拿大援建的核能电厂外,绝大部分是印度自行设计建造的。美国国会批准的美印核能合作协定也为印度的核能发电发展注入了新的动力。
至于亚洲其他国家,中国计划在2020年前将核电厂总发电装置容量提高至4000万千瓦,届时核能发电占总发电量比例将达4%。韩国计划在15年内再建设8座以上的核能发电厂,将核能发电比例增加到43.4%。越南、马来西亚、印尼等国目前也都在考虑兴建核能电厂。日本能源经济研究院的一份报告指出“2030年时,亚洲地区的核能发电装置容量将由目