文/樊明武
实现“双碳”目标是人类命运共同体的需要。能源是人类赖以生存和进行生产的重要物质基础。人类社会发展的历史与人类认识和利用能源的历史密切相关。自18世纪工业革命发生以来,人类社会已经积累了大量的物质财富,同时消耗了大量的自然资源。工业革命揭开了人类大规模开发利用化石能源和矿产资源的序幕。传统的工业革命所需要的能源主要是煤、石油等化石燃料,其直接后果是生态破坏、环境污染。工业革命对于人类财富的积累无疑是一次巨大的进步,但消耗了大量的自然资源,影响了我们的生存环境。
人类社会发展的历史与人类认识和利用能源的历史密切相关。在当代,能源资源及其开发利用,不仅直接影响着人类文明和社会经济的发展,而且对国际政治也起着越来越大的影响。
2020年,中国基于推动实现可持续发展的内在要求和构建人类命运共同体的责任担当,宣布了碳达峰、碳中和目标愿景。习近平总书记强调,要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局;实现“双碳”目标是与经济社会发展联动的,不是单纯的碳减排,而是要在减碳的同时保持必要的经济发展速度。
为实现这一目标需要在两个方面努力:
清洁能源包括可再生能源、太阳能、风能、生物质能及水电,但这些能源都来源于太阳的核反应,归根结底,核反应提供了全部能源。
核能、核技术是人类20世纪最伟大的发现之一。今天,它将为实现双碳目标提供最有效的途径,也为核技术应用发展提供最好的机遇。一是经济增长,能源消耗会继续增加,提供了核动力发展的机遇;二是降低单位GDP的能耗为非动力核技术发展提供了机遇。
核电是实现双碳目标最现实的途径,要在保障安全、环保的前提下有计划发展核电。核电不仅可与风能、太阳能等间歇性可再生能源协同发展,同时可承担起能源安全和系统安全的双重职责,因此是当前乃至将来一段时间内唯一可以大规模发展代替化石能源的基荷电源。
然而,核电需要解决安全问题、成本问题,当然它也要受到铀资源开采、乏燃料处理等制约。这就要加快聚变堆的研究,核聚变(人造太阳)将是解决能源问题的终极方案。实际上世界上所有能源都来自于核反应,这面临大量的理论、技术、材料等工程问题,这些问题都需要人解决。人从哪里来?这就需要核教育来贡献智慧。
当前相比其他国家,我国每产生一美元GDP所需要的能耗还是很高的,因此,必须要减少单位GDP所需要的能耗,需要提升能源利用的效率,以产业结构的优化升级为手段,实现经济发展与碳排放的增加脱钩,而非动力核技术应用提供了有效的手段。
非动力核技术又称为同位素与辐射加工技术,辐射加工不同于传统的机械加工和热加工技术,它是利用高能电子、γ射线或离子等,他们具有很强的穿透能力,深入到物质内部,从分子的层面上改变物质的分子结构,在分子的层面上进行加工或使生物体受到不可恢复的破坏。在辐射加工中,加工者是高能射线以及由它引发的高度活性中间物,不会引起分子的运动。加工在常温下进行,用物理方法解决化学问题,无添加,从分子结构上改变材料的物理性能,节能环保。广泛应用于工业、农业、医学、材料和日常生活的方方面面。这种加工方式不仅节能,而且生产的产品质量更高、使用寿命更长。如汽车轮胎用辐射方式硫化,形成牢固的碳碳键,替代传统的硫磺硫化形成的碳硫键,生产过程不需要高温,节约电能,同时大大提高耐磨、耐老化性能,不仅减少胶层厚度,还可以延长使用寿命。此外,报废的轮胎不会带来二氧化硫的污染。
国际原子能机构曾指出,“就应用的广度而言,只有现代电子学和信息技术才能与同位素及辐射技术相提并论”。
但是我国核技术应用发展速度还较为缓慢,2021年时,我国GDP已达114.4万亿元,但非动力核技术在GDP中占比还少于1%,相比欧美国家占比近4%,我国非动力核技术市场还有很大的发展空间。
核能助力实现“双碳”目标
核技术创新、发展,为双碳实现提供切实可行的方案,核技术应用的每一步发展,都面临诸多的现实困难,如理论、技术、材料等。问题的解决靠什么?靠人,靠核工业教育培养的一代又一代核工业事业的接班人。
这就要求核工业教育在实现双碳目标过程中必须贡献智慧,核工业教育承担了培养、引领、支撑、服务社会的实现双碳经济的领导者和践行者的重任。核工业发展靠人才,培养核人才是核工业教育义不容辞的责任。学校应该启迪学生的智慧,将他们的兴趣爱好与此联结,这是我们的职责。
核电发展面临诸多问题的挑战,如安全、成本、乏燃料的处理储存有效利用、聚变理论问题、材料问题等。辐射技术是实现双碳的重要手段,但解决我们面临的问题,材料、医学、生物、种子等有太多的学科交叉,很多还是未知的世界。
我们不能满足于一般的教学,不仅要培养学生学好知识,更要重视如何培养学生的思考能力,鼓励学生要提出问题,鼓励学生的创新思维,鼓励学生有独立的见解和多种的答案,激发学生对知识的兴趣,不仅要掌握书本上的知识,更重要的是要引导学生拥有创造知识的能力与兴趣。书本上的知识是前人的积累,即使掌握了也不是创新的。但这些知识是基础,要启发学生敢于向权威进行挑战,敢于向未知世界进行挑战,这是我们的任务,这个任务也很艰巨。
在创新实践过程中可能会出现错误,甚至失败,但正是由于这些错误和失败才造就了我们人类的聪明和才智。教育不被论文、奖项数量束缚,对国家和社会做出实际的贡献才更重要。
书本中不可能包括将来在工作中遇到的所有问题,而且只是依靠书本已有的知识,也谈不上创新。要提倡学术争辩,在争辩中创造知识,在争辩中探索未知世界。
核工业教育的基本价值取向应该是培养学生的创新人格、创新思维、创新能力。创新人格,实质上是情商教育,是成人,成为有用之人。这体现在情商方面,就是要培养学生在创新过程中会处事,会为人,会做人,要有人格底线。
在学术上不做假文章,要用启迪的思想和真实的数据说话;言必行、行必果。
要加强基础课研究型教学。鼓励学生在课堂中间提出个人的观点和独到的见解。在教育中要引导学生深入到核工业全产业链实践,了解核工业的问题和需求,激发学生的核工业事业的兴趣,推进学科建设,从根本上保障为核工业科技创新提供高质量、高素质的人才。造就堪当大任的新时代核工业建设者,为他们奋勇创新、脱颖而出提供舞台。为把我国早日建成核工业强国提供坚强有力的人才保障。
要培养国际化、创新型、高层次核科学技术人才,满足我国核电快速、安全发展的迫切需求,满足我国核技术应用产业发展的需要。
实现双碳目标是每个公民的责任,双碳目标也给核技术发展提供了难得的机遇,除了核电直接生产无碳能源外,非动力核技术为生产低能耗、高附加值的优质产品提供技术手段,核工业教育要为实现中国梦贡献智慧。核教育岗位上的老师们要努力践行习总书记的嘱托,做有理想信念、有道德情操、有扎实学识、有仁爱之心的好老师。