核能有多能?能源危机促使多国重新把目光投向了核能

核能知了 2022-09-28
2632 字丨阅读本文需 7 分钟

国际核工业正处于半个世纪以来发展的最关键时刻。

由于身处能源危机和气候目标的夹缝之中,包括日本和德国在内的多个国家重新对核电感兴趣。

报道称,在严重阻碍核能发展的福岛灾难过去11年后,眼看关于核能的风向正在转变。极具象征意义的是,日本自己有意或可能建设新的核电站。

日本政府24日宣布,正在考虑未来建设“配备有新安全机制的新一代反应堆”,这既是为了实现碳中和,也是为了应对自乌克兰战争以来一直影响日本的电力和天然气价格飞涨。

报道指出,东京眼下正考虑重新启动一些核电站并延长其使用寿命,这对于一个去年只有不到4%的电力来自核能的国家来说是在走回头路,因为在2011年以前,日本曾有30%的电力来自54个反应堆。

日本的计划受到当前局势的驱动,因为舆论担心能源短缺,并在衡量日本对天然气、石油和煤炭进口的依赖。

报道称,另外一些原本正在放弃核能的国家也作出了转变,例如比利时,它希望将两座反应堆延长10年。

本该在2022年底关闭最后3个核电站的德国已经打破了禁忌,因为其经济和气候保护部长罗伯特·哈贝克早在2月就认为,在乌克兰战争的背景下,推迟关闭可能是“合情合理的”。

报道援引法国可持续发展与国际关系研究所专家尼古拉·贝格曼的话认为,“延长使用核电站能够有所帮助”,因为“欧洲正面临非常困难的能源状况,多个危机相互叠加:俄罗斯天然气供应问题、使水坝容量减少的干旱、法国核电厂的可用性低……因此,所有手段都很重要”。

报道认为,由于核能不直接排放二氧化碳,该行业因气候理由已经恢复了活力。因此,核能在联合国政府间气候变化问题研究小组的气候专家所做的许多设想方案中所占份额有所增加。

法国、英国甚至荷兰都表明了自己的雄心。甚至在美国,拜登的投资计划也在鼓励该行业。

报道称,在有32个国家所发核电占全球电力10%之际,国际原子能机构自福岛事件以来首次在2021年9月调高了其预测:它预计在最好的情况下,到2050年核电装机容量将翻一番。

然而,政府间气候变化问题研究小组的科学家们承认,“未来核能的部署可能会受到社会偏好的制约”,灾难性事故的风险或尚未解决的废料问题仍将导致意见分歧。

一些国家如新西兰就对此表示反对,在欧盟关于是否将其列入“绿色”活动清单的辩论中也显示出了这一分歧。此外,还存在以可控成本和期限建造新反应堆能力的问题。

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核能有多能?

原子是组成单质和化合物的最小微粒,由质子、中子和电子组成。原子的核心部分称为原子核,由质子和中子构成。原子能即原子核能,是核结构发生变化时放出的能量。在实用上指重核裂变或轻核聚变时所放出的巨大能量,物质所具有的原子能比化学能大几百万倍以至一千万倍以上。

核能来自核裂变。当一个铀235原子核吸收了一个中子后,这个原子核由于内部不稳定而分裂成两个或多个质量较小的原子核(称为裂变碎片),这种现象叫作核裂变。每次核裂变可释放出约200兆电子伏能量和2~3个新的中子。

中子撞击原子核引起原子核裂变,裂变的过程释放出能量,同时又产生了新的中子。新产生的中子引起新的原子核裂变,裂变反应连续不断地进行下去,同时不断产生新能量,这个过程就是链式核裂变反应。

由于每次核裂变可释放出2~3个新的中子,因此,只要条件适当,这些新的中子就可以使其他的原子核发生新的裂变,释放出更多新的中子,从而使核裂变反应持续进行下去,形成链式裂变反应,使原子核内的能量被源源不断地释放出来。

而作为一种清洁,稳定,高效的能源,核电有其独特的优势:

第一,核电环保效益突出。据国际原子能机构相关资料显示,一座100万千瓦的核电站,每年可以减少675万吨二氧化碳,5万吨氮氧化物和32万吨含重金属的灰尘的排放,对减排和环保意义巨大。

第二,核电能源安全效益显著。相比于火电需要每天补充大量燃煤,水电受季节性影响明显,核电运行稳定,自持能力强。尤其面对极端气候,核电在保证电能稳定供给方面具有巨大的优势。

02

全球核部门的转变

IAEA和欧洲复兴开发银行承诺进一步支持切尔诺贝利退役安全项目(图源:M. Klingenboeck/IAEA)

投资新核电不同于其他大型基础设施项目,因为核能通常存在更大的技术复杂性以及政治和监管风险。

在核能领域,与废物管理和退役相关的固定成本与可变成本比率和负债也很高。

而在考虑新建核电站(无论是千兆瓦级还是小型模块化反应堆),对投资者来说,退役成本的不确定性是一个问题,对于未来发展他们缺乏信心,可能会推迟项目。

至关重要的是,全球核退役部门应展示其如何安全退役设施,并减少新建项目负债规模的不确定性。

这意味着,到目前为止,核退役目前处于核能价值链中鲜为人知的末端,后续我们需要将其转变成为整个行业的先锋。

例如,在英国,核退役部门被要求做更多工作,即将迎来自核退役管理局(NDA)成立以来最大的变革。

2021年6月,英国政府与EDF Energy达成协议,利用NDA内广泛的退役专业知识,为优化退役安排铺平道路。

将如此复杂的技术和方案承诺交给那些知道如何最好地做到这一点的人,以及那些积极主动地与其他世界领导人分享和学习退役最佳做法的人,这是一个合乎逻辑的选择。

03

如何学习、适应和发展……

2022年5月,国际原子能机构(IAEA)退役研讨会参与者参观斯洛伐克Bohunice V1核电站。(图源:JAVYS)

很明显,核退役需要受到更广泛的关注,以成为改善整个行业工作方式的一部分。

在这个过程中,需要英国和国际上其他国家政府、监管机构、开发商、金融家、现场许可公司和供应链的参与,共同合作,跨越整个价值链,从退役和废物管理一直到燃料生产。

此外,经济和财政环境将迫使整个行业的公共和私人组织用更少的钱做更多的事。

这将需要新的方法——所有这些都需要复杂的变革、创新和协作。

当这些核组织继续以安全、高效和有效的方式建设、维护和运营重要的国家基础设施时,所有这些都需要完成。

所有参与利益方都应该集中精力采取措施,使核能在满足未来能源需求方面发挥充分作用。核退役部门尤其如此,它经常被视为被遗忘的资产生命周期的“后端”,而不是实现新项目所需投资的关键促成因素。

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核能如何发挥充分作用?

无论地理位置如何,核工业都需要采用灵活的交付和变革方法。

部署一种建立在核行业优势之上的适应性方法——从经验学习过程转变为“快速学习”心态——将使核工业能够快速实施产生影响的变革,尽早实现价值,并降低成本高昂、无法实现的“大爆 炸”转型计划的可能性。

在退役项目中,优先考虑“价值实现时间”非常重要。

这意味着要在项目早期提供降低风险、增加社会价值或技能发展等好处,从而产生有意义的积极影响。

这有助于建立势头,并灌输信心,相信将取得长期成果。

无论核组织在世界何处运作,都必须认识到在以安全为中心、受监管和联合的环境中实现复杂变革的挑战。

退役项目应侧重于从现有劳动力中获取合适的技能,并为他们创造一个安全的环境,以测试、改进和实施退役最佳实践,并在维持可靠和高性能安全操作的同时建立新的能力。

通过在整个行业内实施这种方法变革,将有可能为退役成本和方法提供更多确定性。

这将使投资者有信心支持新项目,并确保核能在满足我们未来低碳能源需求方面充分发挥作用。

文章来源: 嘿嘿能源heypower,公共基础知识,参考消息

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