核能,一种新的能源(四)

透明:核能与传统能源的对比

从远古时期,人们学会使用火,到 18 世纪瓦特改进蒸汽机(第一次工业革命),然后奥斯特和安培等人发现电和磁的关系,到发电机和电动机的出现(第二次工业革命),人们一步步学会了把一种能量转化成另一种能量,而这伴随着科学家们对自然日益精进的认识。

早期的发电主要依靠火力和水力。我们可以看一下,这中间能量转化的链条:

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可以看出,在前一部分,能量的转化主要发生在分子层面上,这与人们当时对自然的认识相符。到了 20 世纪,人们揭开了原子内部的秘密,由此开启了另一扇(更深一层)能量的大门。

爱因斯坦等人其实为人类找到了最大的能量所在,核能也是至今唯一能够全面取代传统能源的新能源,太阳能、风能和生物质能这些可再生能源都不具有这个能力。下面我们将说明这一点。

上一节里我们从安全的角度说明核电其实很安全,这一节我们从清洁和成本的角度说明核能也同样比其它能源优异,我们还用数据说话。

下表是用各种能源每发一度电的二氧化碳排放量:

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可以看出,采用传统化石燃料发电比采用核能和可再生能源的二氧化碳排放量多了 1 到 2 个量级。其实,采用核能和可再生能源本身不产生二氧化碳,但在建设电站的过程中会产生,这些二氧化碳排放根据电站的寿命,折算到每一度电中,当然比传统能源少很多。唯一可以和核能媲美的是水电和风能,但水电对环境影响很大,而风力无法在较小的区域产生较多的能量。因此,核能是已知的对地球生态环境破坏最小的能源。

在做到环保的同时也必须做到成本不至于太高,否则人们不会接纳。之所以现在很多国家还保留着火电,一个重要的原因是成本低。下表我们以美国为例比较下各种发电方式的成本:

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可以看出,核能是最便宜的能源之一,和传统火电成本差不多,被热捧的太阳能则非常昂贵。

综合考虑安全性,清洁性和成本,公平地讲核能是最好的能源。核燃料在地球上的储量并不低,至少够人类用万年。风能受季节影响较大,而且因为偏远传输很不方便。水电对环境影响较大,争议越来越多。太阳能成本很高,发电量也非常有限。只有核能有可能完全取代传统燃料,成为全球电力供应的主要来源。现在核电站都采用核裂变的形式,因为核裂变是可控的。在第二节我们说到还有另一种形式的核反应即核聚变,核聚变产生的废料处理简单,而且所需的燃料从海水中就能获得,一旦实现可控的核聚变,就有取之不尽,用之不竭的能源。

其实,爱因斯坦等人给人类带来的不是潘多拉的盒子,而是火种。当全球因为使用化石燃料而造成严重污染和气候变化时,当煤和石油一天天减少时,幸好有了核能,才有了可以全面替代传统能源的新能源。在人们全面掌握了核能的特点,当核电站的运营变得更加透明之后,人们对核的恐惧会慢慢消除。