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发表于 2022-3-5 22:00:23
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来自： 安徽省安庆市望江县 电信
观点·聚焦
实现碳中和 为何很多国家抛弃了核电？
文丨王亦楠2022/03/05 14:36
事实证明，可再生能源是实现气候目标最安全、最清洁、最经济、最快捷的选择。世界核电产业正迎来不可逆转的大型电站关闭退役潮
当前国际上呈现明显的减核、弃核趋势
应对气候变化、实现低碳能源转型，是当前世界各国共同面对的核心议题，包括中国在内的很多国家都提出了碳中和时间表。
其中一个趋势值得注意，上世纪六七十年代曾大力发展、对发达经济体实现碳达峰也发挥了重要作用的核电，如今却在很多国家和地区的“碳中和路线图”中成了被抛弃的选项。
1.国际能源署2021年强调“水电是全球能源转型的基石”，呼吁各国要加速水电开发部署
2021年6月30日，国际能源署（IEA）首次发布《水力发电市场报告》，特别强调：“水电是全球能源转型的基石、低碳发电的支柱。水电是最经常被人们忽视的清洁电力巨头。如果全球各国想如期实现气候目标，各国政府应尽快解决水电发展的绊脚石，将水电纳入能源和气候议程。”
IEA报告指出：2020年水电占全球电力总量的六分之一、低碳电力的二分之一。水电既可产生大量低碳电能，又具有无可比拟的灵活性和储能优势，能有效抵消风电太阳能随机波动的不良影响，对电力系统灵活性、安全性做出了重大贡献。
2030年以前，全球水电增速应在目前预测基础上翻倍，达到40%以上。目前，全球有经济开发潜力的水电资源还有二分之一尚未开发，主要集中在中国、印度、土耳其、埃塞俄比亚等国家，水电的多重社会效益对发展中国家的经济发展尤为重要。
对发达经济体而言，由于水能资源早在上世纪六七十年代就已基本开发完毕，其水电站平均运行年龄已超过45—50年，设施老化、年久失修是未来水电装机增长的一大挑战，未来十年发达国家将花费1270亿美元用于老旧电站的翻新改造（而不是关闭退出），使其灵活性最大化。
特别值得注意的是，IEA对水电和核电的不同态度。世界核电产业的年发电量、占全球电力比重及在运、在建核电站的数量，分别于2006年、1996年、2002年、1979年达到历史峰值后，就一路下降，福岛核事故更加速了整个产业的衰落。
目前，发达经济体的核电站平均年龄已超过36岁（设计寿命一般是40年），即将迎来退役潮。按IEA统计，全球核电装机到2025年将减少25%、2040年减少三分之二。尽管这会明显损失减排能力，IEA却并未呼吁“各国政府应尽快解决核电发展的绊脚石、加快新核电站开发部署”。
被誉为核能领域最权威最全面、每年都更新的《世界核能产业现况报告》（WNISR），近年来不断指出“国际核能行业面临严峻挑战，核能发展太慢太贵，难以解决气候问题”。西屋公司、阿海珐集团等欧美核电巨头已先后宣告破产。
2018年，可再生能源占欧洲所有新增发电装机的95%。2020年，欧盟可再生能源的发电量已超过化石燃料成为最主要的电力来源，且非水可再生能源的发电量也首次超过核电。2021年，全球可再生能源的总投资是核电的17倍之多。
基于对核能行业60多年的历史经验和关键指标的走势分析，WNISR报告首席作者、国际核能政策独立分析师Mycle Schneider直言：“核能将会消亡，只是时间问题。”美国普林斯顿大学核子未来实验室M.V.Ramana教授也在媒体上公开表示：“仍有些人相信核能会在相当短时间内神奇地大规模扩展，但是，目前所有的证明都指出，这是一个错误的期待。如果想要严肃处理气候变化问题，最好的方式之一就是弃核能。”
2.很多发达国家和发展中国家已将“减核、弃核”付诸政策和现实行动
2011年，福岛核泄漏再次震动了全世界。连科技强国日本都难以避免重大核事故，让德国内部争论了几十年的挺核派与反核派迅即达成了共识，原来一直支持核能且已经决定将核电站延寿的时任总理默克尔，在福岛核事故后率先宣布弃核，意大利、比利时、瑞士、西班牙紧随其后，丹麦、爱尔兰、葡萄牙和奥地利决定继续保持无核电状态。
核电占比最高的法国，则是采取逐步缩减核能的政策。2015年，法国出台《能源过渡法案》，计划“到2025年将核电比重从75%降到50%，到2030年将可再生能源占能源总量的比重提高到32%。”
2019年，法国正式放弃了已投入大量人力、物力、财力的第四代核反应堆研究，环境部长Elisabeth Borne表示：“从长远战略看，法国可能会考虑弃用核电、100%使用可再生能源发电。”虽然总统马克龙2022年2月10日在演讲中表示“要重启核电建设计划”，但同时强调“必须大规模发展可再生能源，因为这是满足我们电力需要的惟一办法。必须老老实实承认，我们已经落后。”
1979年三里岛核事故让美国的“核电大跃进”紧急刹车，100多座核电机组订单被取消，随后长达30多年，美国本土再未建设一座核电站。虽然2012年批准新建四座AP1000核电机组核电站，但其中两座在2017年建到半截儿就因技术和经济风险太大而终止，余下两座工期一再延长，至今未完工。与此同时，美国在运核电机组核电站提前关闭的进程在加快。
2017年韩国全面取消新建核电站计划，2019年越南取消东南亚地区的首座核电站项目，印度、巴西暂缓核电建设，原本想发展核能的非洲也转向用可再生能源代替煤炭。
放弃核电的国家越来越多，既包括发达国家，也有发展中国家。
需要强调的是，决定减核、弃核的国家并非因为该国其他能源资源富足、不必依赖核电，也不是电力需求已基本饱和、供电压力小，更不是其核电技术不够先进和安全。
比如，德国核能研究起步很早，与法国并称为欧洲两大核电巨头，2000年世界十大最安全核电厂的权威评选结果中，德国就独占六个，其核电技术的先进性、安全性举世公认。值得注意的是，德国、美国都是长达30多年时间不建核电站，但其高端制造和科技创新能力从未衰退，可见发展核电并非是“培育高科技战略产业”所必需。
越南煤炭、天然气资源不足，近年来经济快速发展，导致电力需求激增，虽然发电量年均增长13%，但仍供不应求，且缺口还在迅速扩大。尽管发展核电能轻而易举地填补电力缺口，但2019年底越南政府却毅然取消了和日俄两国合作、已斥资准备了十多年的核电项目，并宣布不再进行任何核电项目建设、通过其他途径解决缺电问题。
另外，在很多减核弃核国家的电力结构中，核电并非可有可无，反而有着较高的比重。比如，比利时是55.2%、瑞士是33.5%、韩国是32%、德国是30%、西班牙是22%、美国是20%。虽然核电对这些国家的减排贡献举足轻重，还能显著降低对进口化石燃料的依赖，但是，即使在欧洲几次遭遇电力危机、天然气价格暴涨的情况下，德国、比利时等国关闭核电站的行动也未受影响。
虽然目前捷克、匈牙利、波兰、罗马尼亚等十个欧盟国家仍然有意发展核电，欧盟委员会2022年2月2日公布了“将天然气和核能归为可持续能源”的提案，但是，并未解决欧盟内部对于核电的严重分歧，核电支持方也承认“核废料处理和环境污染问题尚未澄清”。
面对诸多质疑，欧盟委员会表示“核电项目必须证明具有较高的环境和安全标准才能获批，使用国必须有明确计划和资金来处理核废料”，并强调“将天然气和核能列入绿色投资只是暂时的，其持续时间取决于可再生能源在欧盟各地的部署速度”。
这一提案能否最终落地并逆转核电投资疲软的局面，尚不明晰，因为欧美在建核电站目前都处于成本和工期严重超支的困境中，技术风险、监管风险和经济风险高已是不争的事实。
核电被抛弃的四个原因
在缺电、减排、降低能源对外依存度等多重压力下，很多国家依然减核弃核，甚至不惜打破已经碳达峰的局面，并非是过于激进、自废武功，而是经过五六十年的实践，已深切体会到，核电具有令人头疼、难以解决的四个瓶颈：
1.不清洁：核污染是最棘手且尚无办法解决的污染源
目前，全世界所有的核电站都是通过核裂变能转化为电能，这一过程必然产生大量放射性核素，并有大规模向环境释放的风险且后果非常严重：长寿命、高放射性且毒性大的核素没有任何物理化学方法能消除，只能等其衰变至无害水平，而这一过程的时间尺度可长达几万到几十万年。
放射性外泄事故的发生，不限于核电站反应堆，还包括乏燃料中间贮存、乏燃料后处理、反应堆退役和高放射性废物最终处置等高风险环节。所以，尽管核电厂产生的废物量比同等发电规模的化石燃料电厂要少得多，却最受全球关注。如果说切尔诺贝利和福岛那样的重大核事故只是偶发风险，那么，核废料处理、核电站退役则是所有核电站都必然存在的、无法摆脱的危险重负。
全世界迄今已积累了几十万吨高放射性核废料，没有一个国家找到了核废料安全处置方法，核泄漏事故更是时有发生。比如，美国汉福特核废料场的三分之一存储仓已出现泄漏，2017年内部塌方险酿大祸。德国虽已决定弃核，但2.8万立方米的致命核废料该如何处置，仍是烫手山芋。如何找到合适场址掩埋核废料、如何运送和包装核废料、如何告知未来的人类在几十万年内都不要打开这些致命的存储容器，一直是无解的世界性难题。
核电站退役耗时漫长、耗资巨大，目前还没有成熟技术。过去40年间，全球关闭了189座反应堆，只有19座完成退役，且大多是小型展示堆或实验堆，还没有运行够40年的大型商业核电站完成退役的经验，而且已发现退役的技术难度、所需时间和资金都远远超过预期。
由于不知道该如何退役，一些已到寿期的核电站不得不通过延寿办法来继续运行。早在2012年的《联合国环境署年鉴》就指出：“数量不断增长的反应堆退役，正成为令全世界担忧的问题。”更令人担忧的是，未来20年全球在运的400多座核电站，大部分都要退役。
所以，国际资深核电专家指出，核电的本质是“请神容易送神难，人类使用核电等于透支未来”。福岛核事故后，欧美科学界不断提醒那些想积极建设核电站的国家，“不要忽视核电站退役和核废料处理等遗患无穷的重大问题，发展核电的前提是想好这些问题该怎么处理，否则它们终将成为挥之不去的梦魇。”
2.不安全：目前所有核电技术都无法确保不发生核事故
当前核电无论二代、三代，还是四代（尚处研究阶段，因难点颇多、前景渺茫，欧美多国已经放弃），无论压水堆、沸水堆还是高温气冷堆，原理都是核裂变能发电，都无法确保不发生核事故，因为“大规模放射性外泄的风险”是核裂变能不以人的意志为转移的自然属性。
多年来，核电技术不断改进，但并无革命性突破。所谓“三代核电比二代核电的事故概率降低100倍”，国际学界早就指出是靠不住的主观先验结论。三代核电是否真的更安全可靠，尚需实践考验。核事故后果不可逆，核电行业无法通过“破坏性试验”来检验技术创新的有效性，所以，技术先进并不代表更安全更可靠。就像切尔诺贝利和福岛，其重大缺陷都是核事故之后才暴露，事前也都是技术先进、安全可靠的代表。
特别值得注意的是，国际核电专家在总结福岛教训、反思整个行业时，深刻指出“核电还有太多事无法控制，安全无虞的核电站是不可能建造出来的，核电站是国防安全的软肋”。因为核电站从施工建设、运行维护到关闭退役的每个环节，都有着不同于其他行业的独有安全隐患，其中四大问题很容易被忽视：
一是图纸上“绝对安全”的核电站设计方案，无法在施工和运行中完全实现。所谓“核电站有多重保护系统，若发生什么事故就会自动停止、绝对安全”，只是设计阶段的美好构想，是以工人技术顶尖、设备无丝毫差错为前提。然而，施工建厂才是大问题，设计上意料不到的很多事情都会在施工现场发生，从而导致安全隐患层出不穷。福岛核事故再次证明，即使核电站有多重保护系统，仍可能全部系统同时损坏而无法发挥功能。
二是无法做特别抗震设计的配管网络，是核电站最岌岌可危的工程环节。核电站内部配管错综复杂、总长度达数十公里，只要有一条破损，就可能导致重大核事故。而这些配管却随时可能坠落，因为电站运转使之不停震动，固定支架会逐渐松脱。人们总强调“核电站建在坚固岩石上、抗震等级多么高”，殊不知地震来时最容易出问题的并非安全壳和反应堆，而是各种配管，因为无法专门针对配管做抗震设计。
三是乏燃料池是被忽略和淡化的更危险之地，相当于毫无遮掩的原子炉。福岛核电站4号机组的乏燃料池爆炸震动了世界，因为所有核电站从设计上就没有考虑乏燃料池也会发生核反应，也没有足够安全措施，一旦发生意外工况，完全束手无策。因人类还无法解决核废料永久处置问题，目前乏燃料基本都暂存在核电站内，存放密度越高就越容易出事。然而，核电企业通常只关注反应堆的安全，几乎不提核岛厂房里还有如此危险的乏燃料池。
四是核电站运行老化后必然面临更多难以控制的问题，原子炉寿命无法诊断。虽然核电站设计寿命为40年，但长期辐照会让金属零部件严重老化劣化、原子炉钢体内部结晶脆弱化，以致会毫无前兆地像玻璃般突然破碎损毁。目前诊断原子炉的寿命还非常困难，里面到底在发生什么，只能通过计测仪器来推断。但运转中的很多问题（如水泵震动异常、配管发出摩擦杂音等）是仪器测不出来的，何况机器也会老旧。
3.不经济：通过核电脱碳是成本昂贵且效果缓慢的选择
上世纪六七十年代，欧美国家核电大发展，背景是当时水能资源已充分开发完毕、风电太阳能还太昂贵。现在风电太阳能已今非昔比。
即使不考虑核废料处理和核电站退役这两大技术难题未解、不知费用天花板在哪儿的巨大经济负担，并假设运行期间也不会发生核事故，核电的经济性也无法与其他能源竞争。
一是目前核电成本已是风电太阳能的3到4倍，且差距将继续扩大。核电的安全性和经济性无法兼得。随着安全标准不断提高，欧美国家的核电成本急剧上升，以致一些电站的证照还未到期就因入不敷出而提前关闭。2016年底原子能科学家公报的数据显示：在美国，关闭一个不具竞争力的核电站，并将省下来的营运成本用于能效改进，结果是每少生产1度核电，就可节省2—3度电，减碳量是关闭一座煤电厂的1—2倍。不论有没有碳定价，核电都已大大失去了经济优势。核电发展障碍常被归咎于切尔诺贝利和福岛核灾难后的公众反对，其实，成本越来越贵才是核电自20世纪80年代以来订单急剧减少的更重要原因。
二是新建核电站的工期平均时间长达15年左右，减碳速度太慢。欧美国家在建核电站的糟糕记录表明，要真正符合安全标准，核电建设的成本和进度都很难控制（比如，法国的EPR核电站造价已从34亿欧元升至190亿欧元，工程已拖期11年之久），不仅投资风险巨大，且无法满足减碳的迫切需求。2019年美国TFIE战略公司首席战略官Michael Barnard发文指出：美国若用核电来替代所有煤炭天然气电厂，需要30年时间；若用风电太阳能来替代，则15年内就能全部更换；比较30年内的减排效益，风电太阳能的减排量是核电的3倍。
上述分析还是在没有重大核事故发生的理想情况下做出的。实际上，国际社会已认识到，无论如何看待核电的利弊，都必须在能源决策过程中充分考虑灾难性事故发生的可能性。2021年3月9日《自然》杂志刊文《核电并不是碳中和的选择》，指出“任何投资核电的国家都必须准备拨出在发生核灾难时可以释放的巨额资金，无论这个灾难是源于人为错误还是自然灾害”。
据日本经济研究中心估计，福岛核事故的去污成本高达4700亿—6600亿美元（还不算50多个反应堆和其他核设施退役处置所需的大量费用），超过了日本所有核电站自投运以来的收入总和，换而言之，一场核泄漏就让整个日本核电产业成了负资产行业。文章最后强调，“发展核电是负担不起的，如果世界要实现零碳排放，重点必须放在可再生能源上。”
4.不可靠：现实中核电站的正常运行时间总比预期要短
核电经常被支持者宣传为“能一年四季全天候发电，是目前惟一可大规模代替煤炭、提供稳定可靠电力的能源”。然而，欧美国家的多年核电实践证明，现实并非这么乐观。
《2018年世界核能产业现况报告》指出：反应堆通常无法一直平稳运行到设计寿命的重点，其正常运行时间总比预期要短。很多案例表明，一座核电站的维修工作一旦开始，人们就会发现还有更多预料之外的问题需要维修，停机时间常常会从预计的两三个月，延长到六个月、九个月甚至一年。比如，2018年法国58座反应堆平均有三个月的停机状态，而比利时7座反应堆的平均停机时间则高达半年。
Mycle Schneider指出：“难以置信，这样的能源能有多可靠？反而是可再生能源更可靠。人们通常认为可再生能源无法持续供应，但实际上太阳每天都会升起，只是阳光强弱而已，现在要预测这种变化也很容易。”
国际上很多基于实证的研究显示：在欧美和中国，大规模或全部使用可再生电力是可以维持其可靠性的；2014年四个水力资源并不丰富的欧盟国家，在未增加任何储能设施或降低用电需求的情况下，已做到高达50%的电力来自可再生能源，打破了“只有核电才能大规模替代火电”的假说。实际上，因核电不具备调节能力，其在电力系统中占比越大，电网调峰调频、削峰填谷的压力也越大，并不利于风电太阳能大规模发展。
近十年来，德国能源观察集团、芬兰拉彭兰塔理工大学、美国斯坦福大学等国际权威研究机构都在开展“2050年实现100%可再生能源”的可行性研究，基于全球100多个国家（温室气体总排放量占全球99%以上）的能源应用和资源禀赋状况，全面模拟电力、热力、运输、海水淡化到2050年的能源需求情况，研究结果均显示：“与目前基于化石和核能的能源系统相比，实现100%可再生能源，不仅技术可行，且更具经济竞争力，2050年的世界完全可以摒弃化石燃料和核能，将能源系统的温室气体排放降为零。”
结语和启示
“大规模放射性外泄的风险”是核裂变能不以人的意志为转移的自然属性。
福岛核事故后，为避免强放射性物质对生态环境和公众健康的直接伤害与长期潜在威胁，以G7为代表的发达国家确立“2050年电力100%可再生能源化”的能源转型路线图，并在过去十年成效显著，事实证明，可再生能源是当今实现气候目标最安全、最清洁、最经济、最快捷的选择。
世界核电产业正迎来不可逆转的大型电站关闭退役潮，发展方向正转向以军事领域、海洋舰船、深空探测等特殊应用为主的小微型反应堆研发。
当前，中国正在研究设计“碳中和路线图”。作为世界上最大的发展中国家，能源需求总量大、化石能源比重高，要用短短30年时间实现从碳达峰到碳中和，是前所未有的挑战。
中国目前已有核电站60多座，数量位居世界第二，然而中国却是贫铀国。虽然目前核电在中国电力结构中占比仅为5%，但天然铀资源的对外依存度已高达90%以上，受制于人的程度远超过油气资源。同时，中国是世界上可再生能源资源最富集的国家，正如《第三次工业革命》的作者杰里米里夫金所言：“中国在可再生能源方面的地位，正如沙特在石油产业中的地位一样。”但是，目前中国水能资源只开发了二分之一，风电太阳能更是潜力巨大。
在这样的资源家底和时代背景下，中国的能源低碳转型是转向大力发展核电还是可再生能源，不仅决定我们能否把“能源饭碗牢牢端在自己手里”，还决定经济社会能否可持续高质量发展。2060年实现“碳中和”并不是奋斗终点，还要考虑2060年后，给子孙后代留下什么。
对每一个国家来说，如果不明确核废料存储数十万年、核电站退役数十年所必需的经费保障、安全管理责任，那么，当代建设的核电站数量越多，给子孙后代留下的安全风险和经济负担就越大。
习近平总书记强调：“我们必须从国家发展和安全的战略高度，审时度势，借势而为，找到顺应能源大势之道。”察势者智，驭事者赢。只有准确识变、科学应变，方能赢得主动、赢得未来。
本文为马克思主义理论研究和建设工程项目“高质量发展研究”（项目号2021MYB011）的阶段性成果，刊载于《中国改革》2022年第2期
版面编辑：肖子何(ZN048)
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发表于 2022-3-6 09:28:11
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