關於支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱,您正在幫助確保未來能夠繼續刊登關於塑造我們當今世界的發現和思想的具有影響力的報道。
9月15日,美國核管理委員會 подтвердила 其專家意見,即用過的核燃料可以安全地儲存在核電站的場地上——無論是在水池中還是在乾式容器中——“至少在任何反應堆的許可壽命結束後60年”。 這是個好訊息,因為這種廢物無處可去。
在奧巴馬總統的美國核未來藍絲帶委員會繼續思考核能在美國電力供應中可能扮演的角色之際,由麻省理工學院(M.I.T.)召集的一組科學家、工程師和其他專家釋出了一份由核工業資助的關於核燃料迴圈的報告。 簡而言之,該報告發現,即使僅美國就建造多達1000座核反應堆,鈾資源也不太可能在下個世紀耗盡。 因此,像法國和日本那樣,對用過的核燃料進行後處理或再迴圈利用,很可能是在浪費金錢,不如將這些錢更好地用於改進目前正在使用的輕水反應堆。 這些資金還可以用於建立一個每年6.7億美元的核電研發專案,以及確定未來幾十年內最佳的燃料迴圈。 最後,全球核電站的擴張應透過某種鈾燃料棒租賃計劃來實現——大約每十年更新一次。
“在未來幾十年內,在美國,使用輕水反應堆的單程燃料迴圈是首選方案,” 麻省理工學院物理學家兼報告聯合主席歐內斯特·莫尼茲於9月16日在華盛頓特區釋出該報告時表示。 “輕水反應堆是主力,我們可以在改進[它們]方面做很多工作。” 美國目前使用104座輕水反應堆來發電,佔其電力供應的20%; 這些反應堆用水來減緩鈾裂變及其產生的熱量,水也被煮沸成蒸汽以轉動發電渦輪機。
麻省理工學院核工程師查爾斯·福斯伯格是該報告的另一位聯合主席,他指出,美國典型的輕水反應堆每年需要200公噸的開採鈾,從而產生20公噸的鈾燃料。 所有這些鈾僅佔該核電站電力最終成本的2%。 因此,即使鈾價格翻了一番甚至更多,對電價的影響也將是微乎其微的。
麻省理工學院的報告預測,即使世界上的400多個核電站增加到4000個,並且執行一個世紀,由於對鈾的需求增加,這些設施的電力成本也只會上升1%。 福斯伯格說:“在很大程度上,鈾的短缺不會限制未來建造新核電站的承諾。” 這也反對使用替代裂變燃料,例如釷。 麻省理工學院核工程師兼報告聯合主席穆吉德·卡齊米問道:“當我們有充足的鈾時,透過研究釷來複雜化燃料迴圈,你能得到什麼呢?”
那麼,問題就變成了,一旦核反應堆中豐富的鈾被裂變後,該如何處理。 畢竟,用過的核燃料仍然含有可裂變的鈾235和鈽239。 莫尼茲指出:“今天,我們不知道輕水反應堆產生的用過的核燃料是廢物還是資源。” 福斯伯格補充說,美國目前等待處置的用過的核燃料可以比作“超級戰略石油儲備”。 “在我們把它扔掉之前,我們應該謹慎。”
但是,仍然需要一個地方來傾倒這種放射性廢物。 即使來自美國整個反應堆群的用過的核燃料——大約每年2000公噸——只需要兩公頃的土地以乾式容器儲存,但最終仍然需要某種形式的地質隔離——例如內華達州擬議的尤卡山儲存庫。 但是,麻省理工學院報告的作者認為,不應像尤卡山那樣出於政治原因選擇地點,而應根據要放置在那裡的廢物的型別、最能遮蔽該型別廢物的地質條件,甚至最終的初始反應堆設計(以確保產生正確的廢物型別)來選擇地點。 例如,莫尼茲指出,涉及輕水反應堆、用過的燃料後處理以及將少量“包裝”的高放射性核廢物處置在深井中的整個核迴圈可能被證明是一個有吸引力的選擇。
這種後處理——甚至是不使用水來減緩裂變並且可能產生比消耗更多燃料的快中子反應堆——仍然是一個遙遠的前景。 自1950年代以來,全球已花費約1000億美元用於此類反應堆的研發,但目前只有一座反應堆在發電——俄羅斯的BN-600反應堆,自1980年開始執行。 即使使用這種快中子反應堆,用於製造核武器的潛在令人擔憂的材料量也不會改變。 莫尼茲說:“超鈾元素不會因為這些東西而在其庫存方面發生神奇的變化。” 事實上,麻省理工學院的報告認為,建立產生比消耗更多燃料的反應堆可能永遠沒有必要。 卡齊米指出:“輕水反應堆將與我們同在整個世紀。” “它們是系統的支柱。”
因此,這就留下了核擴散的問題,尤其是在亞洲許多國家開始建造新的核電站之際,從阿拉伯聯合大公國到越南。 麻省理工學院的報告認為,租賃計劃,即有能力濃縮鈾燃料的國家將其供應給其他國家,然後在鈾燃料壽命結束時以某種形式收回用過的燃料進行處置。 莫尼茲說:“人們可能會將氣候和核擴散擔憂與一種將碳信用額度附加到在濃縮和後處理方面達成某些協議的國家新建核設施的方式結合起來。”
無論如何,至少美國似乎並不急於建造核反應堆; 目前只有一座核反應堆正在田納西州瓦茨巴爾建造,另一座可能正在佐治亞州沃格特建造,這是奧巴馬政府提供貸款擔保的結果。 核電的問題,一如既往,是建設成本——麻省理工學院的報告假設,建造一座核反應堆的成本為每千瓦電力4000美元——或一座典型的100萬千瓦核電站耗資40億美元。 實際上,目前正在建造的反應堆的行業估計至少為60億美元,最高可達100億美元。 莫尼茲指出:“如果你建造一座核電站並良好地運營它,它將產生穩定的收入來源。” 但是,“核電的缺點是前期需要投入鉅額資本。”
或者正如報告指出的那樣:“美國在1980年代和1990年代初完工的核電站的建設成本記錄很差。 實際成本遠高於預期……。 美國最初的幾座核電站將是對所有相關方的關鍵考驗。”