為何我們需要創新的核能

我們的未來將取決於找到一切可靠的、無碳能源

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2006年,比爾·蓋茨和我一起認真研究了人類在21世紀為自己提供能源的所有選擇。當時,全球81%的主要能源(轉化為電力、汽油等之前的原始形式)來自化石燃料。你可能還記得,那時的油價飆升。許多分析師實際上非常擔心“石油峰值”,以及如果不斷增長的需求超過日益減少的供應時,將會出現短缺。

早在2006年,就已經很明顯,僅靠節約能源並不能阻止全球變暖、海洋酸化和空氣汙染。當時大約有15億人沒有電力,但他們肯定想要並且需要電力。世界人口在增長。在世界上的許多地方,人們的生活越來越長,越來越好。他們購買更多的汽車,使用更多的家庭供暖和空調。這一切都將繼續下去,而這一切都將需要更多的能源。

太陽能、風能和生物燃料發展迅速,這很好。但我已經看到了未來面臨的主要限制:所需的巨大土地面積,以及缺乏可擴充套件的方法來匹配它們不穩定的電力與社會對能源的不懈需求。無論如何,已經有很多優秀的頭腦在致力於改進這些可再生能源。


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但是,似乎存在一個巨大的機會來重新思考核能。世界上執行的大多數反應堆——包括福島的反應堆,以及美國執行的約100座核電站中的幾乎所有反應堆——都是根據滑尺時代的草案設計建造的,並由航空母艦和潛艇上的反應堆改裝而來。

學術界和國家實驗室的研究人員探索了許多有希望的替代方法。他們已經發表了——在某些情況下甚至製作了原型——改進的設計,這些設計不依賴高壓蒸汽或水進行冷卻,更有效地利用鈾,並更便宜地發電。核工程師現在可以利用強大的計算能力來模擬新的設計,並確定最佳的方案,而無需實際建造測試反應堆。

然而,核工業在很大程度上失去了創新精神。公用事業公司正在利用新技術使現有反應堆比以往任何時候都更加可靠。但幾代人過去了,幾乎沒有任何新的反應堆投放市場。

我不禁想知道:如果我們把最先進的計算技術交到世界上一些最優秀的核物理學家手中,然後給他們設定一個很高的標準,並要求他們在短時間內完成,會發生什麼?他們能否發明一種新型核電站,其安全性由基本的物理定律保證?一種產生更少廢物——或者更好的是,燃燒現有廢物的核電站?一種可以大幅降低運營成本並避免擔心核擴散的核電站?想象一下,那將會如何改變世界。

這似乎值得一試。因此,在比爾和其他一些大膽投資者的支援下,我們啟動了泰拉能源公司,並投入到努力實現這一目標的艱苦工作中。

現在,12年後的2018年,情況如何?

從好的方面來看,泰拉能源和其他一些核能初創公司已經蓬勃發展,並且正在順利建造首批反應堆。智庫第三種方式在2015年的一份報告中指出,有近50家公司和組織正在從事先進反應堆專案。這種勢頭吸引了大量年輕的工程人才進入該領域。

但我們需要加快進展速度。自2006年以來,能源技術的最大突破不是我們所尋找的那一個。它被稱為水力壓裂法,它使天然氣變得廉價,並保持了石油的可負擔性,同時對電力市場造成了破壞,損害了更清潔的替代品。

與此同時,全球變暖繼續向前發展。溫室氣體排放量持續增長。太陽能和風能也在增長。但是,您知道今天全球主要能源有多少來自化石燃料嗎?還是81%——與2006年相同。

儘管所有新的太陽能和風力發電場以及所有新的LED燈泡和混合動力汽車都在不斷湧現,但人類對化石燃料的需求卻在增長而不是減少,因為我們每年都在使用更多的能源。自2006年以來,中國平均每個人(全年平均)的能源消耗量增長了四分之一,達到3千瓦(kW)。這是非洲人平均能源消耗量(僅為0.5千瓦)的六倍。但這仍然不到美國平均水平的三分之一,美國的平均水平為9.2千瓦,相當於九個烤麵包機,全天候執行。

這就是為什麼我們開發更好的、所有人都能接受的核能如此至關重要的原因:在本世紀結束之前,我們有充分理由相信,世界上幾乎所有人消耗能源的速度至少會和現在的美國人一樣快。這包括今天完全沒有電的11億人。

在許多方面,這將是共同夢想的實現,因為能源是賦予人類智慧力量的支點。普遍獲得能源可以說是在確保每個孩子都能過上健康、有尊嚴的生活並實現其人類潛能的最基本要素。

有些人認為,世界目前貧困地區增加能源消耗將是災難性的。我發現這種論點在道德上是應受譴責的。我們有什麼資格說我們的生活方式對我們來說很好,但對其他人來說卻不好?

拋開道德不談,像中國、印度、巴西、印度尼西亞和南非這樣的國家的經濟發展從長遠來看是不可阻擋的。歷史表明,社會會組織自身及其機構來保持生活水平的提高,而這會長期內不可避免地推動能源消耗上升。

如果我是對的,那麼人類的能源挑戰遠比大多數人理解的要大得多。將全球平均能源使用量從2017年的2.4千瓦提高到目前美國的9.2千瓦的人均水平,意味著能源產量幾乎要增加三倍。如果所有這些新產生的能源都不是以近零的碳排放量產生的,那麼氣候將會一團糟。

挑戰可能比這更大。人類現在大約有75億人口。聯合國人口司預測,到本世紀末,我們這個物種的人數將達到100億至130億。我們中的100億人以目前美國的速度使用能源,相當於全球能源產量比我們今天生產的能源增加五倍。具有諷刺意味的是,降低人口增長率的最強因素之一是繁榮,而繁榮與能源使用高度相關。

當然,目前美國9.2千瓦的平均水平也不是一成不變的。隨著我們不斷創新,一些技術進步提高了現有裝置的能源效率。但這些改進是有限度的。創新也會創造新的能源用途。

例如,當您閱讀本文時,數百萬臺計算機正在由Facebook、亞馬遜、谷歌和微軟建造的大型資料場中嗡嗡作響,只是在等待您或其他人透過網際網路訪問它們。一代人以前,沒有人會預測伺服器中心會成為主要的能源使用者。但是今天,谷歌消耗的能源與整個舊金山一樣多,而弗吉尼亞州的資料中心能源消耗巨大,並且以每年18%的速度增長

如果全球能源使用量增加五倍——甚至只增加一部分——成為現實,那麼如果不充分利用核能,就不可能滿足需求並避免破壞大氣層。但是,如果我們依賴滑尺時代的核技術,那將是愚蠢的。沒有其他工業部門會這樣做。

這就是為什麼我們必須加速核能創新步伐的原因。泰拉能源只是全球數十家正在探索新的、更好的反應堆的初創公司之一:大型的、微型的,一些漂浮的,一些在地下執行。其中一些創新設計可以燃燒現有的核廢料和鈾濃縮的副產品。

現在說哪些想法會成功還為時過早。我希望它們都能成功。但很明顯,這種需求是全球性的,而且獲勝技術的市場將是巨大的。政府和投資者最好多下注。我們需要提高至少一個專案能夠迅速取得巨大成功的機率。

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