核能的前途与危机

文 | 北方朔风

最近英国《卫报》报道了一个新闻，英国的塞拉菲尔德核设施，可能出现了一些泄露，这件事情引起了不小的关注。当然毫不意外的，这篇文章有着类似新闻之中常见的要素，指责中俄的网络攻击，这样转移注意力的手法不得不说是十分粗糙的，但是塞拉菲尔德核设施这件事情，确实很有讨论的价值。

首先，塞拉菲尔德现在并不是个核电站，虽然这里曾经是个核电站，不过那个时候这里叫做温茨凯尔核电站，是50年代英国核武器计划的核心。这个地方在核工业历史出名并不单纯是因为这个原因，在1950年到2000年，这里发生了一场5级核事故，5场4级核事故，15场3级核事故，其中1957年那场火灾导致了核泄漏，被部分专家认为影响可能大于同为5级核事故的三里岛核事故。从核安全角度来说，这座核电站的安全性可以说是臭名昭著了。环保组织和爱尔兰当地组织曾经多次批评，因为核排污的后果，导致爱尔兰海是至今为止核污染最严重的一片海水。

不过从2003年开始，这里就不再进行核发电活动，塞拉菲尔德核设施此时主要的工作是处理核废料，所以说这里是个核电站的报道是不准确的。从70年代开始，这里开始进行核废料处理，不过这里在核废料处理方面的安全记录也相当糟糕，比如用来从乏燃料回收钚元素的系统出现过超临界，负责的工厂也出现过泄露，被定性成为3级核事故。相比之下，这次爆料出来的一个存储放射性废料的储存管舱出现破裂，有核污水可能进入了地下水系统，并且污染有可能持续到2050这种事情，似乎也不足为奇了。

关于这次泄露会有多大的影响，爆料这件事情的《卫报》并没有给一个具体的答案，大英帝国对于这类问题似乎总是如此处理。不过考虑到冷战时代这里的各种核泄漏的调查都没有个绝对有说服力的结论，这次大概率也是如此。至于对污染的监测，考虑这里的历史遗留问题，恐怕很难检测出来什么结果，我们或许只能等待时间给我们答案。

这次泄露的原因，是因为存放的混凝土壳体出现了裂痕。考虑到相关设施建设于七十年代，这种结构如果没有好好维护，那么过了五十年出问题的概率是很高的。但是这并不是最糟糕的，最糟糕的事情在于，第一，这类冷战早中期的核废料处置设施，有的很可能还要用五十年；第二，因为冷战初期的降低成本，类似的核废料数量不在少数。未来出现更糟糕的事情概率不低。

应该说，人类对于核安全的认识是逐步实现的，在50年代初的时候，什么辐射玩具辐射饮料都屡见不鲜，这种情况下，也不要指望核废料的处置有多专业，早期的核废料处置真的有不少就是找个地方埋了/扔了，当年甚至有传说，欧洲那边黑手党会接受把核废料扔进海里的黑色业务，阿富汗也曾经指责过巴基斯坦在巴阿边境抛弃核废料。

但是核废料不同于其他的垃圾，这样简单的处理方式是有问题的，在乏燃料（也就是里边的核燃料不足以维持反应自持的核燃料）之中，会有多种放射性同位素，其中某些同位素的半衰期很长，这种长度可能要以万年去考虑，比如说钚239的半衰期大概是两万四千年，这也就要求考虑很多复杂的问题。

举两个例子，首先是采用深埋法的时候，这些核废料处置的深井，需要进行地质学探查，对附近的地质状态要有系统性的研究，整个地球上这样的地点也不是那么多；另一个是为了避免在超长时间尺度之后，未来的人难以理解现在的警告标识，不小心把这些放射性的物质弄出来，专门有一门学科被建立了，这个学科叫做核符号学，研究的就是如何用符号警告未来的人，里边有危险的物质。因为放射性物质的半衰期，很多人类熟悉的管理方式，是不成立的。

当然，总的来说，现在的核废料管理机制，比起来当年是先进很多了，比如说对于存放建筑的设计，对于地质条件的要求，对于管理机制的要求都进步了很多。但是把大量存放在老式核废料储存点的废料，转移到全新的处理点，本身就是一件很困难而且具有风险的行为，其中的成本并不低。因此依然有大量冷战时代的遗留问题，存放在类似塞拉菲尔德这样管理不善的地方。

对于核废料的处理方案，也不止这些，首先是后处理，这个概念其实很早，早在核武器计划的早期就有了，不过那个时候并不是为了解决核污染问题，而是为了提取钚作为武器原料。后来又发展出来了从乏燃料里边提取铀的技术，并且有研究认为，部分核反应过程之中产生的其他同位素，也有提取的价值。这类技术一直被认为极其有军事化潜力，所以属于被严格管制的技术。

而同时，钚这种元素，如果不用做核武器，那么剩下的用途只是在深空探索之中当电源。对于这种高毒高放射的东西，并不是现在商用反应堆的主流燃料，属于提取出来也不知道怎么处理的东西，哪怕是造核武器，冷战时代美苏也提前存储了大量钚，足够新造几万个弹头，暂时不用造新的了。

另外一个比较有潜力的方案是核嬗变。用比较简单的说法来形容，这个系统就是通过高能粒子轰击，降低核废料之中长寿命和危险同位素的比例，提高短寿命与可利用同位素的数量，进而实现乏燃料的再利用与无害化。这套系统的概念很早之前就有，但是距离实用化依然有一定的距离。我国科学家就设计了ADS嬗变装置，用来测试这套系统的性能，为未来的商业化应用打下基础。但是即使乐观的来说，这套系统距离全面使用，依然有比较大的距离。

当然了，现在比较流行的概念是四代反应堆，四代堆除了在安全性上有所突破之外，通过对于反应和燃料棒的设计，提高燃料利用率，降低核废料产量。这也是一个方向，但是就像是类似的新概念一样，前途是光明的，道路是曲折的。

虽然多个四代核反应的概念已经提出来了，但是市场对此的热情是不高的：首先是核反应堆因为对于安全性的追求，所以单位发电量的成本是不理想的，尤其是面临以光伏为代表的新能源冲击，新核电的性价比显得十分尴尬；同时，因为福岛事件为代表的核事故，各国民众对于核电的信心受到了巨大的影响，即使三代核反应堆从各个角度大幅度提高了设计的安全性，四代堆的很多设计甚至从根本上杜绝了一些事故的可能性，但是民间对于核电的信心依然不足；同时，在环保的定义问题上，核电的环保性也被质疑。从80年代开始，有这样一种说法，说核电可以降低碳排放，比如比尔盖茨先生就投资了几个四代核电项目，但是这件事情被环保人士批评，因为大版本已经变了，现在的观点已经迭代到了“就算不考虑核污染的问题，核电站这东西也不低碳”。

或许还有人认为，等可控核聚变搞定就解决问题了，但是一来嘛，可控核聚变的时间表，到2050年能实现就不错了，那些商业化的核聚变公司，虽然有很多有一些不错的想法，但是有些问题依然是绕不过去的；二来，现在搞的氘氚聚变，会释放出来中子流，会让附近的材料放射化，虽然比裂变的废料好处理不少，但是也不是不需要处理的，至于更先进的，没有中子辐射的聚变模式，搞定的时间表就更遥遥无期了。

同时，国际局势的问题也使得问题出现了变数，虽然现在的核电站安全标准提高了很多，在911之后修改的安全标准，反应堆外壳甚至可以抵挡客机撞击而不泄露。但是这不代表这套安全系统就能抵挡现代武器的持续攻击，在俄乌冲突之中，围绕扎波罗热核电站的冲突中，乌克兰方面使用了一些有可能破坏核电站安全的武器，好在没造成后果；但是更有说服力的问题在于北溪管道爆炸事件，这件事情上美方直接下手，破坏了很多关键的潜规则。

很多基础设施的设计，往往是考虑误操作，自然灾害之类的问题，涉及到核电站这种关键的，甚至要考虑恐怖袭击，但是如果超级大国的力量直接下手，那么什么安全设计只怕都不好用了，毕竟人家的武器库可比恐怖分子丰富的多。之前许多设施的设计都不考虑这一点，但是如果撕破脸皮之后，就很难说了。

尽管说了这么多核电的问题，但是笔者的态度却是明确的，我们有必要大力发展核电。别的不说，单纯从电力来说，绿电虽然便宜，但是稳定性不足，需要大规模的调峰才能使用，这就需要大量其他的电力，从这个角度来说，核电是很重要的选项，这不是单纯用电价格的问题，是国家安全的问题。而且反应堆的使用本来就不限于供电这一项，供暖，制氢都可以用核能这套东西。

从塞拉菲尔德和福岛核事故之中，我们其实可以看出，核电因为其系统特性，虽然可以通过设计大幅度改善安全性，但是终究不可能像是太阳能这样安全。不过经过几十年的安全设计改造，现在的核事故问题大多数都是管理问题，比如说这次《卫报》的批评里边，就指责了塞拉菲尔德核设施管理不善（当然了，为了符合大版本，自然也来了一句“有毒的工作场所文化”），再到福岛核事故，福岛核电站的反应堆里边实际上是有整套的安全设施的，但是因为救援的拖延，导致备用电力没能跟上，最终造成了悲剧，而后续的处理，日本方面也选择了最糟糕选项，一步一步，最终到了今天。

如果回忆一下的话，我们会想到这样的情况，在十几年前，互联网之中更喜欢吹的是发达国家的制度，到最近几年，西方国家的制度似乎不太经得起吹嘘了，吹嘘各种技术的变多了，这说到底，是对制度失去了自信力。这个现象其实对于核电是类似的，一个复杂的系统问题，无论是制度和技术都是需要的。

如果不对类似福岛，塞拉菲尔德这样的事故进行处置，而是指责什么中国禁止进口日本海产品，炒作什么中俄恶意软件攻击核设施，那么凭什么让民间重新建立对于和平绿色利用核能的信心呢？有些矛盾，是转移不了的，不过这样的问题，似乎也不止发生在西方国家的核电领域呢。

我国的核电起步较晚，不过这也有些好处，一来是总体核电设备较新，安全性比起老旧设备更高，最近几年新建的一批核电站，吸收了先进设计经验，安全性能达到了国际先进水平，并且各种核电安全规范的血的教训，美苏也帮我们走过了；二来是，因为核能野蛮生长带来的问题并没有直接发生在身上，所以我国人民群众对于核能的信任程度还是不错的。这都是好事，我国的核能研究者也制定了许多宏大的计划，让核反应的力量为我国人民群众服务。当然想要实现这一点，除了在技术上面，我们需要更多的技术进步之外，核安全制度规章，也就是人的问题，也是必然需要注意的，这里的制度并不单纯是文字化的规章，更在于整个社会文化对于这方面问题的思考。

技术对于人类能带来灾害还是进步，绝大多数时候在于如何运用，为技术本身定义善恶是很无趣的，而核能可能是最为极端的几个例子，因为它足够强大。因噎废食是要不得的，只有正确的利用这股强大的力量，才能得到人民群众的信任。不过到了今天，当西方社会出现普遍的问题，对制度的信任已经转移到了技术，甚至对技术的信任也要荡然无存的现在，大概像是德国那样停用核电来逃避问题的选项，才会是主流吧，只是有些问题，无论如何是逃不开的。