为什么我们不能决定如何处理核能？

在加利福尼亚州圣地亚哥以北 55 英里的 Old Man's 冲浪点，从晒太阳的人的视线中可以看到一对 176 英尺高的球体。它们是圣奥诺弗雷核电站的所在地，是一片奇特的背景。自 1968 年第一座反应堆启动以来，该核电站为数百万人提供了电力。但现在这些混凝土和钢铁穹顶却存在一个问题。它们的框架内装有数百万磅不再有用的放射性燃料。2012 年，一次小规模的放射性泄漏导致一座反应堆关闭。运营商南加州爱迪生公司决定关闭整座核电站，而不是像监管部门那样以较低的功率重启剩余的反应堆。今年，工人们将开始拆除它，这是美国有史以来最昂贵、规模最大的核电站退役项目的一部分。初始退役过程将耗时 10 年，70 万公吨的基础设施将被粉碎并运往犹他州、德克萨斯州和亚利桑那州的掩埋场。放射性最强的物质——320 万磅核废料，包括铀 235——将被就地埋葬在钢筋混凝土桶中，像墓碑一样点缀着这片土地。这似乎预示着美国核能雄心的终结。圣奥诺弗雷是美国 19 座正在退役的核电站之一。在美国剩下的 99 座反应堆中，多达三分之一可能会在十年或二十年内退役。有些可能会申请延期。但由于三大因素正在扼杀全球核能，许多核电站可能会永久关闭：廉价天然气的竞争、风能和太阳能发电日益便宜的价格、以及对辐射事故的担忧。

“美国的核工业相当糟糕，”非营利性清洁空气工作组执行董事阿蒙德·科恩 (Armond Cohen) 表示，该工作组提倡使用低碳能源应对气候变化。成本超支和延误阻碍了南卡罗来纳州和佐治亚州正在建设的几座核电站。科恩表示，即使情况并非如此，如今的核能也没有经济意义。“你可以建造世界上最具成本效益的反应堆，但它的成本不会低于联合循环天然气厂的成本。”

不仅仅是美国核电行业。许多其他国家也在关闭核电站。德国拥有八座核反应堆，提供全国 13% 的电力，该国已承诺到 2022 年关闭所有核电站。瑞士承诺逐步关闭五座核反应堆，提供全国 40% 的电力。法国 75% 的能源来自核能，该国承诺到 2025 年将核能消耗削减至 50%，但去年 11 月法国放弃了这一承诺，因为担心从零碳核能转向核能将阻碍其实现气候变化目标并导致电力短缺。

然而，少数其他国家正在加速走向核能未来。中国试图减少对煤炭日益增长的依赖，正在积极推动更多替代燃料，计划到 2030 年将核电容量从 2017 年的约 38 千兆瓦增加到 150 千兆瓦。中国将在现有 37 座反应堆的基础上再增加 20 座新反应堆。俄罗斯正在建造 7 座，印度正在建造 6 座，韩国正在建造 3 座。

尤其是中国，它正在寻求新型反应堆设计，这种设计有望比几十年来世界上使用的反应堆更便宜、更高效、更安全。目前最常见的反应堆是轻水反应堆，其中水冷却固体核燃料并产生涡轮旋转蒸汽。替代方案包括轻水反应堆的一种变体，称为小型模块化反应堆，理论上可以快速廉价地建造，但其设计会消耗较少的能量。另一种是熔盐反应堆，它使用熔盐来冷却燃料，产生的废物比目前的反应堆要少。

随着美国放弃核能，批评人士警告称，美国放弃了一种可靠且零碳排放的电力来源，这对任何希望用清洁能源取代部分化石燃料的国家来说都是一大福音。前奥巴马能源部长、核物理学家埃内斯特·莫尼兹 (Ernest Moniz) 今年 7 月就发出了这样的警告。在一次能源与安全峰会上，他说放弃核能将使美国面临环境和战略威胁，因为放弃核能将使美国失去温室气体排放的能源，削弱国家安全利益：核工程师和技术人员的人才流失肯定会流向核能需求大的国家。

历史的讽刺意味并不明显。美国在德国、匈牙利和意大利等国科学家的帮助下开启了核时代。二战期间，美国向日本展示了核能的可怕威力，此后，美国军方和商业研究人员开始寻找利用该技术的方法。早期的成功是：可以几乎无限期在水下航行的核动力潜艇。潜艇的反应堆设计很快成为我们今天使用的轻水反应堆的基础。问题是，许多反应堆设计中的铀在高温下运行，需要大量的水来防止过热。如果任何事情（例如自然灾害）破坏了核电站的安全系统，反应堆堆芯就会熔化，向环境中释放辐射物。

冷战时期的核能热潮使数百座轻水反应堆遍布美国和欧洲。随着反应堆的激增，公众的恐惧也随之增长，到了 20 世纪 70 年代，像《中国综合症》这样的电影唤起了人们对一旦发生事故可能会发生什么的恐惧。这部电影于 1979 年上映几周后就取得了这样的成绩。3 月 28 日，宾夕法尼亚州哈里斯堡附近的三哩岛核电站发生部分熔毁，震惊了全国。1986 年，俄罗斯切尔诺贝利核电站发生爆炸，随后 9 万平方英里的辐射污染引发了公众舆论。最后，在 2011 年，一场 9.0 级地震和海啸引发了一系列事件，导致日本福岛三座反应堆发生堆芯熔毁。这段罕见而又戏剧性的事故历史足以动摇公众情绪，但廉价天然气的供应让选择变得容易。世界上许多曾经拥护核能的国家现在正在处理数百座停运的反应堆，并清理散布着钢筋混凝土废料和乏燃料的数千英亩土地。一个价值 2220 亿美元的行业应运而生，以拆除这些庞然大物。

拆除核电站的过程非常复杂，需要聘请专门从事该过程的公司和工人。对于圣奥诺弗雷核电站，负责拆除工作的公司是总部位于洛杉矶的 AECOM 和总部位于犹他州的 EnergySolutions。

这项耗资 44 亿美元的项目旨在清理这片面积 85 英亩的狭窄海滨场地的大部分区域。工人们已经将核电站的废燃料移入钢衬冷却池。燃料在那里放置几年后，工人们将把燃料转移到 73 个钢罐中，然后将其塞进圆顶旁边 25 英尺高的巨石内。

该储存库距离太平洋仅 125 英尺，位于海平面以上 28 至 30 英尺的防波堤后面。它靠近海岸，距离 50 英里内居住的 800 万人也很近，这意味着许多人都希望清除核废料。去年 4 月，身穿防护服、携带冲浪板的抗议者在圣地亚哥游行，要求清除核废料。该公用事业公司也希望清除核废料，但目前必须将其安全地存放在现场。圣奥诺弗雷核电公司副总裁兼首席核电官汤姆·帕尔米萨诺 (Tom Palmisano) 表示，这种被称为干式储存罐的储存系统可承受飞机坠毁、海啸，甚至近 7.4 级地震的地面加速度。

虽然从理论上讲，工人可以将核废料桶移至永久存放地点，但目前美国还没有这样的存放地点。能源部有法律义务将废商业核燃料运往永久存放地点。但在奥巴马总统否决了在内华达州尤卡山储存商业和军用核废料的计划后，政府从未开发过永久存放地点。今年 8 月，美国核管理委员会表示将恢复最终开放该地点所需的工作。与此同时，美国各地储存了约 70,000 公吨核废料。

在圣奥诺弗雷，工人们将把乏燃料放入干式储存桶，然后拆除建筑物和办公室。首先，遥控水下工具将锯开空反应堆内部的放射性钢材。工人们将把其中一些材料储存在现场，以便稍后与废燃料一起处理。他们将把未受污染的部分（约占总重量 2500 万立方英尺的钢筋、混凝土和管道的 75%）装进钢制容器，运往西南部处理。

轨道车会将低放射性废物运往专门的垃圾填埋场。EnergySolutions 会将部分废物运往犹他州克莱夫的沙漠设施，工人们会将废物埋在厚厚的粘土、碎石和岩石层之下。

随着全球各地的核电站关闭，更多这样的核坟墓将覆盖整个地球。除非可再生能源取代核能，否则更多的化石燃料发电厂产生的碳将充斥空气中。当圣奥诺弗雷核电站于 2012 年关闭时，天然气发电厂接替了其工作，在接下来的 12 个月内向大气中排放了 900 万吨二氧化碳。

尽管天然气和风能及太阳能发电量的增长带来了财政压力，科恩仍然坚信美国应该再给核能一次机会。“新技术正在研发中，”他说。“这不会是你们父辈的核工业。它可能会失败，最终可能毫无用处，但值得一试。”

但就目前而言，反对派占据了上风。

玛丽·贝丝·格里格斯是《大众科学》的助理编辑。她负责太空、地质、考古和环境方面的报道。

本文原刊登于《大众科学》杂志2018年1/2月号Power期刊。

• 更新时间：2018 年 1 月 10 日——本文已更新，表明科恩指的是联合循环天然气工厂，而不是压缩气体工厂。