核电存废问题

核电存废问题是人类社会对核能发电使用的持续的争议性讨论。第一个成功的核裂变实验装置在1938年的柏林被德国科学家奥托·哈恩、莉泽·迈特纳和弗瑞兹·斯特拉斯曼制成。在第二次世界大战中，一些国家致力于研究核能的利用，它们首先研究的是核反应堆。1942年12月2日，恩里科·费米在芝加哥大学建成了第一个完全自主的链式核反应堆，在他的研究基础上建立的反应堆被用来制造轰炸了长崎的原子弹“胖子”中的钚。在这个时候，一些国家也在研究核能，它们的研究重点是核武器，但同时也进行民用核能的研究。1951年12月20日人类首次用核反应堆产生出了电能，这个核反应堆位于爱达荷州Arco的EBR-I试验增殖反应堆，它最初向外输出的功率为100kW。1954年6月27日，世界上第一个为电网提供电力的核电站在苏联的欧伯宁斯克开始运行。这个反应堆使用了石墨来控制核反应并用水来冷却，功率为5兆瓦。全世界第一个投入商业运营的核反应堆是位于英格兰设菲尔德的Calder Hall，它于1956年开始运行。它有一个Magnox型反应堆，最初的输出功率为 50兆瓦，后来提高到了200兆瓦。 宾夕法尼亚州码头市的一个压水型反应堆是美国第一个投入商业运营的反应堆。在20世纪后半叶，一些反对核能的运动开始兴起，它们担心的是核事故和核辐射，还反对生产，运输和储藏核废料。1979年的三哩岛核泄漏事故和1986年的切尔诺贝利核事故成为了许多国家停止建造新核电站的关键理由。澳大利亚于1978年，瑞典于1980年，意大利于1987年都对建造核电站的问题发动了全民公投，同时爱尔兰的核能反对者成功地阻止了在该处核能计划的实施。但布鲁金斯学会表示，美国政府没有批准新核电站的建造主要是由于经济原因，而非安全问题。然而，核电的存废政策各地不同，如欧洲许多国家近来逐渐废止核电，德国宣布在2022年前关闭所有的核电站、瑞士宣布将在2034年关闭所有核电厂、意大利公民投票以94%的压倒性票数封杀重启核能发电的提案；而发展中国家则较倾向使用核能发电。燃料棒里的铀235引发核裂变，释放出中子与热能。而中子经过缓速剂后，撞击其他的铀235引发核分裂。使用水当缓速剂的反应堆，在高温时会使水产生大量气泡，理论上原本可以藉以降低核分裂的反应速度。由于燃料棒的外壳，为了避免吸收中子，妨碍核分裂的反应，因此使用锆。 可是锆在摄氏1260度以上时，会跟水蒸气反应产生氢气。 且锆水反应是持续增温的放热反应。因此在反应堆的冷却系统故障时，可能引发氢气的气爆。使用铀235作为燃料棒的反应堆，因为燃料棒内也含有大量的铀238，而铀238在吸收中子后，会衰变为钚239。下为巴瑞‧布鲁克在2010年出版的《为什么对为什么：核能发电》（Why vs. Why: Nuclear Power）一书中提出的七项支持核能发电理由：下为伊恩‧罗威在2010年出版的《为什么对为什么：核能发电》一书中提出的七项反对核能发电理由：很多研究指出，核电产生全球16%的电能，但只提供6.3%的能源生产（energy production），而最终使用能源（Final Energy Consumption）的部分，只有2.6%是来自核能发电的。这样的状况和相较于其他能源载体（energy carrier）而言，它的能量消费效率（consumption efficiency）较低，及核电厂与能源需求区远因而其电能在传输过程中大量耗损有关。但与核电厂或一样距离能源区求区远的水力电厂相关的能源传输耗损，并不是真的那么多的，因为这些电厂的电力通常都是透过高压直流输电的方式输送的，而这种方法每一千公里只会耗损3%的能量。相似地，在世界能源消耗量（World energy consumption）中，核能发电的比重不大，因该指数包含了用于加热和运输等非发电用途的化石燃料，而用于此些非电用途的燃料中，石油和煤炭占了最主要的比重。在2008年，全球能源供给（world energy supply）中各种动力源（power source）的相对比重如下：石油33.5%、煤炭26.8%、天然气20.8%（化石燃料81%）、“其他”（包括地热、泥炭、生质能、太阳能和风能等）10.4%、核能5.8%、水力2.3%。石油是各种动力源中最常被使用者。在2008年时，石油和煤炭加起来共提供了全球超过60%的能源。能源安全（Energy Security）问题不该与核电安全混为一谈，能源保障指的是能源的燃料是否能安全提供的问题。在一些国家，核能发电提供了能源自主的保障。核能发电较不受禁运的影响，且铀是有在包括澳大利亚和加拿大等较乐于出口的国家开采的。然而，目前全球有超过30%的铀是出产于哈萨克、纳米比亚、尼日和乌兹别克这些政治不稳定的国家的。现有的铀矿其储量正快速地耗进，而一项来自IAEA的评估显示高级铀矿（high-grade uranium）只够现有的反应器运转40-50年。预期发生的燃料短缺会威胁到未来的电厂，并会造成现有电厂铀价的波动。铀燃料价格近年已抬升，而这影响到了未来核电计划的可行性。根据史丹佛的研究，快中子增殖反应堆有为未来地球的人类持续数十亿年地提供能源的潜力，这使得核能变成可持续发展的。但“因为钚与核武间的关联，快中子增殖反应堆的潜在运用导致了‘核电扩张可能会导致一个核扩散失控的时代’的忧虑。” 液态氟化钍反应堆（Liquid Fluoride Thorium Reactor，LFTR）等以钍为燃料的反应堆亦有满足未来数百年能源需求的潜力，同时相对于铀燃料反应堆而言，钍反应堆对核扩散有更强的抗性。当天凌晨4时半，三哩岛核电站95万千瓦压水堆电站二号反应堆主给水泵停转，辅助给水泵按照预设的程序启动，但是由于辅助回路中隔离阀门在此前的例行检修中没有按规定打开，导致辅助回路没有正常启动。二号回路冷却水没有按照程序进入蒸汽发生器，热量在反应堆中心处持续聚集，堆心压力上升。堆心压力的上升导致稳压器减压阀开启，冷却水流出，由于发生机械故障，在堆心压力回复正常值后堆心冷却水继续注入减压水槽，造成减压水槽水满外溢。一号回路冷却水大量排出造成堆心温度上升，待运行人员发现问题所在的时候，堆心燃料的47%已经融毁并发生泄漏，系统发出了放射性物质外漏的警报，但由于警报响起时并未引起运行人员的注意，甚至现时的纪录报告都指出没有人注意到警报。直到当天晚上8点，二号堆一二回路均恢复正常运转，但运行人员始终没有察觉堆心的损坏和放射性物质的外漏。此后，第76任宾州州长迪克·松伯（Dick Thornburgh）出于安全考虑，于3月30日疏散了核电站五英里范围内的学龄前儿童和孕妇，并下令对事故堆芯进行检查。检查中才发现堆心严重损坏，约20吨的二氧化铀堆积在反应堆压力槽底部，大量放射性物质堆积在核反应堆安全壳内，少部分放射性物质泄漏到周围环境中。