原文／Allison Macfarlane
（現為加拿大英屬哥倫比亞大學教授暨公共政策與全球事務學院主任、2012至2014年間曾任美國核能管制委員會主席）
譯／楊沛為
核能發展搶到了企業跟政府的關注
全球能源部門的去碳化已刻不容緩。專家們一致認同能源部門去碳化對於預防氣候變遷，包括海平面上升、旱災、水災、火災、極端天氣事件、海洋酸化等最可怕的後果而言至關重要。當然，這些威脅也激發了許多對於核能潛力的興趣，特別是能降低人們對燃煤、天然氣和燃油等高排碳電力來源仰賴程度的創新核反應爐設計。近年來，先進的核能設計已成了私人投資者（如 2006 年創立核反應爐設計公司Terra Power 的比爾蓋茲）和國家政府（如美國）強烈關注與支持的焦點。
這些倡議者希望重新對核能的關注能帶來技術上的進展與更低的成本。但當談到氣候變遷這個已迫在眉睫的影響時，即便是最尖端的核能科技都「將」為時已晚。簡言之，鑑於現有和興建中電廠的經濟趨勢，核能無法在至少未來 10 年對氣候變遷帶來正面影響。
考量到開發這些新型先進設計至完整原型的時間、以及要發展出足夠使核電有經濟上的競爭力的製造與客源基礎所需時間，即便在這 20年內，核能要可以顯著地降低我們的能源碳足跡都是不太可能的——在美國和全球皆然。目前仍沒有任何國家將此技術發展到可以廣泛且順利部署的程度。
美國使用核能約 20％，為可行性而掙扎
核能目前提供美國約 20%左右的電力，但核電工業在這數 10 年中，一直為維持其成本上可與其他發電技術相比而掙扎。
去年10月，資產管理公司 Lazard 的分析指出，在美國核能的「資本成本」高於幾乎所有其他的能源技術，雖然目前已有許多使核能反應爐更有效率且與其他能夠降低碳排的能源相競爭的努力，但這些設計各自都有著他們在後勤和監管上的困難。
就在今年 4 月 30 日，紐約州印第安角（Indian Point）核電廠所關閉的最後一座反應爐是 2013 年以來的第 12 座；2025 年以前，主要因運轉成本太貴，美國預計至少還會關閉 7 座反應爐。
目前在美國、法國、日本和其他國家運轉中或興建中的反應爐，皆為某種形式的輕水反應爐（Light water reactor），即以低濃縮鈾燃料提供動力、並由水冷卻和「慢化」的電廠（「慢化」Moderation指的是降低裂變反應中所釋放的中子的能量，以提高鈾燃料再進一步裂變的可能性）。加拿大運轉中的反應爐則使稍微濃縮過的鈾燃料，並由含有氘（一種氫同位素）的重水（Heavy water）冷卻和慢化。英國則使用單一輕水反應爐和一些氣冷反應爐（Gas-cooled reactors）。這些種類的反應爐尺寸都很大，且能夠製造 600 到1200 千瓩 （ＭＷ）的電力。
新一代反應爐的製造商提議將反應爐做得更小，並使用不同種類的燃料、冷卻劑和慢化劑。這些新設計其中之一名為 NuScale，是一個能夠製造 77 兆瓦電力並強調其被動式安全性（passive safety features）的小型輕水反應爐，目前正在取得美國核能管制委員會（U.S. Nuclear Regulatory Commission，NRC）的許可過程中。
NuScale 設計的首位客戶是猶他州聯合市政電力系統公司（Utah Associated Municipal Power Systems），該公司計畫在 2027 年以前在愛達荷州（Idaho）開始運轉一座電廠，美國能源部亦以撥款13.55 億美元支持此計畫。
NuScale 證明了新型反應爐設計的供應商參與許可過程的可能性。而對任何新設計的批准都對其他國家有著高度影響力的NRC也正在制定新的規範，以特許一些更特別的設計。
與其他如鈉冷快中子（sodium-cooled fast reactor）等非典型的反應爐設計相較之下，NuScale 在獲得批准的過程中走得更前面。這個能製造比其使用量更多燃料的設計對於核能來說是個聖杯。過去 60 年來已有八個國家耗資超過 1000 億美元建造此反應爐設計的不同版本，但沒有一個能證明其可靠性足以有競爭力地製造電力。
儘管如此，美國能源部已決定以此設計在愛達荷國家試驗室（Idaho National Labratory）和奇異日立（GE Hitachi）和 TerraPower 一同興建其多功能測試反應爐（Versatile Test Reactor）。這座預計耗資30 至 60 億美元的反應爐將於 2026 年開始測試燃料。
其他新創供應商也在考慮其他兩種設計。其一是至今只有少數曾經運轉過的熔鹽反應爐（molten salt reactors），使用氟化物或氯化物鹽、並時常與鋰或鈹混合。另外比較有前途的是以氦替代水作為冷卻劑和石墨的高溫氣體反應爐（high-tempertaure gas reactors）。美國曾在 1960 和 1980 年興建並運轉過兩座這種類型的反應爐。中國、德國和日本也都有建造並運轉過不同版本的高溫氣體反應爐。
另一個主要的挑戰是，這些新的反應爐必須使用新的燃料——這些燃料必須獲得許可並生產，且在使用過程中管理、使用後儲存並處置。一些新反應爐設計仰賴著美國目前幾乎沒有能力生產的更高濃度的鈾。而更高濃度的燃料也引發了對核武擴散的擔憂，故需國際上的保障措施。
即便這些棘手的燃料問題得以解決，非典型的反應爐設計仍面臨著巨大的工程挑戰。
許多新型先進的設計都仰賴著足夠的場地和高效的施工方能實現盈利。但核能工業一直受到建設時間長和成本超支所困擾。自 1979 年的三哩島事故以來，美國大部分的反應爐需要超過十年的時間建造。成本也在此同時飆升。喬治亞州沃格特勒（Vogtle）核電廠的兩座反應爐是美國唯一新建的——其最初定價為 140 億美元，並預計在建設五年後的 2016 和 2017 年開始運轉。但其目前仍在興建中，可能至少得要到 2022 年才能運轉、最中成本可能升至 250 億美元。新建核電廠在歐洲也有相同的經驗：法國的 EPR（歐洲壓水式反應爐， European Pressurised Reactor）反應爐設計在法國和芬蘭都經歷了數次的延誤和大量的成本超支。這些大型計畫在專案管理、品質控制和監管問題方面都面臨挑戰，進而導致長期延誤。
在這方面，美國完全不是例外。世界各地的反應爐都在老化，且在多數情況下，都在未被（新核能反應爐）取代的請況下退役。以 2019年為例，6 座反應爐在這年開始運轉、13 座關閉。2020 年全球 408座運轉中反應爐的平均年齡為 31 年，其中 81 座更超過 41 年。
核能並不是靈丹
根據這些原因，核能無法在近期甚至中期成為應對氣候變遷的靈丹。考量到在建造更安全、更高效且具有成本競爭力的反應爐所遇到的大量經濟、技術和後勤挑戰，核能將無法足夠快地取代其他形式的發電，以達防止氣候變遷最壞影響所需的減碳水準。
在反應爐設計和核燃料方面的創新仍值得大量的研究和政府的支持。儘管有其局限性，核能仍有一些減少碳排的潛力——這也是件好事。但與其對核能拯救地球的能力抱持著毫無根據的信念，我們更需要將注意力放在真正的威脅，也就是不斷變化的氣候上。我們需要政府大力支持今年就可以部署的非碳能源技術，而不是 10 年或 20 年後才能使用的技術。我們所剩的時間不多。我們不能再等了。
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（首圖來源：shutterstock）
