化石燃料便宜且丰富，而太阳能和风能价格昂贵且效率低下。核能是一种被忽视的能源。
德国南部冈德雷明根的一座核电站。(美联社照片/Christof Stache，档案)
俄罗斯军队本月袭击了欧洲最大的核电站乌克兰的扎波罗热核电站，在此过程中损坏了几处设施。
乌克兰国家核监管检查局警告说，“失去冷却核燃料的可能性将导致大量放射性物质释放到环境中”，这可能“超过以往所有核电站事故，包括切尔诺贝利事故和核电站事故”。福岛第一核电站。”
然而，真的是这样吗?
这一事件引发了许多问题，其中大部分问题已在最近几天在媒体上得到了我的许多同事和专家的回答。今天，我还试图找到其他同样重要的问题的答案：现代核电站有多安全或危险?核能是解决气候危机的答案还是敌人?
我与康涅狄格大学物理系的物理学名誉教授霍华德“科克”海登讨论了这个和其他重要问题。
海登的研究涉及基于加速器的原子物理和社会能源(化石燃料、核能、水力、风能、生物质能、光伏、太阳能加热)。他是《能源：一本教科书》的作者，该书是为希望能够自信地讨论能源的人们而写的，并且是《能源倡导者》的编辑，这是一份促进能源和技术的月刊。
在我们的讨论中，我们谈到了许多话题——从全球变暖到讨论拥有过多科学测量单位的问题。我们甚至做了一些数学运算。
以下是我们讨论的摘录，重点关注核能：
问：核电站运行安全吗？三哩岛呢？切尔诺贝利？福岛？
答：首先，核反应堆几乎不可能像炸弹一样爆炸。这不可能发生，无论发生什么问题。
其次，没有安全能源这回事。要求安全的能源就是要求不会燃烧的汽油。重要的是每单位传递的能量有多少危险。在这个话题上，核电显然拥有最好的记录。
自 1950 年代以来，我们就使用核反应堆发电，目前它们提供了美国约 20% 的电力。迄今为止，没有一个人受到任何核电操作的辐射的伤害。这种说法当然不能适用于任何其他能源。
发生了三起值得注意的核事故。在三哩岛 [1979 年 3 月 28 日在宾夕法尼亚州米德尔敦] 的那个被证明对每个人都绝对无害。如果有人受到惊吓并搬到海拔约 100 英尺的不同地点，并在那里呆了一年，他们会比在场地边界待一年时收到更多的“过量”辐射。
切尔诺贝利事故[在今天的乌克兰，1986 年 4 月 26 日]——这是一台在发电的同时生产炸弹级钚的两用机器——导致几十名消防员丧生，他们驾驶直升机向反应堆投掷水泥。切尔诺贝利反应堆没有安全壳;苏联人显然认为制造更多的俄罗斯人比制造更多的混凝土更容易。要记住的一件事是，切尔诺贝利事故与核事故一样严重，与其他能源相比，核工业提供的单位能量死亡人数过去和现在都是微不足道的。
福岛县的海啸 [日本，2011 年 3 月 11 日] 造成数千人死亡，许多房屋和企业被毁，但反应堆的辐射却没有造成任何人死亡。那里的四个反应堆(其中三个在运行)没有受到海啸的伤害。损坏的原因是连接反应堆和电网的电力线被击倒，备用柴油发电机在地下室，因此被淹。如果柴油发电机在顶层，它们会一直嗡嗡作响，并保持冷却水的流动。不会有“核灾难”。
问：核废料呢？到底有多危险？如果泄漏到环境中会发生什么？
答：当我们燃烧煤炭——或木材、天然气、石油、汽油——时，废物会逃离现场，沿着烟囱或排气管排出。当我们“燃烧”铀时，参与其中的每个原子都会分裂成另外两个原子，但不会超过几千个原子直径。因此，这些废物(“裂变碎片”)仍留在铀燃料中。在全天候生产 10 亿瓦电力的一整年中，一公吨铀变成一公吨裂变碎片。燃料的总重量约为 20 公吨，因此“废物”由 1 吨废物和 19 吨燃料组成。
裂变碎片大多具有很强的放射性和危险性——至少在一段时间内是这样。要了解半衰期和放射性之间的关系，请考虑这个例子。假设你有 10 亿个原子，每种原子有两种放射性同位素，其中一种的半衰期为 1 亿年，另一种的半衰期为一周。在它们各自的半衰期中，将发生 5 亿次核衰变事件，并发射出一些具有高能量的粒子或另一种(辐射)。5 亿次事件将在一种情况下发生超过 1 亿年，在另一种情况下将发生超过一周。显然，你宁愿把半衰期为 1 亿年的样品放在口袋里，而不是半衰期为一周的样品。这里的原则是半衰期越长，放射性越低。半衰期越短，放射性越高。如果半衰期长是个问题，那么我们应该害怕我们自己的氧气，它的半衰期是无限的。
裂变碎片由 200 多种同位素组成，它们在整个地图上都有半衰期。那些在微秒、一分钟、一小时、一天、一个月等时间内衰减的物质会迅速产生大量热量，但它们对人类的防护非常好，因此不会造成任何危险。可以这么说，他们永远不会出局。持续数亿年的同位素具有非常低的活性。诸如它们存在的问题与几年的半衰期有关。最重要的(Sr-90 和 Cs-131)的半衰期为 30 年。
乏燃料——主要是燃料，但含有百分之几的裂变碎片——最初会产生大量热量，以至于必须将其保存在带有循环水的冷却池中。随着时间的推移，乏燃料棒被移入大型厚壁不锈钢桶中并放置在外面。这时，空气的冷却就足够了，不锈钢的屏蔽也足够了，人们可以在木桶周围走动，不用担心受到过多的辐射。《化学与工程新闻》上的一张照片显示了一个带有不锈钢桶的混凝土垫，用于容纳数十年运行产生的所有乏燃料——含有核废料。
工人们可以在木桶之间自由穿梭，只要有一把钢丝钳，就可以轻易地穿过远处的锁链栅栏进入。木桶经过高速冲入混凝土屏障的测试，很容易在碰撞中幸存下来.
问：您认为风力涡轮机和太阳能电池板等可再生能源是否足以抵消化石燃料产生的污染？
A：为了运行世界经济，太阳能和风能如果没有备份和存储基本上一文不值。化石燃料提供备份，目前没有任何东西提供存储。如果将来我们的能源完全来自太阳能和风能，那么需要多少存储空间?五天的价值?相比之下，如果目前提供基本负载功率的单元增加到足以提供平均功率，则处理中间和峰值负载的存储需求可能是一天能量的四分之一。
过去，家庭中的煤炉污染非常严重，因为从烟雾中清除垃圾所需的设备和控制装置对房主来说过于昂贵。然而，大型燃煤发电站可以而且确实可以去除污染物各种，基本上只排放 H2O 和 CO2。煤炭不仅仅是碳。平均而言，每个碳原子都与一个氢原子相匹配。氢气的燃烧是 H2O 的来源。在适当的温度和湿度条件下，H2O 会凝结成水滴，称为云。新闻媒体热衷于拍摄那些被红色黎明或红色傍晚天空背光的云层，让完全无害的 H2O 看起来非常危险，而且文字总是说一些关于二氧化碳的垃圾。请注意，您见过的唯一二氧化碳是固态二氧化碳——干冰——温度为 -78.5ºC 或更低。
大型风力“农场”——我讨厌这个词，因为它对农民造成了极大的伤害——在优秀的地点产生约 12.5 千瓦/公顷(5 千瓦/英亩)的全年平均电力，而在“非常好的”地点则要少得多. 要为一个拥有 700,000 人口的城市提供足够的全年能源，需要将风力涡轮机分布在约 800 平方公里(300 平方英里)的优良场地上。由于风的变幻莫测，你只能得到发电机铭牌上所说的大约三分之一。
问：似乎风力涡轮机无法解决全球能源问题。您如何看待这个问题在未来得到解决？
答：我们面临的能源问题是能源匮乏。全世界约有 16 亿人用不上电。不可避免地，随着他们摆脱贫困，他们将首先使用他们可用的最便宜的能源，而不考虑环境后果。美国在 1960 年代之前也是这样做的。你可以生活在一定程度的污染中，但你不能没有能源。随着生活的改善，他们对环境的关注将逐渐形成，他们将朝着减少污染的方向发展。工业化国家将是第一个拥有核武器的国家，尽管反核的歇斯底里一直在遏制核运动。
核反应堆全天候提供电力，但可再生能源是间歇性的，而且相当稀薄。铀是不可再生的，但足以持续到太阳膨胀成红巨星，而且还有更多的钍。
问：关于核能扩散，有很多反对者和怀疑者。是什么导致了这种恐惧？
答：人类通过汽车和卡车接触到汽油，通过燃烧它们的熔炉接触到天然气或燃油，通过灯泡、收音机和电视接触到电力。我们对核能的介绍是炸弹。这就是对任何核物质的情感恐惧。
很快人们就认识到高剂量的辐射会导致疾病，在某些情况下甚至会导致死亡。对这种不可见辐射的担忧——甚至在 1890 年之前都没有被怀疑存在——导致了许多电影，不仅限于“海滩上”，关于辐射的恐怖。他们引起了公众的注意，直到今天，公众仍然对这个话题知之甚少和恐惧。直截了当地说，广岛和长崎原子弹造成的癌症死亡人数在幸存者中通常发生的成千上万的癌症死亡病例中很难辨别。在大约 20,000 例正常病例的背景下，增加了数百例，尽管幸存的人群接受了非常重(但亚致死)的剂量，但需要非常复杂的统计技术才能辨别出这种增加。
我们生活在一个有多种辐射源的环境中：我们骨骼中的钾 40，土壤中的铀、镭、氡、钍、碳 14 和其他天然存在的放射性物质，以及来自各个方向的宇宙辐射空间。这里的要点是，来自核反应堆的任何额外辐射只是环境辐射的一小部分，更重要的是，只是背景辐射变化的一小部分。
