福島核危機(jī)爆發(fā)后,日本方面用了大量海水試圖冷卻反應(yīng)堆,這引發(fā)人們的思考,在正常情況下,一座反應(yīng)堆的運(yùn)行需要多少冷卻水?目前,全球現(xiàn)有的核電站都是將水作為冷卻劑,但是,隨著河水及湖水溫度的上升,這也導(dǎo)致全球核電站的發(fā)電量下降。有專家表示,由于氣候變化引發(fā)持續(xù)熱浪,這種情況只會加劇,甚至?xí)?dǎo)致選址參數(shù)的更改。
美國咨詢師格里表示:“作為一項(xiàng)長期的策略,未來核電業(yè)的選址可能會有所改變,以尋求更好的水資源。”格林曾在美國電力研究所工作數(shù)十年。同時(shí),新技術(shù)也將為我們帶來減緩這一問題的希望。
美國能源部就是負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)下一代核電站的主力軍之一,其設(shè)計(jì)的堆型所需水量低于普通堆型。但是,這項(xiàng)工程也面臨許多挑戰(zhàn),如成本及執(zhí)行障礙等,美國能源部預(yù)計(jì)第四代核電站至少在未來20年里無法實(shí)現(xiàn)商業(yè)化規(guī)模。同時(shí),這其中到底有多少問題,現(xiàn)在還不知曉。
位于美國坎布里奇市的核能環(huán)境監(jiān)測組織——環(huán)境科學(xué)聯(lián)盟的早前數(shù)據(jù)表明,在2010年,美國有7臺核電機(jī)組不得不由于冷卻水溫度上升而減少發(fā)電量,這些核電機(jī)組分別位于新澤西州、賓夕法尼亞州、伊利諾伊州和佐治亞州。雖然這種情況不會引發(fā)安全事故,但是會帶來經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn),也會降低核電站的利用率。田納西州曾有一座核電站,去年夏天由高溫造成持續(xù)8周的時(shí)間,發(fā)電量被迫減半,這直接導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失5000萬美元。2003年,歐洲遭遇過熱浪,法國當(dāng)時(shí)將核電站發(fā)電量減少了4000兆瓦,這相當(dāng)于關(guān)閉4座核電站,而此時(shí)正是空調(diào)用電最猛的時(shí)候。
在美國的104座反應(yīng)堆中,其中約1/3位于美國東南部,這個地區(qū)易受熱浪侵襲。該地區(qū)風(fēng)能發(fā)展比較落后,核電由于零排放而受到青睞。核電占到這個地區(qū)大約1/4的發(fā)電量,而美國全國核電發(fā)電比重占到20%。今年3月,美國核電監(jiān)管委員會收到16份核電許可申請,用以在東南地區(qū)建造新核電機(jī)組。
在美國田納西州東部城市諾克斯維爾,清潔能源咨詢公司分析師薩拉·巴拉克表示,未來在建新核電站時(shí),氣候因素必須考慮進(jìn)去,因?yàn)橐蛔磻?yīng)堆的造價(jià)高達(dá)上百億美元,其服役時(shí)間也長達(dá)60年。據(jù)美國國家地理的分析,美國燃煤發(fā)電、天然氣發(fā)電每年所耗水量多于農(nóng)業(yè)用水。整體來看,核電所耗水量比化石燃料發(fā)電廠高出25%。環(huán)境科學(xué)聯(lián)盟主管大衛(wèi)·洛克博姆表示,未來在核電站選址方面,我們應(yīng)該更多考慮環(huán)境因素。當(dāng)考慮在哪兒建核電站時(shí),我們應(yīng)該查看這個地區(qū)的地震記錄和降雨頻率。核電站雖然是應(yīng)對氣候變化的一種方式,但是,我們的確需要將氣候變化這一因素納入核電站的選址當(dāng)中。
熱浪主要出現(xiàn)在夏季,這時(shí)候往往水溫較高。如果核電站的冷卻水在循環(huán)后溫度超過一定范圍,環(huán)境監(jiān)測機(jī)構(gòu)就會禁止其注入河中,因?yàn)檫@會對魚類造成危害。如果這一情況出現(xiàn),核電運(yùn)營商就必須減少發(fā)電量。
盡管核電站所需水量更大,但是化石燃料發(fā)電站事實(shí)上也經(jīng)不起這種熱浪的沖擊。從單程冷卻系統(tǒng)來看,核反應(yīng)堆每產(chǎn)生1千瓦時(shí)電量,需要耗水25-60加侖,而煤炭每千瓦時(shí)發(fā)電量的耗水量是20-50加侖。
美國80%的核電站都建在內(nèi)陸,依靠河水和湖水來給反應(yīng)堆進(jìn)行冷卻,相比海水,湖水和河水更易受熱。其實(shí),除了給核電站注入循環(huán)冷卻水,運(yùn)營商還有其他方式用來冷卻反應(yīng)堆,那就是通過建一個冷卻塔用空氣來蒸發(fā)蒸汽。冷卻塔的耗水量比單循環(huán)冷卻系統(tǒng)少了90%,但是冷卻塔的最終成本也高出不少。在單循環(huán)冷卻系統(tǒng)中,核電站的冷卻水最終是要流回湖中或河中。如果運(yùn)用冷卻塔,蒸汽直接被揮發(fā),消失在大氣中,因此需要重新注水以保證蒸汽的產(chǎn)生。冷卻塔往往只能用于內(nèi)陸核電站,因?yàn)楹K懈g作用。
另外,新技術(shù)的發(fā)展也將減緩氣候變化對核電站的影響。美國電力公司Dominion目前在弗吉尼亞州有兩臺核電機(jī)組,并正準(zhǔn)備在同一地點(diǎn)新建一座。這臺新機(jī)組將包含一個混合冷卻塔,它在帶走熱量的同時(shí)水也不會蒸發(fā)。這個冷卻塔包含了干濕冷卻技術(shù),這一技術(shù)在歐洲核電站中已有使用,但是在美國還沒有運(yùn)用。