《能源,迫在眉睫的抉擇》:過去煤炭是「魔鬼的排泄物」,如同現在反對者對核能的印象

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  文:理查?羅德斯(Richard Rhodes)

  百億人同舟

  (前略)

  二十一世紀的大挑戰將是抑制全球暖化,同時為數量增加、從苟活進步到繁榮的世界人口,提供足夠的能源。二一○○年,世界的一百億人口會比二○一七年的世界人口多二十五億——多了百分之二十五。

  「抑制全球暖化」的另一個說法,照能源專家所說,就是為世人使用的能源來源「減碳」。從煤炭改用天然氣是減碳,因為燒天然氣比起煤炭只產生約半數二氧化碳。棄煤改用核能是激烈的減碳,因為核能只在建造、採礦、處理燃料、維修與除役時才產生溫室氣體(GHG)——跟太陽能差不多。核能和太陽能相較燃煤火力電廠都只產生約百分之二到四的二氧化碳,天然氣發電廠則是約百分之四到五。

  但是全世界核能發展四十多年之後,腳步在第三次核子事故後的二○一七年放緩。一九七九年的賓州三哩島事故摧毀了反應爐,但強化的鋼筋水泥圍阻體結構沒事,釋出大氣層的放射能極少。一九八三年,蘇聯烏克蘭的車諾比事故摧毀了反應爐(缺乏圍阻體結構,這種設計在美國是違法的)並在失控燃燒的十四天期間釋出了可觀的放射能到空氣中。

  二○一一年三月,日本福島第一核電廠的事故,發生在重大地震與海嘯之後。海嘯淹沒了三座反應爐的電力供給與冷卻系統,造成爐心熔毀與爆炸,突破了圍阻體。日本雖然從核電廠周圍二十公里(十二點四哩)禁區疏散了十五萬四千人,但電廠以外的輻射暴露其實很有限。根據二○一一年呈報給國際原子能總署的報告書:

  這些事故是可以避免的。三哩島事件對業主是一場財務災難,但它洩漏的輻射量微小,在輻射暴露的可接受限度內,沒傷害任何人。車諾比事件中,兩用反應爐設計本就有嚴重瑕疵,又被列入軍事機密,訓練不良的人員實施資訊錯誤的控制關機實驗,導致必須解除反應爐的所有安全系統。太慢重新插入反應爐的石墨控制棒,害它失控到正常動力的一百倍。結果產生的蒸汽和氫氣爆炸摧毀了反應爐心,把厚重的生物護盾碎片炸穿反應爐室的屋頂,散入空中。接著發生火災,把爐心大多數放射能外洩到環境中。

  一九九二年,白俄羅斯獨立後的第一任元首,白俄核子物理學家史坦尼斯拉夫?舒什克維奇(Stanislav 必发官网 Shushkevich)曾經告訴我他的車諾比經驗。舒什克維奇主持明斯克郊外小森林裡的一座物理實驗室,在車諾比北方兩百八十五哩。一九八三年四月二十六日早上,他的實驗室響起輻射警報。他和同僚們以為實驗室裡有人洩漏了什麼輻射性的東西。安全軍官開始用輻射偵測器檢查實驗室。沒有結果之後他走到戶外。外面的輻射值比室內高。舒什克維奇說當時他發現輻射肯定來自別處。他立刻打給最接近的核能發電廠,在明斯克北西北方一百二十六哩,立陶宛的維薩吉納斯。他們說沒有異狀。他又打給車諾比,但沒人接電話。他到處打聽,得知車諾比發生爆炸與火災。輻射塵被往北吹而且愈來愈多。很快就會經過明斯克。

  舒什克維奇對我說,他立刻想到的,是輻射塵會經過途中的孩童身邊。它最具威脅性的成分是碘一三一,半衰期僅八天、會散發強力貝塔粒子與伽馬射線的核分裂產物。它會特別被甲狀腺吸收,尤其是兒童的活躍甲狀腺。接觸碘一三一的標準防治法是服用碘化鉀,這種鹽會使甲狀腺飽和,暫時阻止進一步吸收碘。蘇聯每座輻射塵庇護所都存有碘化鉀藥丸。舒什克維奇為了保護明斯克的兒童,打電話給莫斯科的長官請求允許發放藥丸給兒童。「他們說,」十年後,他仍然生氣地告訴我,「『同志,你幹嘛惹麻煩?你想引起暴動嗎?閉嘴回去工作。』」

  身為冷靜、有領袖魅力的白俄愛國者,舒什克維奇當時決定他必須從政。後來成為白俄最高蘇維埃的領袖。一九九一年十二月十八日,他是三位領袖之一,另兩人是波里斯?葉爾欽(Boris Yeltsin)和烏克蘭的雷奧尼德?克拉夫朱克(Leonid Kravchuk),他們簽署了蘇聯解體的文件。然後他以白俄第一位國家元首的身分,把白俄境內所有核武交還俄羅斯,不希望任何核武與看守的俄國軍隊留下。

  據舒什克維奇的回憶,車諾比事故是治理失敗而非科技失靈。如果蘇聯的核能發電廠不是兩用,設計來生產軍用鈽、同時提供民用電力所以列為機密,任何反應爐的問題就可以跟其他核電廠的必发88管理人分享,邁向美國反應爐在三哩島事故與日本在福島事故後引進的安全改善。

  經營福島第一核電廠的東京電力公司(Tepco)也有管理問題和隱瞞過失、逃避監督的長串歷史。已知的工程失誤讓福島反應爐脆弱到危險程度:它們的備用柴油發電機與電池,原本打算在萬一電網失效時供電,把冷卻水打進反應爐心,卻無視海嘯淹水的風險,安裝在反應爐室的地下室裡。事故十年前,日本核子與工業安全局警告過東電公司,準備防範千年頻率的海嘯——一千一百四十年前發生過的那種,但東電充耳不聞。在反應爐上方而非下方安裝後備電源,就能保護緊急冷卻系統,免於足以掃平整個日本群島的大海嘯威力以下的傷害。

  每種科技系統都可能出意外,彷彿神明惡意地安排在人類操作者想像不到會發生的歪曲與裂縫處。所有大規模電力科技中,核能發生過最少次意外,傷亡人數也最少。二○○七年英國醫學期刊《刺胳針》(The Lancet)的一篇研究報告,發現核能運作造成的「職災死亡大約每一兆瓦小時(Terawatt-hour,代號TWh)零點零一九人,大多發生在採礦、提煉和發電階段。這些數字在正常運作的脈絡中算很小。例如,法國運轉中那種正常反應爐每年會生產五點七兆瓦。所以,要運作超過十年才會有一次職災死亡可以歸咎於電廠。」

  核能的公共衛生紀錄,比起其極少數職災意外的報告還多得多。空氣汙染極少加上溫室氣體排放極低,可以超過百分之九十的時間全天候運轉,讓它輕易成為應付二十一世紀能源挑戰的最有潛力單一能源來源。

  反核運動人士的議題,源自資訊錯誤的新馬爾薩斯式人口過剩預警(還有願意在成本效益上讓千百萬人類同胞去死於疾病與飢荒),或許可以公允地說他們反對人類史上最安全、最低汙染、最少暖化與最可靠能源的一貫論點相當虛偽。原先在安全與輻射上的論點乏人支持之後,在二十一世紀的第二個十年,他們縮減為兩大質疑:核能成本太高,以及尚未研發出安全方法去處置核廢料。

  核能成本是否太高,終究會由市場機制決定;但毫無疑問,若完全計入不同能源來源的外部成本,包括它們造成必发官网的空氣汙染與全球暖化,我們會發現核能比煤炭或天然氣便宜。所謂核廢料的處置——意指反應爐用過、仍然含有原始能源含量約百分之九十五的燃料——在美國是個政治難題,但是在技術層面上,從很多年前開始,就已不是難搞的問題了。這種「廢料必須成功保護幾十萬年並免於接觸」的概念,違背了人類處理我們產生的其他每種毒物的方式。我們通常掩埋它,但我們也低估它未來的風險,在合理根據上,我們應該為未來頂多一兩個世代擔心,因為科技隨著時間進步,我們的孫子和曾孫會有比我們更好的方式處理我們的掩埋場。(他們甚至可能糾正我們永久掩埋「廢料」的錯誤,因為它有重大潛力,進一步生產乾淨能源。)

  即使因意外或被故意暴露,深埋的核廢料在什麼情況下,會變得不只是地方問題呢?據我的個人經驗,那要搭狹窄電梯走很長很長的一段路,下降穿過一公里的堅硬岩石與岩鹽,到達新墨西哥州卡爾斯巴德郊外美國廢料隔離先導廠(WIPP)的廢料棄置層,我是二○一五年去的。先導廠的空間是從古代海洋遺跡、從新墨西哥州南部一路延伸到堪薩斯州東北與西南部兩公里厚的晶鹽層開鑿出來的,可以輕易收容全世界往後一千年的核廢料。芬蘭更加先進地在該國西岸波羅的海上的奧爾基洛托島,於其地下四百公尺(一千三百呎)的花崗岩鑿出永久儲存室,預計在二○二三年可以開始永久儲存廢料。

  我在本章聚焦於核能,不是因為我想像它是全球暖化的唯一對策。它不是,就像光靠可再生能源系統也不是。每種能源系統都有它的優缺點,就像本書綜覽四百年的能源發展史所應該闡明的。以全球暖化和人類發展的規模,如果我們要完成長達幾世紀的能源供給減碳過程,我們全都需要——風力、太陽能、水力、核能、天然氣。做為未來的預告,伊朗城市馬赫沙爾港(Bandar Mahshar)在二○一五年八月發生過酷熱指數(heat index,結合溫度與溼度的指標)達華氏一百六十五度(約攝氏七十四度)的情況。近年來,中東的溫度經常超過華氏一百二十五度(約攝氏五十二度)。

  本書緣起於我碰巧讀到義大利物理學家切薩雷?馬凱提(Cesare Marchetti)的作品。馬凱提生於一九二七年,曾經多年任職於奧地利維也納郊外拉克森堡的一家研究所——國際應用系統分析研究所(IIASA)。IIASA是一九六八年成立、作為(老樣子)擔憂人口過剩與資源耗竭的歐洲商界領袖、科學家與政府高官們的鬆散組織、命運多舛的「羅馬俱樂部」的建設性成果之一。憑藉來自羅馬俱樂部的支援,IIASA在一九七二年成立,是希望連結數位落差(且持續政治分歧)日漸擴大的美國、歐洲與蘇聯集團國家的智庫。

  馬凱提的早期著作都是談核能科技,包括反應爐設計和核廢料處理。他在IIASA的興趣是能源,尤其能源轉變的規律性模型。根據他和同僚在一九七○年代末期研究繪製的一張資訊式圖表,吸引了我的注意。

  在自傳草稿中,馬凱提寫到他在一九七三年加入IIASA後,被要求找出「一個簡單預測的模型,描述過去一世紀左右的能源市場」。他開玩笑說,他的經濟學家同僚「認為他們最好裝傻」——意思是不想跟這個任務扯上關係——所以「憑著某種冒險精神」,馬凱提接受了挑戰。這類挑戰,「不可能的難題」,通常會讓他「參考生態系統的書。它們在極端惡劣環境中已經存在了四十億年,是活生生的可行對策大百科。」他找的系統是物種競爭追求生態利基。以經濟學術語說,「已獲得非常豐碩且有力證實的基本假設,就是:主要能源、次要能源和能源配送系統,只是爭奪同一個市場的不同科技,並會據此採取行動。」

  採用新的能源來源為何如此緩慢?馬凱提的重要答案是:社會是個學習系統。它以文化擴散運作——觀念從一個人散播到其他人——像極了傳染病。新科技的發明,只是個開端。亨利?福特的T型車需要加油站。加油站需要汽油,汽油來自石油,石油必須去找,煉油廠必須處理,管線必須把油送到煉油廠,把汽油送到車輛集中的各大城市。人們必須放棄騎馬或搭馬車去買汽車,學習開車等等——以此類推。當拉鍊開始取代鈕扣,有些人抗拒改變,因為他們認為拉鍊是罪惡:它們讓脫衣服變容易。

  煤炭對伊莉莎白時代的許多人而言是魔鬼的排泄物,如同現在核能給許多反對者的印象。化石燃料公司對核能和可再生能源一概不喜:兩者會競爭市場空間,傷害到他們的利益。如同美國人生活中的許多事,能源來源已經被政治化,共和黨擁抱核能而民主黨反對它,在這個局勢下,不太可能拯救地球。

  科技本身需要時間來發展。經濟學家布萊恩?亞瑟(Brian Arthur)在他二○○九年的著作《科技的本質》(The Nature of Technology)指出,新科技無可避免會很粗糙。「在古時候,」他寫道,「它能管用就夠了。」亞瑟又說,在它第一次轉型後,「新生的科技必須有適當的成分為基礎,變得可靠、改善、規模提升並能有效應用於不同的目的。」再說一遍:這一切發展需要時間。

  當然,核能在歐洲和美國強大的政治抗拒下,其實腳步不穩。歐美地區大幅補貼可再生能源,也嚴格規範核能。同時,核能主要的新興成長出現在東亞與南亞,尤其印度、中國、日本和南韓:截至二○一六年一月,有一百二十八座反應爐運作中,另四十座建造中,還有確定計畫會再建造九十座,提案中的更多。這些發展反映了世界人口最多的國家,經濟擴張且日益趨向繁榮,他們像歐洲和美國一百年前苦於汙染一樣,受他們的化石燃料汙染之苦。

  繁榮的西方如果下定決心,能夠——但很勉強——負擔得起用可再生能源生產所有動力。其他國家可沒這種選項。切薩雷?馬凱提的圖表假設其中的向量會隨著狀況變化解凍,預測未來能源供給,將由核能與天然氣主宰。我們會需要所有以上所有種類,加上可再生能源,來維持一百億世界人口達到合理的繁榮。船隊已在列隊等候,船上人人都有位子。

  另一本自一九八五年出版後就成為我重要參考的書,是學者兼哲學家伊蓮?史卡利(Elaine Scarry)的著作《切身之痛:世界的形成與解體》(The Body in Pain: The Making and Unmaking of the World)。在這本傑出研究中,史卡利先探索了傷害與殺戮、亦即戰爭的目的——信仰體系間透過肉體犧牲進行的一場競爭。然後,她以深刻的原創性,發現了把人類想像力應用到科技發明的目標:

  所以鞋子保護雙腳,椅子解除身體永恆的重力負擔,風車或核能電廠產生電力以保暖、冷卻和照明。到頭來,對哪種科技比較環保、世界是大或小的所有爭辯之後,我們因此藉著發明,重新塑造無生命之物。史卡利證明,人類的大計畫就是漸進式地解除人類的苦難。

  地球人口從一八五○年以來已增加到七倍以上,從十億到七十五億,主要因為科學與科技,因為開發、公共衛生、營養和醫療有所改善。一九九六年,兩位人口統計學者估計當時美國人口的半數,一億三千六百萬人,能活著是因為死亡率的各種改善。沒有這樣的改善,我們有四分之一(六千八百萬美國人)達到生育年齡之前就會死亡。那些早夭的後果,另外六千八百萬人根本不會出生。一世紀以來光在美國拯救的人命,就超過二十世紀全世界戰爭造成的非自然死亡數。在我們的新世紀,在新千禧年的開端,這類死亡率的改善,仍持續擴張其影響力。

  科學、科技與它們所創造的繁榮,不但沒有威脅到文明,還會在未來的數百年中支撐我們。它們就是人類不斷從其錯誤中學習,並且仍有待發明開創的唯一制度。

  相關書摘 ?《能源,迫在眉睫的抉擇》:全世界空氣若能變乾淨,要感謝這位固執的荷蘭人

  書籍介紹

  本文摘錄自《能源,迫在眉睫的抉擇:為人類文明史續命,抑或摧毀人類文明的一場賭注》,格致文化出版

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  作者: 理查?羅德斯(Richard Rhodes)

  譯者: 李建興

  核災威脅與空汙危機,兩難卻得當機立斷!

  能源的決策,台灣人民該如何抉擇?

  在幾乎被遺忘的歷史知識當中,

  你將可發掘出人類未來之路的線索……

  對能源的追求,造就致命的隱形殺手

  二十世紀以來,工業迅速發展,讓加州深受空汙問題困擾。嚴重的霧霾,使呼吸道疾病大爆發,一九五○年代,曾在兩天內奪去四百多條人命,一年超過七萬人逃離洛杉磯。為解決日益嚴重的霧霾問題,憂心忡忡的官員們找上任教於加州理工學院的化學家艾瑞?哈根史密特,請他展開研究。

  哈根史密特原先的研究主題是精油的萃取與合成,他清掉堆滿實驗室的鳳梨,打開窗戶,引進幾千立方呎的霧霾空氣,透過液態氮冷卻,凝聚出幾滴褐色、惡臭的黏膠。他發現黏膠的化學成分,來自汽車廢氣與附近煉油廠的排放物。這種新玩意受到陽光催化後,會使空氣變成黑褐色。

  石油公司的化學家嘲笑哈根史密特的分析,並宣稱根本沒發現這種化學反應,這激起了固執的哈根史密特的憤怒。他於是利用分析鳳梨的設備,解析出危害空氣的種種成分,並用舊輪胎的脆化證明了霧霾中含有過量的臭氧。加州政府就此介入,這才展開了淨化洛杉磯的過程。

  「能源轉型」遙遙無期,為什麼?

  採用新的能源來源為何如此緩慢?長年任職於國際應用系統分析研究所(IIASA)的義大利物理學家切薩雷?馬凱提(Cesare Marchetti)提出他的見解:社會是個學習系統。它以文化擴散運作──觀念從一個人散播到其他人──很像傳染病。發明新科技只是開始。亨利?福特的T型車需要加油站。加油站需要汽油,汽油來自石油,石油必須去找,煉油廠必須處理,管線必須把油送到煉油廠,把汽油送到車輛集中的各大城市。人們必須放棄騎馬或搭馬車去買汽車,學習開車──以此類推。當拉鍊開始取代鈕扣,有些人抗拒改變,因為他們認為拉鍊是罪惡:它們讓脫衣服變容易。

  煤炭對伊莉莎白時代的許多人而言,是魔鬼的排泄物,如同現在核能給許多反對者的印象。而化石燃

  料公司對於核能和可再生能源一概不喜:這兩者會競爭市場空間,傷害到他們的利益。如同美國人生活中的許多事,能源來源已經被政治化,在這樣的局勢下,我們恐難以拯救地球。

  核能,還是綠能?這是個問題

  二十一世紀的大挑戰將是抑制全球暖化,並為數量增加的世界人口,提供足以共存共榮的能源。

  人們對於核能的擔憂其來有自,這片陰影從二戰以後就開始蔓延。即便樂觀幽默如物理學家理查?費曼,都曾因核能可能帶來的危害而陷入憂鬱。而在歷經三哩島、車諾比、福島等三起核災之後,全球核能發展的腳步,已在二○一七年開始放緩。

  另一方面,儘管再生能源在全球發電總量逐漸增加,但占比始終甚微。在大多數國家的電力組合中,太陽能仍相對微小,即使一向最熱心接納這項科技的歐洲,太陽能平均只提供電力需求的百分之四。二○一六年時,總安裝的風電產能也遠低於世界總電力的百分之一。

  「產能因素」(實際能發電的時間長短)是所有間歇性能源來源的共通問題。陽光未必隨時有,風未必不停吹,也不一定保證終年有水來推動水壩的渦輪機。

  能源,決定未來世界霸權的關鍵

  繁榮的西方國家如果下定決心,或許勉強負擔得起用可再生能源來生產所有動力;然而絕大多數國家沒有這種選項。但是,核能會是人類在全球暖化下的唯一對策嗎?不,它也不是,就像我們無法光靠可再生能源系統一樣。核能在歐洲和美國強大的政治抗拒下,其實腳步不穩。歐美地區大幅補貼可再生能源,也嚴格規範核能的使用。於此同時,新興的核能電廠多設立在東亞與南亞,尤其是印度、中國、日本與南韓。

  其實,每種能源系統都有它的優缺點,綜覽四百年來的能源發展史,你會驚覺:人類的倖存或死亡,強權的崛起與消殞,都與能源挑戰密不可分。普立茲獎得主理查?羅德斯,將在本書中透過難忘的角色卡司,說明人類是如何憑藉才智、毅力甚至道德勇氣,一次次走過看似難如登天的「能源轉型」,並以其獨樹一格的觀點,告訴我們:那些歷史上幾乎被遺忘的知識,或許,能為我們指出未來的道路!

  本書特色

  普立茲獎得主理查?羅德斯最新力作!出版以來長踞美國Amazon書店能源類暢銷榜前三名。 收錄十六世紀到二十二世紀,能源發展歷程與最新未來預測,讓你看清未來能源的可能走向。 排除政治角力與商業利益的蒙蔽,帶領你回歸人文本質,重新思考攸關人類命運的能源議題。

  責任編輯:翁世航

  核稿編輯:丁肇九


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