世界需要核能，我们不应该害怕它

几千年来，人类一直在利用自然的力量来提供能量，推动我们的文明向前发展。通过利用火，我们获得了烹调食物、提供温暖和庇护所的能力，并保护我们免受捕食者的伤害。后来，我们驯服了各种各样的动物，用它们的劳动来完成对人类来说过于繁重或效率低下的任务。最终，自然能源，如风，被利用通过风车来转动磨石，根本不需要任何人的投入就可以研磨谷物。

当我们开始使用自然资源-风车、蒸汽产生的燃烧过程，甚至是流动的水-来推动涡轮机、发电和提供电力时，发生了巨大的变化。今天，世界的能源需求仍然主要通过这些相同的过程得到满足，煤炭、石油和天然气等不可再生的化石燃料提供了地球能源使用的主要部分。我们正在用铁器时代出现的同样的化石燃料为太空时代的文明提供动力。现在，世界比以往任何时候都更需要核能，然而，主导我们政策的是恐惧，而不是事实。这就是为什么我们应该拥抱它的科学。

传统的、以化学为基础的发电厂的工作方式简单明了。某种燃料源被燃烧，释放出能量，加热并沸腾水，产生蒸汽。这些蒸汽推动涡轮机发电，用于为下游需要的任何目的提供电力。

不管我们是否承认，我们面临的最大问题是，这种产生大量能源的方式造成了巨大的环境问题。虽然大量开采这些原材料的影响无疑是巨大的，但燃烧这些燃料来源的最终产品已经从根本上显著改变了地球大气和海洋的化学成分，导致全球变暖、海洋酸化等与气候有关的影响。

这种情况已经发生的证据是压倒性的，而且这是一个我们在地球上每一天都在继续恶化的问题。随着更多的碳氢化合物化石燃料进行燃烧，它们增加了地球大气中二氧化碳(CO2)的浓度，二氧化碳的浓度已经从工业化前的约270ppm上升到现代的约410ppm：在不到300年的时间里增加了50%多一点。

二氧化碳的增加也延伸到了海洋，在那里二氧化碳与水结合生成了碳酸，在全球范围内改变了我们海洋的pH值(酸度的衡量标准)。

但最紧迫的问题是由这些额外的二氧化碳引起的全球变暖。自从我们在1880年开始精确测量以来，我们的全球平均气温已经上升了0.98°C(1.76°F)，而且上升速度还在加快，在过去的39年里，每十年增加了0.18°C(0.32°F)。

尽管已经提出了许多不同的方法来解决这个问题，但很明显，任何可持续的长期解决方案都将包括一个重要的组成部分：向不会导致额外二氧化碳排放的能源过渡。虽然大多数提出的想法-比如假想的绿色新政-集中在太阳能和风能等可再生能源上，但还有另一个选择我们应该认真重新考虑：核裂变发电。

是的，偷工减料的裂变发电厂可能会导致与辐射相关的灾难，就像1986年臭名昭著的切尔诺贝利事故一样，这是事实。熔毁是一种风险，1979年发生在三里岛。而且，由于自然灾害，比如2011年发生在福岛的事故，断层线上的反应堆如果控制不好，可能会导致放射性废物污染附近的环境。但是，即使发生了这些事件，总的来说，核能仍然比人类历史上使用的任何其他大规模能源都更安全。

第一个用于大规模发电的核反应堆在20世纪50年代中期上线，在此期间，33个国家总共有17000多个反应堆年(一个核反应堆运行一年相当于一个反应堆年)。上述三起事件是在这段时间内唯一被记录在案的不良事件。然而，当人们想到核能时，他们通常会想到这些灾难-以及核战争的危险、放射性废物的危害和原子弹的破坏力-而不是核能实际上是安全、高效和绿色的能源。

值得庆幸的是，核能背后的科学其实很简单，可以帮助我们理解为什么我们不应该像害怕核弹或核战争那样害怕核能。相反，有一个众所周知的过程在原子内部进行，可以产生大量的电力，足以满足我们几个世纪的全球能源需求，而不会产生化石燃料的污染副作用。

核能背后的物理原理。在传统的(化学基)燃料中，各种原子的电子构型之间发生反应，释放出高达燃料质量的0.0001%的能量。在以核为基础的反应中，分裂的是原子核本身，释放的能量大约是同等燃料的1000倍。特别是，可裂变材料(如铀-235)只需要一种简单的成分--让原子核吸收的中子--就能引发裂变反应。

虽然可以使用其他燃料，但关于核能的好消息是它是自我维持的：每个吸收中子的U-235原子核在分裂时依次释放出三个新的中子，释放能量并维持反应。只要足够多的中子继续与裂变物质相互作用，反应就会发生。这会释放热量，用来煮沸水、产生蒸汽和转动涡轮机，就像化学基反应堆一样。只是，有了核能，就不会产生二氧化碳废物。

核能的能量输出是完全可控的。风能和太阳能等可再生能源引发的一大担忧是它们无法控制。如果不刮风，你就不会产生风力；如果不是阳光明媚(或者是夜晚)，你的太阳能电池板的产量就会大幅下降。但是核输出的速度可以直接控制，只需控制三个因素：控制棒、温度和介质(通常是水)。

记住引起核反应的原因：裂变材料吸收的中子的可用性。如果你放入更多(或更少)的控制棒，你就会吸收更多(或更少)的可用中子，从而改变与裂变材料相互作用的程度。如果你升高温度，你就会增加反应速率；如果你降低温度，反应速率就会下降。而水等介质的存在也可以起到中子吸收剂的作用，但这是有代价的：最终会产生氚水，而氚水本身在几十年的时间里都是放射性的。

尽管如此，这仍然是一个巨大的胜利：我们可以根据需要或多或少地发电，达到工厂的最大安全容量。

这里没有核弹的风险，而且废物是非常容易管理的。可以理解，很多人担心核爆炸的风险。幸运的是，当涉及到核电站时，核爆炸的风险绝对是零。简而言之，按照国际原子能机构的要求，每个核反应堆内使用的燃料都没有足够的浓缩物，甚至不足以使失控的连锁反应成为可能。这种材料不能制造核爆炸。

也就是说，将会产生核废料。其中一些将用于再利用，如用于深空任务的热电加热和发电的钚，而其他材料(如氚水)将需要储存和管理。根据世界核协会(World Nuclear Association)的数据：

这通常需要大约5年的水下储存，然后是大约45年的干燥储存，

虽然在核能问题上，我们仍然要克服“不在我家后院”(NIMBY)的心态，但这本质上是一个科学解决的问题。

我们可以在20年内完全过渡到核能。在全国范围内(或全球)建造一套新的反应堆来为世界供电将需要持续的投资。新的发电厂、反应堆、冷却塔等都需要建设。需要开采、提炼和适当提炼足够数量的核燃料。将需要构建供应链，废物管理将是一个持续需要解决的问题。除了我们今天拥有的现有基础设施外，它还需要大量和持续的资源投资。

但总会有回报的。尽管到目前为止，人类在解决气候危机方面做得很糟糕，但这一切都可能改变。如果我们可以同时替换：

工业、商业和住宅的热和电力需求转变为基于电力而不是化石燃料的解决方案，

我们可以消除80%以上的化石燃料使用，包括几乎所有不可持续的使用。我们可以通过短期但重大的前期投资来改变世界，获得长期回报。

令人不安的事实是：我们是一个太空时代的文明，由于恐惧和惰性，我们选择回避能源生产方面的技术进步。我们正在用18世纪的技术为21世纪提供动力，这对我们的环境产生了灾难性的影响，我们忽视了太长时间了。虽然有许多可能的方法来解决这个问题，但核能有被证明的必要的成功记录，以及作为人类对抗气候变化的武器库中不可或缺的、潜在的主要资源的灵活性。

多年来，我们一直让恐惧，而不是事实，控制着对核能的叙述。虽然围绕核能的传统故事集中在已经发生的少数灾难上，但核能的记录讲述了一个不同的故事：无与伦比的安全，成功的废物管理，以及丰富、负担得起的绿色能源。世界现在比以往任何时候都更需要核能。如果我们能够克服对它的根深蒂固的偏见，我们就可能解决我们的世界在未来几代人面临的最大问题之一。

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