气候事件是核电停电的主要原因

由于极端天气导致加利福尼亚州和德克萨斯州停电，越来越明显的是，现有的电力基础设施并非为这些新条件而设计。过去的研究表明，核电站也不例外，温度升高会给它们带来冷却问题。现在，一项针对更广泛气候事件的综合分析表明，使这些植物面临风险的不仅仅是炎热的天气——而是全方位的气候干扰。热量一直是最直接的威胁之一，因为更高的温度意味着自然冷却源（河流、海洋、湖泊）的散热效率越来越低。然而，这项新的分析表明，飓风和台风已成为核停电的主要原因，至少在北美以及南亚和东亚是这样。风暴的预防性关闭是例行公事，因此这一发现也许并不令人惊讶。但其他因素——比如异常丰富的水母种群堵塞冷却进气管——就不太明显了。总体而言，这项最新分析计算得出，与气候相关的核电站停运频率几乎是 1990 年代的八倍。该分析还估计，未来 40 年，全球核电机组的能源产量将减少 1.4%（约 36 TWh），到 2081-2100 年将减少 2.4%，即 61 TWh。作者分析了国际原子能机构的公开可用数据库，以确定世界上 408 座运行中的反应堆的所有与气候相关的关闭（部分和完全）。计划外停电通常都有很好的记录，可用数据可以计算过去 30 年来与环境原因相关的停电频率趋势。作者还使用了过去十年（2010 年至 2019 年）的更详细数据，提供了对哪些类型的气候事件对核电影响最大的初步分析之一。虽然该论文没有将报告的事件与气候变化直接联系起来，但研究结果确实表明，由于一系列气候事件造成的停电数量总体上有所增加。气候破坏的两大类分为热破坏（高温、干旱和野火）和风暴（包括飓风、台风、闪电和洪水）。在炎热和干旱的情况下，主要问题是缺乏足够冷却的水——或者在干旱的情况下，根本没有足够的水来冷却反应堆。然而，由于气候变暖的生态反应，也有一些停电；例如，比平常更大的水母种群堵塞了一些反应堆的进气管。另一方面，风暴和野火造成了一系列问题，包括结构损坏、预防性提前关闭、减少运营和员工疏散。在 2010 年至 2019 年的时间范围内，世界大部分地区停电的主要原因是飓风和台风，尽管热量仍然是西欧（尤其是法国）的主要因素。虽然这些代表了最常见的原因，但分析还表明，干旱是最长中断的根源，因此也是最大的电力损失。

作者计算出与气候相关的停电的平均频率从 1990 年代的每年 0.2 次停电到 2010 年至 2019 年的 1.5 次停电。回顾性分析进一步表明，温度每升高 1°C（高于平均值） 1951 年至 1980 年之间的温度升高），全球船队的能源输出下降了约 0.5%。该分析还表明，与气候相关的停电已成为核电生产中断的主要原因——在同一时间段内，其他停电原因仅增加了 50%。展望未来，作者计算出，如果不采取缓解措施，在本世纪余下的时间里，干扰将继续增加。 “所有能源技术，包括可再生能源，都将受到气候变化的显着影响，”未参与该研究的 Jacapo Buongiorno 教授在给 Ars 的电子邮件中写道。 Buongiorno 是麻省理工学院 (MIT) 的 Tepco 核科学与工程教授，他是麻省理工学院关于碳约束世界核能未来研究的联合主席。 “结果并不令人惊讶——核电站可能会因严重事件（例如飓风、龙卷风）或热浪而出现计划外停机，其频率正在增加。”尽管专门针对气候对核电的影响这一主题的研究相对较少，但一些项目已经在进行中，以使核电厂适应不断变化的气候。例如，美国能源部最近投资了一个项目，研究减少核设施所需水量的方法（例如先进的干冷）。 “现有的核电站已经是我们能源基础设施中最具弹性的资产之一，”Buongiorno 写道。 “目前的船队正在适应海平面上升（对于那些位于有潜在洪水风险地区的工厂）和风暴强度的增加。新的核反应堆技术将更具弹性，因为在许多情况下，这些技术被设计为干冷（即不使用河流/海洋水将热量排放到环境中）以及能够以“孤岛模式”运行，即与电网断开连接，并准备在其他大型发电厂停电之前重新启动。”其他核技术，如球床、熔盐和先进的小型调制器反应堆，也可能提供更耐气候的解决方案，但这些都仍在开发中。一般来说，对核反应堆的严格规定使得采用新技术变得特别困难。即使这些技术变得可用，也可能需要更多的反应堆停机时间来安装新组件。因此，至少在短期内，即使是核电也可能导致与气候相关的电力短缺频率的增加。