葛瑞.亞茲寇 /美國氣候變遷之戰與「先進核能」解方 | 環境資訊中心

葛瑞.亞茲寇 /美國氣候變遷之戰與「先進核能」解方

拜登政府將核能納入政策選項,卻可能趕不上急迫氣候時程

2021年03月03日
文:葛瑞.亞茲寇 (前美國核能管制委員會主席);翻譯:楊沛為、趙家緯

隨著2020年美國總統大選塵埃落定,贏家們與輸家們也逐漸明朗。

其中一位贏家或為無碳能源及儲能產業。在競選過程中,拜登(Joe Biden)總統承諾將透過立法,確立美國經濟於2050年以前達成淨零碳排的目標——這是美國史上由總統所宣示的氣候議程中最具野心的。這些目標也與《巴黎協定》(Paris Agreement)將全球升溫控制在2°C、並追求限制於1.5°C以內的志向相符。目前全球溫度與工業化時代前相比已上升約莫1°C;而氣候科學家們亦預測,我們大幅降低排放的行動時間恐怕僅剩不到十年。

老舊的核電廠與新建的風機。圖片來源:Jeanne Menjoulet(CC BY-ND 2.0)

而核能產業正敲著政府的大門、聲稱他們握有解方。拜登陣營對此的回應是將所謂「先進核能」(advanced nuclear)納入其氣候政策中的選項之一。在此脈絡之下,現在的問題是,他們是否會明智規劃這方面的資助?

雖說「先進核能」相關的討論無所不在,但其明確的定義仍難以捉摸。在沒有確切目標的情況下,政府所投入的資金將無法發揮作用。「先進核能」一詞現已用來概括所有保證解決那些自核能問世以來使其始終無法主流化的問題之新式反應爐,但我們所需要的不僅僅是這類開放式的定義。

拜登政府只有在這些新技術得以與再生能源和儲能技術在發展成本、速度、公眾安全(safety)、廢料處理、調度彈性(operational flexibility ),以及全球安全(security)等面向競爭的情況下,方可出資協助。但目前上述前提都不成立。

現今唯一接近實場化的先進核能技術叫做「小型模組化核能反應爐(small modular reactors)」。這些反應爐較傳統反應爐小、且自成一體。如此特點使此類反應爐的一大部分得以在工廠內製成再運送至核電廠廠址。

這個概念就好似數以億計的智慧型手機從工廠推出——每個產品設計皆近乎相同且大規模生產。它們較小的機組規模可減少釋放至環境中的輻射量,並大幅降低對電廠周遭社群的核安風險,但非完全屏除。而其模組化的性質也能確保在運轉中隨波動的電力需求調整,回應一些關於核能與電網彈性的疑慮。

然而小型模組化反應爐在經濟上似乎並不具競爭力。將反應爐縮小並分成多個模組的做法會增加這其中的電力成本。這與航空公司皆採用大容量的噴射機而非私人飛機的原因相同,如此方能將單位機體的收益最大化。核電支持者們認為,大規模的生產,將能以電廠群規模經濟(economies of scale)和興建效率克服此問題。但也只有大規模的採用這項技術才能帶來那些好處;目前並沒有明顯的市場足以支持。

再者,核電工業總是承諾更好、更快、更便宜的技術,但他們卻始終無法兌現。一個例子是喬治亞州(Georgia)目前仍在興建中的兩座傳統反應爐。儘管他們答應會做得更好,其進度卻已較原計劃落後5年、且預算超過100億美元。而南卡羅萊納州(South Carolina)更有一項雙反應爐計畫在完工前便已宣告失敗,徒留當地電力用戶來承擔數十億美元被浪費的成本。

小型模組化的反應爐設計也僅承諾將比傳統反應爐便宜而已。現階段的預測顯示,它們仍較再生能源(如風電與太陽光電)昂貴,即便在加入儲能技術成本並去除補助後亦然。小型反應爐在真正具備競爭力的路上還有好一段要走。而在大容量儲能的成本顯著降低、解決再生能源間歇性問題的情況下,任何形式的核電要有競爭力只會更加困難。

就算前述皆不成問題,核能也沒有多少時間能夠趕上。在重新加入《巴黎協定》後,美國將在未來10年內努力降低其溫室氣體排放量。即便在最樂觀的情境下,我們在2029或2030年以前就連少量的小型核能反應爐都不會看到,意即它們任何巨幅的影響可能等到遠過了氣候臨界點(climate tipping point)才會出現。

那其他諸如核擴散(proliferation)和核廢料處置的因素呢?在這些尺度上,小型模組化反應爐並沒有比傳統反應爐更具優勢。就算解決了成本上的因素,擴散的疑慮和廢料處置仍會形成阻礙。不過,廢料的產生是其他競爭技術也要便對的問題。沒有電力來源能在不影響地球及其資源下運作。再生能源也必須提升材料的使用與再利用。

最重要的是,雖然政府並非沒有努力,美國到目前為止仍然沒有部署任何小型模組化反應爐。2011年,美國能源部提供了4億美元的補助金、協助兩組小型模組化反應爐的設計。在投入了大量資金後,現在僅剩其中一項設計仍在開發階段。該公司原計劃於愛達荷國家實驗室(Idaho National Laboratory)建造12座反應爐。

可以預見的是,這項計畫遇到了一些麻煩。在電力客戶僅承諾購買該廠每年發電量的一小部分,且此比例極可能持續遞減的情況下,大量生產的規模經濟的可能性已大幅削減。該廠也至少要到2030年方能運轉,不僅比原定規劃時程晚、對於要解決最佳氣候模型所預測的問題更是為時已晚。

儘管面臨著這些挑戰,聯邦政府仍在原則上同意要在10年內提供該計畫14億美元的直接補貼。若沒有這項資金注入,該計畫便無法實現其原已極具爭議的價格競爭力目標。如此慷慨的賞金是國會與川普(Donald Trump)政府致力於推動先進反應爐概念所投入數十億美元的其中一部分。但這些概念中沒有任何一項接近正式部署的階段。

為避免在先進核能反應爐上浪費公帑,拜登政府必須針對先進核能反應爐建立明確的指標並嚴格實施。惟有能夠滿足急迫的氣候時程,且符合電力市場現實的計畫才值得認真考慮。我的清單是個好的出發點。如果先進反應爐無法達到這些指標,它們就不應獲得政府資金。擁核者勢必會認為,要達到我的這些指標是項艱鉅的任務,或許這的確是,但這關乎的是我們星球的未來,遠比一個行業的利潤來得重要。

本文翻譯自葛瑞.亞茲寇 (Gregory Jaczko) 投書國會山報的文章〈氣候變遷與「先進核能」解方〉(Climate change and 'advanced nuclear' solutions)全文。內文網址連結皆為原文所有。
亞茲寇於2005年至2009年間服務於美國政府最高核能管制機構「核能管制委員會」(Nuclear Regulatory Commission),並於 2009 至 2012 年擔任主席。他曾撰寫《一位核能管制浪人的告白》(Confessions of a Rogue Nuclear Regulator)一書,也是 Wind Future LLC 風能公司創辦人,現為普林斯頓大學(Princeton University)公共暨國際事務講師。

參考資料