新研究揭示核電碳排放及資源使用均較低

文章來(lái)源:中國(guó)科學(xué)報(bào)馮麗妃2022-07-14 09:31

在這個(gè)不斷變化的世界,迅速增長(zhǎng)的人口、城市化、工業(yè)化等因素導(dǎo)致能源需求日益增加。當(dāng)前的挑戰(zhàn)在于,化石燃料無(wú)法在滿足人們能源需求的同時(shí)控制全球變暖。為了減輕使用化石燃料造成的環(huán)境退化和自然資源耗竭,一些科學(xué)家正在提倡將核能作為一種替代能源。不過(guò)也有觀點(diǎn)認(rèn)為,由于對(duì)環(huán)境的潛在影響,核能并非最理想的替代能源。
 
對(duì)不同種類的能源進(jìn)行生命周期評(píng)估(LCA)對(duì)了解其環(huán)境影響至關(guān)重要。許多研究評(píng)估了與核能發(fā)電有關(guān)的生命周期累積能源消耗和溫室氣體排放。然而,這些研究大多著眼于溫室氣體排放和能源消耗,可能導(dǎo)致對(duì)核能發(fā)電環(huán)境影響和可持續(xù)性的評(píng)估不足。例如,人們尚不了解在這個(gè)過(guò)程中使用的總資源。
 
為了提供更全面的視角,日本立命館大學(xué)的一個(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)通過(guò)一種不太常用的方法——計(jì)算在生命周期中從巖石圈提取的資源量,分析了核能發(fā)電對(duì)環(huán)境的影響。
 
他們的研究集中在采礦方法、核反應(yīng)堆類型和核能發(fā)電核能發(fā)電中使用的鈾燃料循環(huán)系統(tǒng)類型,及其如何改變核能發(fā)電對(duì)環(huán)境的影響。他們還評(píng)估了不同等級(jí)的鈾礦—— 一個(gè)高度可變的實(shí)體,及其對(duì)總物質(zhì)需求(TMR)的影響。這項(xiàng)研究近日在線發(fā)表于《清潔生產(chǎn)期刊》。
 
“通過(guò)分析TMR,我們對(duì)1千瓦時(shí)的鈾核發(fā)電的資源使用進(jìn)行了LCA分析。”該研究通訊作者、立命館大學(xué)副教授Shoki Kosai說(shuō),“除了核能發(fā)電中的其他變量,為了實(shí)現(xiàn)徹底的LCA,我們研究了開放式和封閉式燃料循環(huán),以及3種類型的鈾礦開采方法——露天開采、地下開采和原地浸出(ISL)。”
 
研究人員隨后對(duì)這些變量進(jìn)行了溫室氣體排放和自然資源使用的評(píng)估。他們發(fā)現(xiàn),濃縮鈾燃料的TMR系數(shù)(指示開采強(qiáng)度)最高,其次是核燃料、再加工鈾燃料、混合氧化物(MOX)燃料,最后是黃餅(以重鈾酸鹽或鈾酸鹽形式存在的鈾濃縮物的俗稱)。鈾礦品位對(duì)TMR系數(shù)也有較大影響,不同開采方式的TMR差異較大。原地浸出的TMR最低。然而,采礦方法對(duì)資源利用的影響大于對(duì)溫室氣體排放的影響。
 
談到燃料循環(huán)的影響,該校教授Eiji Yamasue說(shuō):“我們發(fā)現(xiàn),一個(gè)對(duì)鈾燃料進(jìn)行再加工的封閉循環(huán)比一個(gè)不重復(fù)利用其副產(chǎn)品的開放循環(huán)少使用26%的資源。”
 
此外,研究發(fā)現(xiàn),核能發(fā)電的自然資源利用與可再生能源相似,要顯著低于火力發(fā)電。此外,核能發(fā)電的全球變暖趨勢(shì)和TMR表現(xiàn)出迥然不同的趨勢(shì)。除了溫室氣體排放量較低,核能發(fā)電使用的自然資源也較少,使其成為一種對(duì)環(huán)境有利的發(fā)電來(lái)源。
 
“除了保持循環(huán)經(jīng)濟(jì),即使在資源使用方面,核能也是很重要的。我們的發(fā)現(xiàn)可以幫助決策者制定長(zhǎng)期能源政策,考慮使用核能發(fā)電。”Kosai說(shuō)。
 
那么,核能有未來(lái)嗎?他們認(rèn)為:“當(dāng)然有!”
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