世界各国顺应应对气候变化浪潮积极推动能源绿色低碳转型发展

文/新浪财经专栏作家董秀成

全球气候变化问题日益突出。因此，世界各国纷纷通过制定碳中和目标和路线图，积极推动能源绿色低碳转型发展，以应对气候变化大潮。

在当前复杂的形势下，尤其是俄罗斯与乌克兰之间的冲突愈演愈烈，COVID-19疫情仍难以预料，极端天气频发，能源供需失衡等诸多因素叠加在一起，导致异常暴力全球能源市场波动，引发欧洲能源安全危机，全球能源价格居高不下。

在此背景下，曾经饱受争议甚至冷遇的核能再次成为热门话题，重新回到世界各国的视野。

一、你对核能了解多少

核能，也称为原子能，从物理的角度看，是指原子核中的核子（如中子或质子）重新分布和结合所释放的能量。

核再分布和复合的过程，也称为核反应，包括以下三种：一种是通过核裂变，较重的原子核在分裂过程中释放能量；轻核聚在一起释放能量；三是通过核衰变反应，即在原子核自发衰变过程中释放能量。

就目前人类的利用而言，核能分为两类：一类称为核裂变能，如人类常用的核电站、原子弹等；另一种称为核聚变能。突破，但氢弹已经研制成功。

与其他能源相比，核能具有巨大的能量和高能量密度。如果能够科学有效地开发利用，可为人类提供巨大的能源。

在核反应释放的能量比较中，虽然一般释放的能量很大，但核裂变和核聚变释放的能量也有很大区别，后者释放的能量比前者多。

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例如，对于核裂变来说，一公斤铀核裂变释放的能量大约等于燃烧2700吨标准煤释放的化学能。

一座 100 万千瓦的核电站每年只需要 25-30 吨低浓度铀核燃料，而运送这种核燃料只需要大约 10 辆卡车。

同样功率的燃煤电站，每年需要300万吨以上的原煤，需要1000辆火车来运输这些煤炭。

如果把核聚变比作核裂变，那么核聚变反应释放的能量要大于核裂变反应释放的能量，根本不是一个数量级。

根据科学计算，一公斤煤可以使火车行驶8米，一公斤裂变材料可以使火车行驶4万公里，一公斤聚变材料可以使火车行驶40万公里，相当于距离从地球到月球的距离。

对于核材料资源，地球上有大量的铀、钍等核裂变资源。如果这些材料能够得到充分利用，就可以满足人类几千年的能源需求。

此外，海洋中还有大量的核聚变资源（不少于20万亿吨）——氢的同位素元素氘。如果未来可控核聚变在科技上取得重大突破并和平利用，那么这些氘聚变能量相当于几万亿吨煤，可以满足人类数百亿的能源需求。年，能源问题完全可以解决。

二、核能技术发展历史回顾

核能是人类历史上的一大发现。它本质上是科技进步的重大产物，是人类文明演进的重大突破。

当然，每一次重大的科技进步都离不开科学家。核能的发现，实际上是科学家特别是西方早期科学家对人类社会发展进步做出的重大贡献。为核能的开发利用奠定了坚实的理论基础。

对于核能技术，人类社会可以直接追溯到19世纪末的科学发展，尤其是英国物理学家汤姆逊发现电子，人类社会开始逐步揭开原子核之谜.

在核能发展中，以下科学家极具代表性的科学发现，为现代核能的开发利用奠定了基础，值得我们后人铭记于心。

1。 X射线的发现

1895 年 11 月 8 日，德国物理学家伦琴第一次注意到，在进行阴极射线实验时，放置在射线管附近的一小块氰铂酸钡屏幕会发出微弱的光。那么是什么原因呢？是什么导致这些闪光出现？

经过几天不眠不休的研究，伦琴确定荧光屏的发光是由射线管发出的某种射线引起的。由于当时对这种射线的性质和性质还知之甚少，所以这种射线被称为X射线，意思是未知射线。

1896年1月23日，伦琴用X光拍下了维尔茨堡大学著名解剖学教授克利克的手。 Klicker 建议将此射线命名为伦琴射线。

2。放射性的发现

1896年3月，法国物理学家贝克勒尔发现，与硫酸双氧铀钾盐放在一起，用黑纸包起来的感光基板具有感光性。推测可能是因为铀盐发光。一些未知的辐射。

1896年5月，贝克勒发现纯铀金属板也能产生这种辐射，从而证实了天然放射性现象的发现。后来，科学家将这种现象命名为放射性，也称为自然放射性。

天然放射性的发现具有划时代的意义，为核物理学和粒子物理学的发展奠定了实验基础。

3。放射性元素的发现

1898 年 7 月，居里夫妇发现了一种新的放射性元素，其放射性是铀的四百倍，居里夫人建议将其命名为钋。

在此基础上，居里夫妇紧密合作，建立了世界上第一个放射化学的工作方法。

1902 年，居里夫妇经过三年多的潜心研究，从成吨的残渣中分离出微量（一分克）的氯化镭，并准确测量了镭的原子量。

4。提出质能转换公式

1905年，伟大的科学家爱因斯坦提出了著名的质能转换公式，即E=MC，其中E代表能量，M代表质量，C代表光速。

提出上述公式是爱因斯坦在科学领域的最大贡献之一，揭示了物质与能量之间的逻辑关系，声称物质是能量的一种形式。

5。质子的发现

1911年，英国物理学家卢瑟福提出了一种基于α粒子散射实验现象的核结构模型，被评为“物理学中最美的实验”之一。

1919 年，卢瑟福进行了一项用 α 粒子轰击氮原子核的实验。从氮核中射出一个粒子，并测量其电荷和质量。它的电荷是一个单位，它的质量也是一个单位，卢瑟福将其命名为质子。

卢瑟福对放射性的研究确立了放射性起源于原子内部的变化，而放射性可以将一个原子变成另一个原子，打破了元素不变的传统观念，使人们对物质结构的理解更加困难。对原子内部这一新层次的研究开辟了一个全新的科学领域——原子物理学。

6。发现中子

1931 年，乔里奥·居里夫妇宣布了一项新发现，即石蜡在“铍射线”的照射下会产生大量的质子。

英国物理学家查德威克意识到射线很可能由中性粒子组成，这是解开原子核正电荷与其质量之间差异之谜的关键。

1935 年，查德威克通过研究 Joliot Curie 和他的妻子所做的实验，使用云室测量了这种粒子的质量，发现该粒子与质子的质量相同，并且不带电荷。并称它为中子。

7。发现核裂变

1938 年，当德国科学家奥托·哈恩用慢速中子轰击铀原子核时，意外发生了不寻常的情况。该反应不仅迅速而激烈，释放出高能量，而且使铀核裂变成一些原子序数小得多的物质成分，这就是核裂变的发现。

8。启动世界上第一座核反应堆

1942年12月2日，芝加哥大学成功启动世界上第一座核反应堆——芝加哥一号反应堆，成功产生可控铀核裂变链式反应，开启了人类原子能时代。

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9。美国向日本投下原子弹

1945 年夏天，二战接近尾声，日本战败已成定局，但日本政府拒绝接受 7 月 28 日的《波茨坦公告》。

1945年8月6日至9日，美国先后在日本广岛和长崎投下原子弹，震惊日本政府和反对派。

1945 年 8 月 15 日，日本天皇裕仁颁布《战争结束诏书》，宣布无条件投降。

10。世界上第一座商业核电站

1954年，前苏联建成了世界上第一座核电站——奥布林斯克核电站，但在建设初期却是绝密，就连工地的工人也不知道自己在做什么正在建设中。

1954 年 6 月 27 日，俄罗斯一家电台播出的一则新闻震惊了世界。前苏联建成了世界上第一座发电能力5000千瓦的核电站，从而开启了人类和平利用核能的时代。

三、核能发展历程

核能的发展并非一帆风顺。发展过程中总是存在各种争议，也充满坎坷或曲折。

根据文献综述，世界核电发展大致可分为四个阶段：试验示范阶段、高速发展阶段、减速发展阶段和逐步恢复阶段。

1。实验示范阶段（1954-1965）

在这个发展阶段，全球共有38座核电站投入运行。由于核反应堆是早期的原型反应堆，因此在核电领域被称为第一代核电站。

在此期间，建造和运营核电站的国家相对较少。领先国家包括前苏联、英国、美国、法国、加拿大，发电规模较小，基本处于试验示范阶段。

2。快速发展阶段（1966-1980）

这一时期，受全球石油危机影响，西方国家调整能源政策，急于寻找替代能源。核电发展迅速。全球共有242台机组投入运行，属于核电领域的二代核电站时期。

这一时期，引领全球核能发展步伐的国家主要是西方发达国家和前苏联。例如，美国、前苏联、日本、法国等国家的核电站建设和发展速度加快，核电规模也迅速增加。

其中法国核电增长20.4倍，占比从3.7%提高到40%以上，日本核电增长2 1.8倍，占比从1.3%提高到20%。

3。缓慢发展阶段（1981-2000）

在此期间，由于核电站事故，世界各国对核能发展产生了强烈的担忧和恐惧，导致核能发展起步缓慢。

1979 年 3 月 28 日凌晨 4 点，美国宾夕法尼亚州三哩岛核电站 2 号反应堆发生事故。涡轮停止，堆芯压力和温度突然升高，大量放射性物质外溢。

事故从最初的工作人员疏忽清理设备，到反应堆完全毁坏，只用了120秒。

六天后，核心温度开始下降，气泡消失，氢气爆炸的威胁也消除了。

在整个事故过程中，虽然100吨铀燃料没有熔化，但60%的铀棒都被损坏了，最终导致核反应堆倒塌。

1986 年 4 月 26 日凌晨 1 点 23 分，前苏联乌克兰普里皮亚季附近的切尔诺贝利核电站 4 号反应堆发生爆炸。

由于持续的爆炸，引发了熊熊大火，大量放射性物质被释放到大气中，辐射粉尘大面积扩散。辐射剂量相当于美国在广岛投下原子弹的400多倍。一场巨大的人类灾难。

核事故的发生直接导致了世界核电发展的停滞。人类已经开始重新评估核电的安全性和经济性。为了确保核电的安全，世界各国不得不增加更多的安全设施，制定更严格的审批制度。

4。逐步恢复阶段（21世纪以来）

人类社会进入21世纪以来，随着全球对气候变化的反应日益突出，能源安全、生态平衡和环境压力也越来越严重。

此外，随着科学技术的进步，核电的安全性和可靠性进一步提高，世界核电发展开始逐步恢复。很多国家都制定了比较积极的核电发展规划。

为美、欧、日等西方发达国家推动科技进步，相继开发了先进的轻水堆核电站技术，即第三代核电站技术取得重大进展，已投入商业运营或继续进行项目建设。 .

然而，令人遗憾的是，日本发生了重大安全事故，再次对世界核能发展造成压力或阻力，促使各国政府更加重视核安全问题。

2011 年 3 月 11 日，日本东北太平洋地区发生里氏 9.0 级地震，随后发生巨大海啸，对福岛第一核电站和福岛第一核电站造成严重影响。 ，迅速引起全球对核能安全问题的关注。

2011 年 3 月 12 日，日本经济产业省原子能安全保障机构宣布，受地震和海啸影响，福岛第一核电站发生放射性物质外泄事件.

核事故发生后，世界再次关注核能的发展，尤其是欧洲国家在“弃核亲核”上的明显分歧。

但是，核事故的阴影依然萦绕在许多国家和人民的心中，直接影响着政府的决策。

福岛核事故后，西班牙、德国、比利时和瑞士相继宣布放弃核能或减少对核能的依赖。

自2019年欧盟提出碳中和目标以来，各成员国在“退煤”问题上基本达成一致，但在发展核电方面仍存在重大争议。有的国家说要放弃核电，有的国家坚持发展核能。

根据世界各国的政策走向，我们仍然坚持稳定、安全的核能发展思路。未来全球范围内核能发展空间巨大。

四、核能发展现状

当前，在全球范围内，世界各国都面临着应对气候变化、能源安全等多重制约。开发利用核能将成为许多国家的无奈选择。低碳经济发展的必然选择。

目前，核电与水电、煤电并称为世界三大电力来源，在世界能源结构中占有重要地位。

目前，全球已有30多个国家或地区建成核电站。

欧洲是核电发展相对活跃的地区。在欧盟的27个欧盟成员国中，13个国家有103座在运核电站，其发电量占欧盟总发电量的25%左右，明显高于世界10%左右的比例。平均水平。

根据国际原子能机构（IAEA）的数据，2021年，在世界各国的电力结构中，22个国家核电占比将超过10%，13个国家将超过25% ，13个国家将占到50%以上。有4个国家。

从具体国家核电占比来看，法国占69.0%，乌克兰占55.0%，韩国占28.@ >0%，俄罗斯占28.@>0%。 20.0%、19.6% 在美国、14.3% 在加拿大、14.8% 在英国和 7.日本 2%，中国 5.0%，印度 3.2%。

根据国际原子能机构（IAEA）统计，截至2022年6月，全球在运核电机组440台，总装机容量约3.94亿千瓦。

从核电站装机数量来看，美国92座，法国56座，中国55座，俄罗斯37座，日本33座，韩国25座，印度22座，加拿大19座 15在乌克兰，11 个在英国，75 个在其他国家。

据国际原子能机构（IAEA）统计，截至2022年6月，全球在建核电机组53台，总装机容量约543台7.7万千瓦.

从具体国家在建核电机组容量来看，中国为30.190MW，印度为15.900MW，俄罗斯为7.550MW，韩国为5.660MW，土耳其为5.660MW，其他国家共35.850MW。

截至2022年4月，全球在建核电装机容量已达1亿千瓦。包括土耳其在内的30多个没有核电站的国家正计划建造新的核电站。全球核电行业正在加速复苏。

欧盟、英国、韩国等西方发达国家纷纷释放重启或加快发展核电的积极信号。就连承诺“2022年底放弃核电”的德国，也发出了延长核电寿命的声音。

由于俄乌冲突、欧洲能源危机和能源价格飙升，使得实现碳中和和确保能源安全的问题更加突出，迫使该国调整核能政策。

从国家层面看，核能在各国能源供应中的作用存在巨大差异，各国核能发展政策也存在差异。

对于大多数经济体，如美国、加拿大、中国、俄罗斯、英国、印度、波兰、阿根廷、巴西、埃及、芬兰、匈牙利、沙特阿拉伯和乌兹别克斯坦，他们对核能的发展持乐观态度能量。

1。美国政府一直指出发展核能

1951 年，美国首次使用核能发电。

美国目前是世界上核电发电量最大的国家，拥有93座核反应堆，占世界核电总发电量的24%，核电占清洁电力的50%以上。

2020 年，美国启动了先进反应堆示范计划，计划总投资 1.6 亿美元，支持建设两座可在 5 至 7 年内投入运行的示范反应堆。

2021 年，美国基础设施法案将规定对先进核反应堆示范项目和清洁电力标准的投资，这将更有效地激发美国现有核工业的潜力。

美国还宣布了一项价值 2500 万美元的“核未来一揽子计划”，以推进现代核能发电和创新，并与其他国家建立伙伴关系，以支持美国的核能发展目标。

此外，美国也开始研制小型核反应堆，小型模块化反应堆（SMR）的设计认证还在继续。

2。加拿大推动核能产业发展

到 2020 年，核电将占加拿大总发电量的 15% 左右。

2018 年，加拿大发布了小型模块化反应堆 (SMR) 路线图。

2020 年，加拿大发布了小型模块化反应堆 (SMR) 行动计划，详细说明了针对各种应用开发、演示和部署 SMR 的后续步骤。

2021 年 3 月，加拿大政府宣布为 Moltex Energy 提供 5600 万加元的资金，用于在加拿大大西洋地区开发小型模块化反应堆 (SMR)。

目前，位于加拿大安大略省的达灵顿和布鲁斯核电站正在进行一项耗资 260 亿美元的翻新项目，以使其在本世纪中叶之后继续运行。

3。中国核能的快速发展

截至2020年底，中国大陆有49台在运核电机组。

虽然中国在 2020 年的核电占比将仅为 5%，但已成为仅次于美国和法国的世界第三大核能生产国。

中国目前有 18 座核反应堆在建，39 座在规划中。

根据“十四五”规划，中国明确提出核电运行装机容量要达到70吉瓦，并加大自主技术研发和推广力度。

4。俄罗斯坚持核能发展

1954年，前苏联第一座核电站开始并网发电，核电在世界范围内迅速发展。

作为世界主要能源出口国，俄罗斯的核能技术出口一直是国家战略，不受日本福岛核事故影响，坚持发展核能产业。

俄罗斯在核能技术方面处于世界领先地位，包括第三代反应堆 (VVER) 和小型模块化反应堆 (SMR)。

2021 年，俄罗斯批准了建造一组浮动小型模块化反应堆 (SMR) 的计划，以为俄罗斯远东地区的采掘业提供动力。

截至2020年底，核能将占俄罗斯能源结构的20.28%核电是一种()的能源，目标是到2045年将核电在俄罗斯能源结构中的比重提高到25%。

5。英国坚持其先前的核能政策

2020 年底，英国政府发布了能源白皮书，强​​调了核能在实现其 2050 年气候中和目标中的作用。

到 2024 年，英国还将建造至少一座核电站，以支持先进反应堆技术和核聚变反应堆技术的发展，目标是到 2050 年将核电容量提高到 40 吉瓦。

6。印度制定核能发展规划

印度计划到 2030 年新建 21 座核电站。

7。波兰计划发展核能

2021 年，波兰政府批准了一项到 2040 年的能源政策，计划开发 6-9 吉瓦的核电，作为多元化能源组合的一部分，以减少对煤炭和进口天然气的严重依赖。

波兰的第一座核电站预计将于 2033 年投入使用，预计到 2043 年还会再开五座。

当然，也有不少发达经济体，如法国、德国、韩国、西班牙、比利时、瑞士等，计划逐步降低核电份额，或坚持最终淘汰但这些国家未来的核能政策仍存在变数。

1。法国提出重振核电战略

法国目前是世界上核电比例最高的国家，而核电发展也因日本福岛核事故而陷入停滞。例如，最新核电站的第三座核反应堆于2007年开工建设，但尚未建成。

过去一段时间，由于欧洲乃至世界反核浪潮的兴起，法国也试图调整能源政策，比如降低核电占比。

2014 年，法国总统弗朗索瓦·奥朗德决定到 2025 年将核能发电的份额从 75% 降低到 50%。

2018 年，法国总统埃马纽埃尔·马克龙宣布，法国将在 2035 年前关闭 14 座核电站。

2020年，法国在其“中期能源计划”和“长期脱碳战略”中强调将核能作为法国能源战略的支柱，同时承诺到2035年关闭14座核反应堆，降低核能比例2020 年核电占比从 70% 以上提高到 2035 年的 50%。

然而，随着俄乌冲突的爆发，命运发生了逆转，在能源安全风险持续加剧之际，法国政府被迫重新审视核电在该国能源安全中的作用.

2022年2月，法国总统埃马纽埃尔·马克龙宣布，为确保能源独立和碳中和目标，法国将重振核电产业，计划到2050年建成6座第二代欧洲压水反应堆，并研究建设在其他八座核反应堆中，核能将成为法国能源转型和脱碳政策的核心。

2。德国开始动摇

到 2021 年，德国的核电将占总发电量的 11%。

日本福岛核事故后，德国宣布淘汰多处老旧核电设施，并计划在2022年底前彻底关闭核电站。截至目前核电是一种()的能源，国内仅剩最后三座核电站.

2021年，受天然气价格高企和海上风力发电不足的影响，德国电力供应严重短缺，不得不重启部分燃煤发电。

据国际能源署统计，2021年德国燃煤发电量将同比增长25%，打破8年下降趋势，温室气体排放量将回升。

据媒体报道，为了摆脱对俄罗斯的能源依赖，德国还考虑调整核电停堆政策，延长现有核电站的使用寿命。加剧能源安全风险。

2022 年 6 月 19 日，德国宣布了一项紧急法案，推迟退役并重启约 1000 万千瓦的燃煤发电机组，以减少天然气消耗，缓解能源短缺危机，这意味着温室气体排放将进一步增加。

If Germany's energy supply problems continue to worsen, it does not rule out that the country will adjust its nuclear energy policy.

3。 South Korea announces restart of nuclear power

Nuclear power is one of the main sources of electricity in South Korea. There are currently 24 nuclear power plants in operation, accounting for nearly 30% of electricity generation.

The Moon Jae-in government once advocated that South Korea should phase out nuclear power, and in 2017 decided to cancel the new nuclear power plan, and several reactors that had already started were forced to stop construction.

In 2020, South Korea's Moon Jae-in government proposed the goal of "achieving carbon neutrality by 2050", and planned to reduce the proportion of nuclear power generation from 30% in 2020 to about 6% in 2050. It can be seen that this government Has a clear tendency to "abandon nuclear".

However, the new President of South Korea, Yoon Seok-wyeh, is very different from the previous president. Instead of continuing the original policy orientation, he turned to support the development of nuclear energy.

In the presidential campaign stage, Yin Xiyue tried to reverse the policy orientation of "abandoning nuclear power". After taking office in May 2022, he started to restart nuclear power, build new construction and extend life, and decided to restart Xinhanwei Nuclear Power Plant No. 3 and No. 4 For unit construction, nuclear energy is used as an important supporting means to achieve carbon neutrality goals and ensure national energy security goals.

4。 Other European countries are also adjusting their nuclear power policies

In December 2021, the Netherlands will put the development of nuclear power back on the agenda, and plans to build two new nuclear power plants.

In March 2022, Belgium announced a 10-year delay in its plan to abolish nuclear energy in 2025.

In April 2022, the United Kingdom announced that it will build eight new nuclear power plants by 2030 to ensure that the stable economic and social operation will no longer be affected by fluctuations in the global oil and gas market.

It can be seen that in the reality that energy security is facing huge challenges, many European countries are forced to change their attitudes and reconsider relying on nuclear power.

五、Nuclear Energy Development Prospects

Nuclear energy is non-renewable energy, but nuclear energy is clean energy and one of the most promising future energy sources for mankind.

As a low-carbon and clean energy source, nuclear power can reduce greenhouse gas emissions.

Compared with coal or natural gas power stations, the fission reaction of the heat source of nuclear power forms a closed loop, and there is no emission of sulfur dioxide and nitrogen oxides.

Generally speaking, the development of nuclear energy is still far from its role, and its potential needs to be tapped urgently.

The combination of nuclear energy and renewable energy constitutes a new hybrid energy system, which can significantly reduce greenhouse gas emissions, and can meet the power needs of different users due to its inherent high safety and high-efficiency cogeneration capacity .

According to the life cycle of nuclear power, the carbon dioxide emission per kilowatt-hour of electricity is only 10.9 grams, far more than other power generation methods such as coal power, gas power, hydropower and photovoltaics.

In nuclear power generation, carbon dioxide emissions mainly come from fuel extraction and disposal.

In addition to nuclear power, nuclear energy has great potential for non-electrical applications.

For example, nuclear energy technology can meet production requirements in certain areas of electricity and heating, including desalination, hydrogen production, crude oil extraction, petrochemicals, shipping and even space applications.

Nuclear energy will therefore play a major role in the global response to climate change and carbon neutrality, taking into account factors such as clean and low carbon, economy, flexibility and energy security.

From the perspective of nuclear energy technology trends, human breakthroughs in nuclear fusion technology will be the future development direction, especially in nuclear fusion, there is almost no radioactive pollution problem, so nuclear fusion can become one of the ideal energy sources for the future development of human society and civilization evolution .

(Introduction to the author of this article: Director of the Belt and Road Energy Trade and Development Research Center of the University of International Business and Economics, Executive Director of the China International Low-Carbon Economy Research Institute)