澳大利亚的核能是个好主意吗?

两周前，澳大利亚和美国宣布了一项协议，为一支新型核动力攻击潜艇舰队提供资金，用于在印度-太平洋巡逻，这都是新的AUKUS防御协定的一部分外交的破坏在欧洲和其他地方。

这一声明重新点燃了澳大利亚支持和反对核能游说团体之间由来已久的争论。

在一次阅读中，这是一次模拟审判。

目前，建造或运营核反应堆是非法的:澳大利亚唯一的核反应堆是安斯托公司的蛋白石反应堆，纯粹用于研究目的，创造核医学．

这场争论在澳大利亚引发了一系列复杂的原因，尤其是一些人将其视为气候危机的解决方案，而另一些人则将其视为环境灾难的处方，或者仅仅是为了分散人们对更有效的可再生能源方法的注意力，代价高昂。

围绕核能——尤其是核动力潜艇——的许多担忧都与供应链有关。潜艇所需的浓缩铀从何而来?我们该如何处理核废料呢?

为核能开采和浓缩铀

根据澳大利亚国立大学(ANU)核物理教授Andrew Stuchbery的说法，大部分从地下挖出的铀都不是“可裂变的”，这意味着它们不能发生核裂变。

“当你开采铀时，它有两种同位素，铀235 (U235)，它只占组成的0.7%，另外99.3%是铀238 (U238)，但正是U235经历了中子诱导裂变，”Stuchbery解释道。

“对于典型的动力反应堆来说，U235的含量要浓缩到5%左右，这是低浓缩铀的定义，而高浓缩铀的含量在20%左右。”

简单地说，铀浓缩就是过滤掉部分U238，使U235的“混合物”含量略高一些，使其适合用作核能燃料。斯图奇贝里解释说，铀必须是气态的，这样U235和U238原子才能彼此分离。为了做到这一点，铀被转化为六氟化铀。

然后，这些气体被送入离心机，在那里被分离成两股气流——一股是U235富集气流，另一股是U235浓度较低的“尾”气流，即所谓的“贫铀”。

虽然铀在澳大利亚开采，但我们目前没有浓缩铀所需的离心机技术。

格里菲斯大学的能源专家伊恩·洛教授解释说:“如果澳大利亚决定使用核能，我们必须考虑如何提供铀浓缩和燃料制造的服务。

“如果我们不浓缩我们的铀矿石，我们就必须与海外的某个地方进行谈判，把‘黄饼’(一种在铀矿石加工过程中产生的铀浓缩粉)运到国外，完成浓缩，制造燃料，然后把燃料棒带回澳大利亚。

因此，相当复杂的国际谈判必须在核不扩散条约的框架内进行，该条约为可获得的铀浓缩水平设定了界限。”

核废料的储存和处置

核反应堆产生的废物具有危险的放射性，但不会大量产生:这是说美国反应堆产生的88000吨(约80000吨)左右的废物，可以装下一个24英尺高的足球场。

但一个主要问题是如何将这些乏燃料储存在一个地方，在其半衰期(从几秒钟到数千年)结束之前，它不会泄漏到生态系统中，造成不可逆转的伤害。

斯图奇贝里说，半衰期较短的废物的放射性最强，但也是最容易处理的，因为它的辐射水平下降得很快。对于这种类型的废物，保持冷却是至关重要的——斯图奇贝里说，未能保持这类废物的冷却导致了2011年的爆炸福岛核灾难．

斯图奇贝里说，一旦它足够冷却，就有多种选择。

“法国人对核燃料进行再加工，这有两个好处，”他说。他说:“一是使用过的燃料中铀235的含量实际上比从地下挖出的铀中U235的含量要高。在使用过的燃料中还有一些钚，可以用化学方法提取出来用作燃料。”

但Stuchbery说，这带来了问题，因为这种再处理涉及到从反应堆中辐射的铀中提取武器级钚的相同化学过程，所以像美国这样的国家有一个政策，避免再处理，直接进行处理。

此外，Stuchbery说，再处理的动机并不高，因为铀在地壳中是如此丰富。

那么，另一种选择是简单地储存乏燃料，只要它仍然具有放射性，可能是几分钟或几千年。

斯图奇贝里说:“在大多数商业发电厂，很多燃料仍然只是储存在发电厂的现场，因为我们在美国或澳大利亚还没有真正拥有一个指定的核废料储存设施。”“这是一项很好的技术，但获得公共执照是一个障碍。”

斯图奇贝里说，其他国家，如斯堪的纳维亚国家，在核废料的储存方面非常先进，核废料被埋在地下深处，用数公里厚的岩石保护。但是，在澳大利亚这样一个以反核著称的国家，要获得公众授权建造这样的设施将是困难的。

“人们一直在研究这项技术，但因为它是核技术，它需要社会许可，”他说。“所以，最终会发生什么不会仅仅取决于工程。”

劳表示同意。

他说:“在澳大利亚，我们花了20年的时间，试图达成协议，在一个全国性地点储存低放射性废物。”“我们仍在努力寻找一个社区的问题，所以如果我们有核电站，我对能否轻松找到管理放射性废物的方法一点也不乐观。”

其他国家是如何处理的?

在本周的宇宙每周， Jamie Seidel为您带来赞成和反对的理由正如两位澳大利亚专家所阐述的那样。

我们决定与一位来自一个已有核电工业的国家的国际专家交谈，以深入了解其他国家使用核能的原因。

Martin Freer教授是英国伯明翰大学的核物理学家，他帮助制定了英国的能源政策。Freer说，英国的大多数核反应堆都是在20世纪70年代建造的，因此核能的想法有时间在公众意识中具体化，并被接受——至少被一些人接受。

“目前，(英国)对核能作为一项技术没有太大的担忧;我认为主要的担忧是它的经济效益，”弗利尔说。“英国正在进行的主要讨论是:与其他发电方式相比，核能是否太贵了?”

但Freer说，许多能源成本没有考虑到重要的限制因素。

他说:“这不仅仅是风力发电站或风力发电场的成本，你必须考虑到风能和太阳能是断断续续的，你必须考虑到在无风或无太阳的情况下所需的发电成本。”“目前在英国，我们管理这种变化的方式是通过天然气发电，所以我们有可以灵活开关的天然气发电站。”

弗里尔说，这些天然气发电站被闲置，因此电力成本更高。相比之下，他认为核能是应对迫在眉睫的气候变化威胁的解决方案，也是摆脱化石燃料的当务之急。

“使用天然气作为备用是一种昂贵的解决方案。因此，任何正在构建能源系统的人都需要考虑的不仅仅是我们需要达到净零，而是我们如何管理能源系统，使其可靠?这意味着我们需要能量储存，同时也需要可靠的基负载产生。

“在英国，你需要40%的能源基本负荷，而核能可以做到这一点。”

但英国仍有自己的供应链问题。据弗利尔说，朝鲜过去曾对燃料进行再加工，但在经济上不再可行时，这种做法就被逐步淘汰了。现在，英国将核废料储存在临时储存设施的罐中。

弗里尔说:“英国正在为地质储存设施寻找场地。”“所以这将是在地下深处，你把废物罐以安全的方式放在设施里，你不必再担心它，只要你足够了解地质情况，你就知道放射性燃料在数万年的时间里会有多稳定。”

据弗利尔说，一些社区被邀请竞标，争取在他们的后院拥有这个设施的机会——这在澳大利亚几乎是不可想象的过程。

“这听起来可能有点令人惊讶，但当然会有好处，会有投资进入这些社区，同时也会有就业机会，”他说。因此，对农村社区来说，这是一种重振这些社区的方式。”

那么，弗里尔认为澳大利亚会转向核能吗?

“当然，具有讽刺意味的是，澳大利亚有相当多的铀，所以它是核燃料循环的重要组成部分，所以你在经济上受益于核能部门。但围绕煤炭的政治游说力量异常强大。

“对我来说，澳大利亚面临的最大挑战是:如何打破煤炭行业对政治的控制?”