世界需要能源來(lái)支持日常生活及推動(dòng)人類(lèi)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。2019年，全球發(fā)電量超過(guò)2.6萬(wàn)太瓦時(shí)。這些電力生產(chǎn)源于各種能源，主要是化石燃料，但也包括核電和可再生能源，如太陽(yáng)能、水電和風(fēng)能。

能源的生產(chǎn)和使用是全球最大的溫室氣體排放源。由于溫室氣體是驅(qū)動(dòng)氣候變化的主要因素，世界各國(guó)都在積極努力通過(guò)改變能源生產(chǎn)方式，實(shí)現(xiàn)清潔能源轉(zhuǎn)型。

下面我們就來(lái)仔細(xì)了解一下清潔能源轉(zhuǎn)型以及核電所起的作用。

什么是“清潔能源轉(zhuǎn)型”？

清潔能源轉(zhuǎn)型意味著將能源生產(chǎn)從釋放大量溫室氣體的能源（如化石燃料）轉(zhuǎn)向釋放少量或沒(méi)有溫室氣體的能源。核電、水電、風(fēng)能和太陽(yáng)能就是這些清潔能源的一部分。

全球向清潔能源轉(zhuǎn)型的方向是在《巴黎協(xié)定》中達(dá)成的?！栋屠鑵f(xié)定》是《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》180多個(gè)國(guó)家之間達(dá)成的一項(xiàng)國(guó)際協(xié)定，核心目標(biāo)是鼓勵(lì)使用低碳能源來(lái)減少溫室氣體排放，從而將全球平均氣溫相對(duì)于工業(yè)化前水平的升幅控制在2℃以下。

根據(jù)國(guó)際能源機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)，由于全球約三分之二的電力仍來(lái)自于燃燒化石燃料，因此要在2050年之前達(dá)到這些氣候目標(biāo)，至少需要將80%的電力轉(zhuǎn)向低碳能源。

什么是溫室氣體、全球變暖和氣候變化？

溫室氣體是地球大氣層中吸收和釋放熱量的氣體。這些氣體包括二氧化碳、甲烷、水蒸氣、一氧化二氮和臭氧。由于它們吸收熱量并把熱量輻射回地球，導(dǎo)致地球的平均溫度上升。

雖然一些溫室氣體來(lái)自于自然界，但現(xiàn)在大多數(shù)溫室氣體來(lái)自于人類(lèi)。自19世紀(jì)末工業(yè)革命以來(lái)，由于人類(lèi)活動(dòng)的增加，溫室氣體排放上升，主要源于燃燒化石燃料，如駕駛以汽油為燃料的汽車(chē)或燒煤取暖。化石燃料燃燒時(shí)，會(huì)釋放出二氧化碳。

100多年來(lái)，溫室氣體的積累速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了它們的消散速度，根據(jù)最公認(rèn)的科學(xué)理論，這加速了全球平均氣溫的上升。這就是所謂的全球變暖。

全球變暖正在引起環(huán)境變化，如更極端的天氣模式、不穩(wěn)定的降雨、干旱和不可預(yù)測(cè)的季節(jié)變化。這些變化被稱(chēng)為氣候變化。隨著目前全球變暖的速度加快，預(yù)計(jì)氣候變化及其影響將變得更加極端，使地球上的生活更加困難。

核電如何適應(yīng)清潔能源轉(zhuǎn)型？

核電是當(dāng)今僅次于水電的第二大低碳發(fā)電能源。核電廠在運(yùn)行過(guò)程中幾乎不產(chǎn)生溫室氣體排放。據(jù)國(guó)際能源機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，過(guò)去50年，核電的使用減少了超過(guò)60千兆噸的二氧化碳排放，幾乎相當(dāng)于兩年的全球能源相關(guān)排放量。

核電占全球電力的10%左右，占全球低碳電力的三分之一左右。目前，有440座核電反應(yīng)堆在30個(gè)國(guó)家運(yùn)行。有54座反應(yīng)堆正在19個(gè)國(guó)家建造中，包括4個(gè)國(guó)家正在建造首座核反應(yīng)堆。

由于核電廠可以幾乎不間斷地滿負(fù)荷運(yùn)行，因此可以提供持續(xù)可靠的能源供應(yīng)。這與太陽(yáng)能和風(fēng)能等可變可再生能源形成鮮明對(duì)比，后者在產(chǎn)出缺口時(shí)，如太陽(yáng)落山或風(fēng)停時(shí)，需要備用電源。

核電廠還可以靈活地運(yùn)行，以滿足能源需求的波動(dòng)，并為電網(wǎng)特別是那些可變可再生能源比例較高的電網(wǎng)提供穩(wěn)定性（此處了解更多）。目前，一些核電廠的設(shè)計(jì)還能提供非電力服務(wù)，例如制氫。除了電力生產(chǎn)外，這些服務(wù)還有助于其他部門(mén)去碳化。

隨著核電技術(shù)的不斷進(jìn)步，帶來(lái)了創(chuàng)新和先進(jìn)的下一代反應(yīng)堆設(shè)計(jì)，促使核電成為更高效、更實(shí)惠和更具吸引力的去碳化方案。在一個(gè)反應(yīng)堆設(shè)計(jì)更小、更靈活、甚至可運(yùn)輸?shù)男聲r(shí)代，預(yù)計(jì)核電及其非電力應(yīng)用也會(huì)變得更容易獲得和更具成本效益，特別是對(duì)于全球偏遠(yuǎn)和難以到達(dá)的地區(qū)（此處了解更多）。

核電是如何工作的？

核電是由核能的受控釋放產(chǎn)生的，核能是將原子中心聚合在一起的能量。這些中心稱(chēng)為原子核。核能最終以熱能的形式通過(guò)核裂變釋放出來(lái)，核裂變是特定材料的原子核分裂的過(guò)程。最常用的材料是鈾，這是一種天然存在于地殼中的弱放射性重金屬。

鈾通常被裝入燃料棒中，裝入之前一般要進(jìn)行濃縮，以增加其裂變能力。這些燃料棒被放置在核反應(yīng)堆內(nèi)。

壓水堆是目前世界上最常見(jiàn)的在運(yùn)核電反應(yīng)堆。燃料棒在壓水堆中使用時(shí)，被放置在反應(yīng)堆的容器內(nèi)，容器內(nèi)充滿水。在那里，燃料棒受到稱(chēng)為中子的核粒子轟擊，這些中子最初是由反應(yīng)堆內(nèi)的一個(gè)裝置（中子源）產(chǎn)生的。這些中子使燃料棒中的鈾核分裂，釋放出能量和中子。這些新釋放的中子會(huì)使燃料棒中的其他鈾核不斷分裂，產(chǎn)生核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

在壓水堆中，核裂變過(guò)程中釋放的能量會(huì)加熱燃料棒和周?chē)乃榱朔乐顾序v，水一直處于加壓狀態(tài)，而熱量則通過(guò)管道排出使附近容器中的水沸騰。沸騰的水產(chǎn)生蒸汽，使巨大的汽輪機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)。汽輪機(jī)與發(fā)電機(jī)連接，并使發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生電力。然后，電力流向電網(wǎng)，這是一個(gè)相互連接的網(wǎng)絡(luò)，將電力從生產(chǎn)者提供給消費(fèi)者。

核裂變持續(xù)進(jìn)行，直到在燃料棒之間插入由吸收中子而不產(chǎn)生額外裂變的材料（如鎘）制成的控制棒。這就停止了核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。