美国向你保证……它将全身心地寻找一条可行之道,利用人类不可思议的创造性去拯救人类的生命,而不是剥夺他们的生命。
——德怀特·艾森豪威尔 [1]
希特勒(和海森堡)的计划在“二战”中造成的紧张气氛,说明爱因斯坦方程的应用受到了全球冲突的影响。他的革命性理论将被用于制造核武器,引发一场货真价实、危险至极的“热”战。
第一项核技术是针对战争目的研发的,这意味着所有核技术都将永远被划归这个类别。即使在核试验转向和平目的之后,也无法摆脱这种联系。人们还是会经常问这样的问题:“传统核电站会像核弹一样爆炸吗?”(答案是否定的。)或者,“核电站能生产可用于制造核武器的材料吗?”(答案是肯定的。)核技术诞生于战争,这个事实可能永远不会被遗忘。 [2]
核技术在“热”战之后,就被视为一种可以在像“冷战”这种新型的全球冲突中使用的武器。美国联邦政府是核能的主要支持者,并非因为它是低成本的电力来源,而是因为它在“冷战”中的巨大价值。1953年,美国总统德怀特·艾森豪威尔在联合国大会上慷慨陈词,将核能提升至经济武器的高度。此外,海军上将海曼·里科弗(Hyman Rickover)倡导利用核反应堆为潜艇和其他军舰提供动力,从而为“冷战”时期的美国核动力海军提供了一种新的军事武器。在某种程度上,里科弗领导研究的核潜艇技术后来演变为大规模的商业核技术。 [3]
50多年来,核技术演绎了一个从兴起到衰落的故事。当然,核技术的兴起源于它应用了20世纪最重要的一些科研成果,包括爱因斯坦方程,以及曼哈顿计划的科学与工程技术。从这个意义上说,美国的核技术发展可以追溯到富兰克林时代,那是一个令人敬畏和重大发现层出不穷的时代。不幸的是,事实证明,核能更适合于“危机时代”。这个时代的民众再也不像以前那样,一心想着供应充足、人人负担得起的电能可以带来哪些好处,而是把注意力越来越多地集中在电力生产可能造成的危害上。三次重大事故相继发生在危机时代,分别是1979年宾夕法尼亚州三里岛核事故、1986年苏联切尔诺贝利核事故和2011年日本福岛核事故。
关于核技术的衰落,我们必须从长远的角度来讨论这个问题,因为核电站目前仍为美国提供了20%的电力。显然,“衰落”并不意味着核能的终结,而是不再建造新的核反应堆,美国已有几十年未发放建造新核反应堆的许可证了。然而,与煤炭等化石燃料不同,核电站几乎不排放二氧化碳等温室气体。所以,有些人提议复兴核能,这在很大程度上是因为对全球气候变化的担忧。 [4]
核能和核武器
核能和核武器的基本物理学原理是一样的,都是用中子轰击原子核并使其发生裂变。对于公众来说,这通常被称为“原子分裂”,而科学家称为核裂变。爱因斯坦方程(E=mc2 )预测,核裂变的结果是释放出大量的能量。要想知道这些能量的规模,可以考虑这样一个事实:1克精炼核燃料发生裂变反应释放出的能量是“1克煤发生燃烧反应释放能量的250万倍”。随着大量能量的释放,多余的中子也会被释放出来,进而引发新的裂变反应。这样做的目的是实现可持续的链式反应,也就是说,有越来越多的中子撞击越来越多的原子核。 [5]
虽然它们的基本物理学原理相同,但核武器实现链式反应的目的与核能相同,这使得两种技术的基本发展方向产生了一个重要的分歧。核武器的目的是让大量中子在同一时刻撞击大量原子核,从而引起爆炸。快速中子是核武器所需要的,为了得到快速中子,需要使用“浓缩铀”。99%的天然铀都可以用作核武器和核能的基本材料,这些铀被称作铀238。制造核武器时,必须通过“铀浓缩”的环节将铀238转化成铀235,使铀235的浓度超过90%。铀235和铀238是铀的两种同位素,其中的数字表示每个原子核中质子和中子数量的总和。 [6]
而核能需要的是“慢速中子”,通过核裂变获得稳定的热量,再用这些热量把水变成蒸汽。一旦蒸汽产生,后面的发电过程就与传统发电方式没什么不同了,因为核电站也是用蒸汽驱动涡轮发电机发电。更重要的是,电力生产所需的铀经过浓缩处理之后,铀235的浓度通常只有3%左右。因此,加州大学伯克利分校的物理学家理查德·穆勒(Richard Muller)在他的《未来总统的物理课》(Physics for Future Presidents )一书中得出了一个令人放心的结论:“核反应堆不会像原子弹那样爆炸,公众的认识是不正确的。” [7]
由于2015年达成的伊朗核问题协议,核能和核武器之间的联系受到越来越多的关注。伊朗声称自己正在开发的是用于和平目的的核能,但美国和其他国家却担心伊朗走上制造核武器的道路。伊朗核问题协议就提到了上文所说的浓缩铀的问题,比如协议中有这样一个条款:“伊朗应在15年内让浓缩铀的纯度持续控制在3.67%以下”。该协议还指出,伊朗“浓缩铀的纯度已经接近20%”。伊朗也同意限制铀浓缩设备的使用,比如,把位于纳坦兹的某个级别的离心机数量减少到5060台。伊朗拥有1.9万台这种级别的离心机,其余的将被封存起来。 [8]
核电站生产核武器材料的另一种方法是“再加工”乏燃料。钚是核反应堆产生的“废料”,如果通过再加工过程使其与其他核废料分离,就可以用作核武器材料。核电站在生产与安全方面比其他任何传统发电厂都更依赖于先进的科学技术。
这本书不打算对伊朗核问题协议进行全面评估。不过,虽然伊朗核问题协议遵循了前面介绍的基本前提,但这份协议最终达成的原因远不只是核技术,文化也起到了非常重要的推动作用。在某种意义上,有些人可能把赌注押在了伊朗的年轻人身上,希望他们未来能寻求机会带领伊朗融入国际社会。但是,有的人对此持不同意见。
“原子能为和平服务”计划
1953年12月8日,美国总统艾森豪威尔在联合国大会上发表了题为“原子能为和平服务”的演讲。他的演讲在今天听来有点儿令人惊讶,但也相当鼓舞人心,因为这位从“二战”中走出来的美国总统所做的是“对原子能危险性与巨大威力的陈述”。他回忆道,1945年7月16日,美国“引爆了世界上的第一颗原子弹”,此后又进行了42次核试验。他接着说道,当代原子弹的威力是最初的原子弹及核试验的25倍,美国的“核武器储备……比‘二战’时期所有战区的所有飞机投放的炸弹,以及所有枪炮发射的枪弹、炮弹的爆炸当量的总和还要多出无数倍”。艾森豪威尔警告说,美国不再独享“原子能的可怕秘密和恐怖装备”。在表达对核战争的担心时他说,即使遭到“毁灭性报复”,也不能保证核战争永远不会发生。不过,他明确表示,一旦遭到攻击,美国将采取报复行动,即使在“满目疮痍”或“文明毁灭”的情况下没有“胜利”可言,美国也在所不惜。 [9]
之后艾森豪威尔宣称,美国希望发挥“建设性作用,而不是破坏性作用”,希望“国家之间达成协议,而不是发动战争”。自此,他的演讲点燃了听者心中的希望。他说:“仅仅把核武器从军人手中拿走是不够的,还必须把它们交到合适的人手中,剥去核武器的军事外衣,并用于维持和平。”美国马上就可以实现这个目标,因为美国已经掌握了相关技术。用他的话来说,“和平利用原子能并不是遥不可及的梦想”。 [10]
艾森豪威尔随后呼吁建立一个由联合国监管的国际原子能机构(IAEA),管理核材料,实现全世界共享。国际原子能机构致力于促进世界各国利用原子能“为人类的和平服务”,“满足农业、医药和其他和平活动的需要”。他建议人们注意“在世界上严重缺电的地区提供大量电能”这个“特殊目的”,所有应用都是为了“满足人们的需要而不是引起人们的恐慌”。在演讲快结束时,艾森豪威尔承诺美国将“全身心地寻找一条可行之道,利用人类不可思议的创造性去拯救人类的生命,而不是剥夺他们的生命”。 [11]
在艾森豪威尔总统发表这个演讲后不久,1954年,美国原子能委员会(AEC)前主席戈登·迪安(Gordon Dean)发表了一篇文章,循着艾森豪威尔提出的路线,提出了与其他国家分享美国的核技术(不包括与核武器有关的核技术)的主张。第二次世界大战之后,美国借助1946年颁布的《原子能法》建立起保密制度,禁止美国企业向其他国家透露核技术的秘密。不过,1954年美国已经准备好推动“关于和平利用原子能的信息和材料的大胆交换”。 [12]
除迪安之外,另一位与他同时代的人也曾撰文指出在全球范围内推广和平的核技术有诸多益处。这个人名叫罗伯特·麦金尼,当时担任一个无党派公民小组的主席,他向原子能联合委员会递交了一份报告,对和平利用原子能的影响力进行了分析。1957年,麦金尼撰文指出,核能可以对世界和平做出巨大贡献。他的一个重要理由是,核能有可能极大地减少西欧和其他地区对中东石油的依赖;另一个理由是,核能可以促进世界上不发达国家的经济发展。 [13]
显然,“原子能为和平服务”计划是在“二战”结束和“冷战”开始这个历史背景下更广泛的地缘政治战略的一部分。在全球范围内推广核能,并共享相关核技术,是美国和苏联“冷战”战略的核心。军备竞赛和太空竞赛是显而易见的竞争手段,而利用核技术来获得盟友支持的努力却常被忽视,虽然它留给我们的遗产也很重要。佐治亚理工学院的约翰·克里奇(John Krige)教授指出:“对美国(和苏联)而言,在国际舞台上展示高超的科学技术水平,摆出慷慨大方的姿态,是为了赢得人心、取得合法性,甚至是为了彰显其相较于竞争对手的政治体系的优越性。”此外,控制不发达国家的一项关键战术就是让它们对美国技术产生依赖。 [14]
核能业务的发展
从一开始,依据1946年的《原子能法》创立的美国原子能委员会就面临着两个矛盾。一是,在保守核武器的技术秘密和推动核能发展之间如何取得平衡;二是,推动核能发展与承担安全监管责任之间如何取得平衡。在艾森豪威尔发表“原子能为和平服务”的演讲之后,美国方面想与其他国家分享科学和商业知识,以发展私人核能出口工业,另一方面又要防止这些技术被用于军事目的。美国原子能委员会与私营企业合作展示核技术的做法,是推动核能发展战略在这两个矛盾中最终胜出的一个明显证据。
在早期阶段,原子能委员会大力建造各种设施,为生产核武器材料钚和核能的双重目标服务,但是它的工业合伙人在得到这个授权后并没有实现蓬勃发展。因此,原子能委员会决定与私营企业合作,建造5座发电厂。希平港核电站是美国第一座商业核电站,这座核电站之所以建在宾夕法尼亚州匹兹堡附近,主要是因为当地的公用事业公司杜肯照明承诺提供场地,以及500万美元的资金。希平港核电站于1954年9月开工建设,1957年12月投入生产,1982年停产。 [15]
希平港核电站是一个备受关注的项目。在奠基仪式上,艾森豪威尔总统挥舞着一根象征性的魔杖,指挥一辆推土机开始工作。海军上将里科弗负责监督核电站的建设。杜肯照明公司的董事长菲利普·弗莱格(Phillip Fleger)说,把第一座核电站建在石油工业发源地附近,以及一个拥有丰富煤炭储备的位置,是非常有意义的,这表明核能是未来的燃料。20世纪60年代,希平港核电站负责人被指控掩盖核泄漏事故,还有一个更糟糕的问题也逐渐浮出水面。 [16]
1955年,美国原子能委员会开始了一系列促进核能发展的努力。在第一阶段,委员会选择了4个示范性发电厂和4种不同的技术。我们知道示范工程未必都能成功,原子能委员会的努力同样如此。在第二阶段,委员会从7个示范方案中选择了两个,但都失败了。在第三阶段,原子能委员会把选择范围限定为那些接受过验证的技术。在第四阶段,原子能委员会又收到了两个方案。它选择了其中一个,即公用事业企业扬基原子能公司投资在康涅狄格州建造的一个575兆瓦的项目。它是在美国原子能委员会的示范项目中最大,也是最后一个核电站。这些示范项目得到了美国原子能委员会和有意开展核电业务的私营企业的大量投资。原子能委员会拨付给扬基公司的财政补贴大约占其成本支出的15%,威斯汀豪斯电气公司投入的资金则占其成本支出的30%。 [17]
1963年,美国原子能委员会的示范项目结束后,人们期待私营企业能继续推动核电业务取得更全面的发展。威斯汀豪斯电气公司的技术优于通用电气,因此,为了取得竞争的胜利,通用电气签订了固定价格的“交钥匙”合同。这意味着通用电气在完成核电站的建设工作,并确保其可以正常运转后,要将核电站的经营权移交给公用事业公司,才能拿到固定数额的报酬。 [18]
这些“交钥匙”合同给通用电气带来了巨大的风险,根据合同,通用电气需要承担项目成本超支的部分。由于这些“交钥匙”合同,即使在私营公司成为推动核技术发展的主力军后,它们对核能项目的补贴仍没有停止。如果一座核电站的实际成本是1.5亿美元,而承诺的交钥匙价格为1亿美元,通用电气或威斯汀豪斯公司就必须承担超支的成本,通过这种方式为核电站提供5000万美元的补贴。通用电气签订了7份“交钥匙”合同,威斯汀豪斯公司签订了6份“交钥匙”合同。通用电气提供给“交钥匙”工程的平均补贴占建造成本的50%,威斯汀豪斯公司的这个数字是43%。 [19]
早期核能发展具有政府大力推广、政府和私营企业提供大笔补贴的特征,但这种“商业化”并没有实现其商业可行性。不过,人们深信大政府与大公司合作,肯定可以在大项目中取得成功。
核动力海军之父与“鹦鹉螺号”
新产品要想赢得市场份额,通常要依靠更优惠的价格和更优良的性能。核能有其自身的复杂性,那么它是如何占据美国电力行业20%的市场份额的呢?这在很大程度上归因于联邦政府将发展核能设定为助其赢得“冷战”的战略手段。此外,政府通过原子能委员会为民用核反应堆技术的发展提供了资助,私营企业(尤其是威斯汀豪斯电气公司和通用电气公司)也对“交钥匙”工程进行了补贴。
一个与之相关的问题是,“轻水堆”核电技术是如何在商业核电业务中获得100%的市场份额的呢?要回答这个问题,我们就必须认真考虑海曼·里科弗在其中扮演的角色。里科弗常被人称作“核动力海军之父”,他是建造核反应堆并完成大规模电力生产的第一人。他主持建造的那个核反应堆叫作潜艇STR–Ⅰ型,于1953年5月开始运行。里科弗后来又建造了STR–Ⅱ反应堆,于1955年开始在下水的第一艘核动力潜艇“鹦鹉螺号”上运行。美国的第一座核电站,即位于匹兹堡附近的希平港核电站,就是在STR–Ⅱ反应堆的基础上建造的。一位历史学家说:“希平港核电站的成功,在很大程度上要归功于海军上将里科弗严谨的计划和执行。”也就是说,从舰船用的小型核反应堆到商业发电站用的大型核反应堆的飞跃,是里科弗的功劳。 [20]
里科弗研发核动力舰船的工作开始于第二次世界大战结束后。1946年,里科弗被分配到橡树岭国家实验室,从事核动力基础研究。因为美国海军需要核潜艇,受到用柴油发动机给蓄电池充电的限制,当时的潜艇不能长时间待在水下,这个缺点削弱了潜艇偷袭敌人这个主要的军事优势,而核能的引入有可能使海战发生革命性变化。有人担心,在一个核武器称霸的世界里,海军很可能变得可有可无,因此海军必须具备从海上发射核武器的能力,与陆军和空军并肩作战。考虑到这些,1947年,时任海军作战部代理部长、潜艇军官出身的切斯特·尼米兹(Chester Nimitz)上将批准了核动力潜艇的研发计划,也就不足为奇了。 [21]
美国海军急于拥有这种能力,所以里科弗的动作非常迅速。他设定了1955年制造出第一艘核动力潜艇的目标,这意味着必须在1953年对STR–Ⅰ进行第一次测试。一位同行认为,里科弗如此赶进度,是在拿自己的职业生涯冒险。有一次,一个计划进行48个小时的STR–Ⅰ测试活动就发生了一个小意外。测试开始24个小时后,出于安全考虑,项目工程师建议立刻停止测试。但里科弗没有接受他们的建议,他坚持按照预定计划让潜艇穿过大西洋并完成整个测试。测试先是持续了48个小时,然后是60个小时,再然后是65个小时。其间,威斯汀豪斯公司的工程师和里科弗的技术人员纷纷表示抗议,但是里科弗不为所动。最终,他完成了测试,证明“鹦鹉螺号”能够全程下潜,并全速穿过大西洋。 [22]
此外,随着他设定的最后期限不断逼近,里科弗选择使用轻水堆(用来做冷却剂和减速剂的都是普通水,而不是含氘的重水),威斯汀豪斯电气公司的这项技术处于领先水平。 [23] 与此同时,里科弗还尝试了另一种技术。通用电气开发的马克–Ⅰ型反应堆是一种钠冷堆,这种反应堆被用于美国第二艘核潜艇“海狼号”,但是这种反应堆出现了一些问题,使得里科弗最初选择的轻水堆占据了上风。 [24]
里科弗在核潜艇项目上取得的成功,成为科学技术发展性质研究的一个课题。1996年,社会学家斯科特·弗里克尔(Scott Frickel)回顾了那个时期,并从整体上分析了这种研发活动的性质。他认为,要做到让各方齐心协力、目标一致,难度非常大。政治信念和公共准则必须为这种活动确定战略方向,科学知识必须正确无误,技术必须切实有效,而且成本和绩效绝不能出现偏差。此外,必须得到“工程社会学家”(engineer-sociologist)的支持,因为他们是所有创新网络的黏合剂。里科弗的责任是确保所有相关方都参与到这项活动中来。然而,这项活动也给了我们一个深刻的教训,即具体的目标通常会得到同样具体的结果。里科弗的目标不是建造一座普通的核反应堆,而是一座潜艇上的核反应堆。降低成本不一定是他的核心目标,成本问题固然重要,但是美国海军根本没有提出要建造成本最低的核反应堆的要求。 [25]
里科弗的成就令人印象深刻,对于未来也产生了深远的影响。截至20世纪90年代末,美国海军一共建造了240座反应堆,其中有50座已经安全退役。然而,今天仍然有人认为,那些决定尽管对美国海军来说可能是正确的,但是轻水堆并非发展民用核能产业的最佳选择。关于美国在核技术的选择上是否犯了错的问题,一直没有定论。人们提出了三点质疑。第一,是国家和海军的战略需求引发了对新的核反应堆的需求。军事需求不同于民用或商业需求,它不会为平民着想,也就不会开发在价格和性能方面最适合消费者的技术。第二,“冷战”的迫切需求使得新反应堆的建造速度非常快,但这种研发节奏并不一定适合商业活动。第三,补贴一直是必不可少的条件。轻水堆得到了美国海军和原子能委员会的资助,威斯汀豪斯公司和通用电气等私营公司也通过“交钥匙”合同的形式为其提供了补贴。而在某种程度上,一项技术必须证明它可以在不借助外力的情况下取得成功。 [26]
核能的衰落
核能的衰落主要是针对人们对这项技术的预期而言的,其中被引用最多的衰落证据是被取消的核电站数量。据估计,253个订单中有114个被取消了,占总数的45%。另一个证据是美国停止建造新核电站,目前正在运行的100座核反应堆中,最后一座的施工许可证的颁发时间是1978年。事实上,几乎所有的施工许可证都集中在1964—1978年这个时间段里。 [27]
只要提到核能的衰落,就必须把它放到合适的背景下加以考虑。数据清楚地表明,核能不会消失。美国核管理委员会(NRC)的报告称,2014年,在美国的62个不同的地点有100个商业核反应堆正在运行;2016年,美国约有20%的发电量来自核能。全球数据也反映了一种类似的情况。核能是一项关键资源,逐步淘汰核能将是一个十分复杂的挑战。国际原子能机构的报告称,在世界上的30个国家共有450个反应堆正在运行;2012年,核电占全球发电总量的11%。 [28]
成本迅速上升
美国取消核反应堆项目订单、核电站的施工许可证遭遇漫长“干旱期”的原因是什么呢?这主要是由成本因素造成的。快速增长的核电站建设成本大大抑制了核电产业的发展。煤电站的建设成本也在上升(煤电站是核电站在基本负荷方面的主要竞争对手,基本负荷在这里是指煤电站和核电站为降低燃料成本而昼夜不停地运转),但建造新煤电站的成本并没有像核电站那样急剧上升。一项统计研究表明,1971—1978年,新建核电站和新建煤电站的成本上升主要是由建设费用造成的。在这段时间里,新建一座煤电站的成本实际增长了68%;但新建核电站的成本增加得更多,高达142%。随着成本增长,核能在价格方面失去了与煤炭竞争的优势。1971年,核电站的建设成本比煤电站高出不到6个百分点,但到1978年,前者比后者足足高出了52个百分点。 [29]
这份研究报告的作者、社会活动家、分析师查尔斯·库曼诺夫(Charles Komanoff)试图找出煤电站与核电站建设成本同时增加的原因。虽然库曼诺夫可以从具体监管措施这个角度来解释煤电站成本增加的原因,但是该方法对核电站无效,这个事实本身就能说明一些问题。库曼诺夫称,从统计数据看,90%的煤电站成本增加都与购置和使用“减少煤电站对环境的危害的新设备有关”,但他却没有发现核电的成本变化与具体监管措施之间存在类似的关系。不过,有间接证据表明美国原子能委员会(当时已更名为美国核管理委员会)1971—1978年颁布的“监管指南”的数量增加了6倍,其造成的结果是,建造新核电站使用的“材料、设备和人工数量”加倍,“工程设计的工作量”是之前的3倍。核电站的建造“环境在不断变化”,库曼诺夫认为原因在于,随着核电站数量的增加,每个核电站发生事故的概率必须降低。他说:“否则,核能扩张可能导致事故发生率逐年增高,公众对核电的信心就会丧失,核电站也会被迫关闭。” [30]
成本不断增加,而且不可预测。在20世纪六七十年代,核电站一直处于成本超支状态。1966—1977年间建造的所有核电站,成本超支的平均幅度超过207%。核电在经历了20年的发展之后,成本快速上升。1975—1979年的新建核电站与1990—1995年的新建核电站相比,后者的建设成本是前者的3倍。 [31]
伊利诺伊诺克斯学院的经济学教授史蒂夫·科恩(Steve Cohn)反对那些认为新技术会凭空出现的观点,他建议应该“全面分析技术变化”,并引入“官方技术”的概念。官方技术可以“得到政府强有力的支持,拥有未来技术的高大形象,并且可以吸引‘足够多的用户’……从而取得类似规模经济的效果”。科恩认为,在理解20世纪六七十年代的核能扩张时,应该考虑到它的官方技术的地位。核能的成功并不是因为它拥有“相较于既有方案的可预见的优势”,也不是因为它是在“对未来能源或环境危机有先见之明”的前提下开发出来的官方技术。 [32]
在这里需要提醒大家注意的一个重要问题是,即使在1979年3月28日之前,也就是三里岛核事故发生之前,核能就已经遭遇了失败。尽管许多人可能将核能的衰落归因于三里岛核事故,但事实上,核能衰落的根本原因在于核电站与煤电站的成本竞争。此外,核电站成本竞争失败的根本原因可能是核能获得了官方技术的身份,而这往往意味着商业化速度过快。里科弗的成功令人印象深刻,但里科弗的目标是创建核动力海军,而不是实现核能的大规模商业化。
三里岛核事故
当然,这并不意味着在美国核能衰落的过程中,核电站和其他核设施发生的事故没有起到推波助澜的作用。在争论核能的安全问题时,很多美国人都会想起三里岛核事故。三里岛核电站的1号机组于1974年投产,装机容量约为775兆瓦。2号机组在事故发生前几个月刚刚投入使用,装机容量为880兆瓦。 [33]
世界核协会发表过一份报告,详细回顾了三里岛核事故。该事故发生在1979年3月28日凌晨4点,原因是冷却系统出现了“一个比较小的故障”。如果冷却剂的温度上升,在正常情况下,反应堆应该自动关闭。另一个故障与一个阀门有关,这个阀门在该关闭的时候却没有关闭,导致反应堆的冷却水从这个打开的阀门流了出去。操作人员并不知道这个阀门正处于打开状态,因为没有仪器专门报告阀门的实际状态。一边是冷却水泄漏,另一边冷却系统还在将水注入反应堆系统。看到眼前的情况,操作人员误以为系统中冷却水过多,于是他们减小了冷却水的流量。随着冷却水不断减少,“反应堆堆芯露出水面……燃料棒熔化,放射性物质外泄”。由于水蒸气和燃料棒的锆发生化学反应,生成大量的氢气,这是令人担心的另一个主要问题。心急如焚的运营商花了“一个月的时间”,才使这个问题得到控制。 [34]
1979年10月30日,三里岛核事故调查委员会向卡特总统提交了事故调查报告。委员会认为,这是美国“商业核电史上最严重的事故”,并且断定这是一起“人为事故”,而不是因为设备发生故障。报告明确指出:“设备故障不足以导致这起事故的发生,如果不是人为因素,三里岛核事故就不会发生。” [35]
卡特总统要求委员会就如何“预防未来的核事故”问题给出建议,委员会在调查报告中明确表示要进行彻底的改革。委员会称:“为了防止再次发生核事故,美国核管理委员会和整个核能行业(我们调查的那些机构是其中的典型代表)的管理、操作程序、具体实践、工作态度(这一点最为重要)都必须进行彻底的改革。” [36]
这起事故对核电站附近的居民有什么直接影响呢?宾夕法尼亚州州长理查德·索恩伯格(Richard Thornburgh)下达了疏散命令,对人们的行为和想法产生了重大影响。事故调查委员会称,4天之内无法估计事故的严重程度,因此这4天人们是在恐惧之中度过的。事故发生两天后,州长下令疏散核电站5英里范围内的孕妇和儿童。与此同时,联邦政府也做好了最坏的打算。比如,美国食品药品监督管理局要求制造商提供25万瓶碘化钾溶液,这种药剂可以阻止人体吸收致癌的放射性碘。 [37]
时至今日,美国核管理委员会仍称三里岛核事故为美国历史上最严重的核事故。然而,该委员会又宣称,事故“泄露的放射性物质剂量极小,对核电站工人或美国民众没有产生任何可检测的健康影响”。 [38]
被关闭的肖哈姆核电站
长岛照明公司(LILCO)建造的肖哈姆核电站被关闭一事,在业内造成的影响最大,损失也可能是最大的。影响巨大,是因为核电站被关闭时,建造工作已经全部完成。长岛电力局(LIPA)随后以1美元的价格收购了这座核电站,并且拆掉了它。尽管肖哈姆核电站没有生产一度电,但是纳税人仍然需要支付相当大一笔建筑成本,他们每个月的账单上又多出了一项开支。 [39]
1965年,长岛照明公司决定在纽约长岛建造一座500兆瓦的核电站。这是因为客户的电力需求正在以每年10%的速度增长,而且美国原子能委员会正在大力推广核能。1968年,电力需求的增长幅度更大,长岛照明公司决定将发电厂的规模扩大52%。1970年,长岛照明公司建造核电站的两项提案因为遭到当地居民的强烈反对而胎死腹中,从中可以看出民众对建造核电站的态度。不过,肖哈姆核电站还是在1973年开工建设了,计划在1979年之前投入运营。但是,三里岛核事故就是在1973年发生的,这对肖哈姆核电站的生产许可证申请产生了负面影响。当地居民也害怕有人在自家后院建造核电站,因此提出了抗议。尽管如此,肖哈姆核电站的建造工作仍在不断推进。1985年,肖哈姆核电站的建造工作全部完成。然而,1986年,乌克兰发生了切尔诺贝利核事故。 [40]
除了需要面对两起臭名昭著的核事故的恶劣影响,肖哈姆核电站收尾工程的成本也在急剧上升,而且工期延误的情况非常严重。1970年,建造成本估算为2.5亿美元,计划在1975年投入商业运营。到1980年,成本估算已经上升到22亿美元,投产日期则被推迟到1982年。到1989年,成本估算已经增长到55亿美元。 [41]
官方公布的关闭肖哈姆核电站的原因是没有制订突发事故疏散计划,而人们对核事故的恐惧才是根本原因。《纽约时报》刊登了诺拉·布里德斯(Nora Bredes)的专题报道,布里德斯“是反对肖哈姆核电站(投入运营)的平民运动的主要组织者”。1987年,布里德斯在肖哈姆核电站的公开听证会上做证,此时切尔诺贝利核事故刚刚过去8个月。她拿出一张她两岁儿子的照片说:“除了你们搜集并考虑的那些证据,还应该考虑这个证据。”她接着说,这张照片“告诉我们不能允许肖哈姆核电站投产运营,否则你将面临怎样的风险”。布雷德斯于2011年去世,终年60岁。在她去世后,她的儿子内森(照片中的那个孩子)告诉《纽约时报》的一位记者,日本的福岛核事故“正是他们在长岛努力防止发生的悲剧”。 [42]
肖哈姆核电站之所以能顺利开工建设和完工,是因为这座核电站对于长岛照明公司来说具有非常重要的意义。由于成本加成定价法,大型核电站成为一个赚大钱的项目,因此长岛照明公司想要建造一座核电站。此外,该公司可能认为这个项目不会有任何财务风险,只要决策过程小心谨慎,就肯定能收回成本。令人惊讶的是,长岛照明公司的假设在很大程度上是正确的。
然而,肖哈姆核电站被关闭了,因为它不是公用事业公司的客户想要的东西。三里岛和切尔诺贝利核事故的发生证明了其中蕴藏的风险。如果没有有效的人群疏散计划,就没有办法摆脱这种危险。2011年3月11日,福岛核事故的发生证实了这些担心并不是杞人忧天。此时,距离肖哈姆核电站被关闭已经有一段时间了。
监管制度也是造成这个重大失败的一个主要原因,具体来说,是由风险分配不当造成的。在其他任何行业中,私营公司都不会认为用户一定愿意承担成本,且不计较成本是高是低。除了接受政府监管的电力公司以外,任何私营企业都不会采用成本加成定价法。没有一家私营公司会认为自己绝不会遭遇任何风险,它们在选址时也不会对成千上万客户的反对意见置若罔闻。这就是受监管的公用事业公司与私营企业不同的地方。与其说肖哈姆核电站是技术上的失败,倒不如说它是传统的成本加成价格监管机制的失败。
核废料储存难题
核电厂为美国提供了20%的电力,与此同时,放射性核废料也越积越多。商业咨询集团法维翰公司报告说,全美共有76个地点,储存着约65000吨核废料。除了一个地点外,其他地点也是核反应堆所在地。 [43] 由于美国不会对乏燃料进行再处理,因此美国面临的核废料难题更大。 [44]
1982年,美国国会通过了《核废料政策法》,要求美国能源部“在1998年1月31日之前,接收并处理使用过的核燃料和高放射性核废料”。为完成这项任务,能源部选择了10个可能的地点。1987年,国会最终选择了内华达州的尤卡山,距离拉斯韦加斯大约90英里。2002年,国会和小布什总统批准了尤卡山选址方案,但他们的这个决定是“在内华达州不同意的情况下”做出的。2010年,政治形势发生了逆转,奥巴马总统和国会停止了对尤卡山项目的后续拨款。 [45]
然而,联邦法院对尤卡山项目持不同看法。根据核废料储存合同,美国能源部每年都可以从核电设施中收取7.5亿美元的费用。但是联邦法院发现,美国能源部存在违反合同的行为。2010年,能源部部长领导的一个“蓝丝带”专家小组,建议成立独立的“核废料管理组织”,并给出了一些指导方针,其中包括“在达成一致意见基础上的选址政策”。由此可见,核废料集中储存问题在政治上陷入了困境。只要核废料储存问题悬而未决,人们对核能危害的担心就会与日俱增。 [46]
福岛核事故
2011年3月11日,日本发生了有史以来最大的一次地震——东日本大地震。在地震过去41分钟后,又发生了大规模海啸。雪上加霜的是,位于东京东北163英里处的福岛第一核电站发生了严重的核泄漏事故。地震导致反应堆紧急关闭,海啸破坏了输电线路,导致核电站的场外供电系统瘫痪。此外,海啸还摧毁了包括柴油发电机在内的现场备用电源与海水冷却系统。 [47]
当时发生的具体情况并不是各方争论的焦点,他们关注的是这些情况为什么会发生。日本政府提交给国际原子能机构的报告称,福岛核事故与另外两起核事故(三里岛核事故和切尔诺贝利核事故)不同,因为福岛核事故是在大规模的自然灾害之后发生的。报告随后详细阐述了诸如“加强对地震和海啸的防范措施”、“保证电力供应”和“确保可靠的冷却措施”等解决方案。 [48]
日本国民议会成立的独立调查委员会给出的回答更加直接,它是“日本成为立宪国家后第一个由国民议会特许成立的独立委员会”,这成为衡量事故严重性的一个指标。委员会的主席在调查报告的一开头就提出了批评意见,目标直指核电的所有利益相关方,包括政府、监管机构、公用事业公司(东京电力公司)。这位主席称,这次事故不是“自然灾害”,而是“人为灾难”。而且,这是一场“可以且应该被预见到并加以阻止”的灾难。他尖锐地指出:“尽管十分痛心,但我们必须承认,这是一场‘日本制造’的灾难。它的根本原因在于日本文化中根深蒂固的习俗:条件反射式的服从,不愿意质疑权威,……以及岛国劣根性。” [49]
这种批评意见不只是存在于报告的引言部分,报告正文的措辞也很严厉,而且内容更加具体。最终,委员会给出了一个比较老套的原因——规制俘虏。政府、监管机构和东京电力公司关注的是核能推广,而不是核安全。对沦为规制俘虏的担忧,似乎会随着核能成为官方技术而变得越发严重。这种担忧凸显了对官方技术的爱国主义宣传与对安全生产的严格监管之间的区别。 [50]
核能留给世人的遗产
核能有着其他事物难以望其项背的显赫出身,它植根于爱因斯坦的令人叹服的科学研究和美国的曼哈顿计划。从这个意义上讲,核能可能标志着一个时代的回归,让我们有机会体验到富兰克林时代层出不穷的科学发现带来的激动人心的感觉。然而,伟大的科学并不足以使一项技术取得成功,从一开始核能就跟危机时代联系在一起。原因之一在于,这项科学研究首先被应用于制造核武器。核能和核武器之间的联系即使在今天也会成为头条新闻,比如在关于伊朗核计划的激烈辩论中,人们为核能是不是通向核武器的道路而争论不休。其他任何发电技术与武器和战争之间都没有如此明显的联系。
把核能划归为危机时代的产物的另一个原因是,人们担心受到核事故的伤害。尽管理查德·穆勒在《未来总统的物理课》一书中对核污染的危害进行了冷静、清晰的风险评估,但是1979年的三里岛核事故和1986年的切尔诺贝利核事故证实了公众的担心,即核能有可能导致其他类型的危害。没有任何历史事件比肖哈姆核电站被关闭更能反映出人们对核事故危害的担忧。耗资55亿美元的肖哈姆核电站在投产之前,就因为公众的担心而被关闭和拆除。2011年日本福岛核事故进一步证明公众的担心和恐惧是有道理的。实际上,这把核事故的危害等级提升到了“黑天鹅事件”的水平。根据经济学家、学者纳西姆·尼古拉斯·塔勒布的定义,黑天鹅事件是指发生可能性极小,但一旦发生就会导致灾难性后果的风险。核事故的黑天鹅事件使核电技术有别于其他技术,并被彻底地划归为危机时代的产物。 [51]
考虑到以上问题,我们不禁要问核能为什么会崛起呢?核能是如何占据美国20%的电力市场份额的呢?科恩的解释似乎与真相最为接近。他认为核能被视为一种“官方技术”,是核能崛起的原因。官方技术通常会受到广泛推荐,为各种各样的目标服务。对于核能来说,一个目标是成为“冷战”时期的经济武器,展现美国的经济优势;另一个目标是成为“冷战”时期的军事武器。
鉴于核能在“冷战”时期扮演的双重角色,我们可以看出几乎没有人关注核能是不是最适合纳税人的电力技术这个基本问题,因为在为美国电力行业挑选技术时,低成本、低风险和可靠性高等通常是主要的衡量标准。由于成本不断上升,核能在与其他发电技术的竞争中失去了优势。这种转变早在三里岛核事故发生之前就开始了,它被指定为官方技术更是加剧了转变的速度。
由于占据美国20%的电力市场份额,核能已经“大而不能倒”了。原因在于,要废止一种承担相当一部分发电任务的能源,需要付出非常大的代价。此外,除了将核废料就地储存以外,美国还没有找到其他的处理方法。最后,核能不会排放温室气体的特点对环境治理具有非常深远的意义,目前有人正试图将核能再次成为官方技术。
[1] Dwight Eisenhower,“Atoms for Peace Speech,”Dwight D.Eisenhower Presidential Library,Museum and Boyhood Home,December 8,1953,accessed October 1,2016,<http://www.eisenhower.archives.gov/all_about_ike/speeches/atoms_for_peace.pdf>.
[2] “Nuclear Reaction: Why Do Americans Fear Nuclear Power?”PBS Frontline,accessed October 1,2016,<http://www.pbs.org/wgbh/pages/frontline/shows/reaction/etc/faqs.html>.