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2024 · EP58

核能被誤解的安全與下一代技術

2024 年 9 月 23 日 · 57 分鐘

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原標題:EP58 - 核能到底出了什麽問題?未來的核能究竟有多强?

哈利從 AI 資料中心的用電談起,先用數據說明大家對核能的恐懼不合理,再快速走過第四代核能、小型模組化反應爐與核融合三條未來路線。

重點

為什麼談核能。哈利說 AI 都在拚規模,資料中心越建越大,能源會是瓶頸;微軟、谷歌、亞馬遜又有淨零承諾,核能因為乾淨、發電穩定,成了重要選項。

採用率下降是因為恐懼。全球核能發電佔比從 1996 年的差不多 18% 掉到 10%,化石燃料還有大概 40%,成本還逐年上升。他認為主因是車諾比、福島、Three Mile Island 加上核廢料,在大眾心中留下的陰影。

數據上其實很安全。他引用 Our World in Data 的研究,每百萬兆瓦時電力的死亡數,火力發電 24.6、水力 1.3、風力 0.04、核能 0.03,而且核能的數字已經算進福島與車諾比。

核廢料與輻射被高估。他說美國一年所有核電廠的核廢料還不到半個奧林匹克游泳池,用過的燃料棒有 96% 可以回收;住在核電廠附近一年的輻射量,比照一次 X 光、搭一次紐約到東京的飛機都低。

未來有三條路線。第四代核能不用水冷卻,哈利說物理上就不可能核心熔毀;小型模組化反應爐想靠工廠量產降成本,但他說目前還沒有比較便宜;核融合最理想,但整體還沒做到淨能量。

時間軸 點時碼從那一段開始

  1. 出發去 Meta Connect這集播出時他人在舊金山灣區參加 Meta Connect,那是他每年必看的發表會;之後直接飛韓國休息一週。
  2. 為什麼談核能從 xAI 在 Memphis 的 Colossus、Stargate 的 1000 億美元資料中心,談到能源會成為 AI 擴張的瓶頸,以及大公司的淨零目標。
  3. 核能發電的原理中子撞擊鈾 235 分裂,少掉的質量依 E=mc² 變成熱,再加熱水、推動渦輪發電;乾淨又不看天氣。
  4. 佔比下降與恐懼核能佔比從 1996 年約 18% 降到 10%,其他能源越來越便宜,核能卻越來越貴。他認為主因是恐懼:大規模核災只有車諾比、福島與 Three Mile Island,再加上難處理的核廢料。
  5. 恐懼如何影響政策台灣與德國的非核政策,以及嚴格法規拉長工期、墊高成本,讓整個產業的研發與人才都缺乏吸引力。
  6. 死亡率數據比較Our World in Data 的數字,核能 0.03,火力發電是它的 820 倍;只有太陽能比核能更安全。
  7. 核廢料沒有想像的多體積小、可回收;法國約 70% 電力來自核能並做回收,美國不做是擔心分離出的 plutonium 被拿去做核武。
  8. 輻射量排序題X 光、紐約到東京的飛機、住在核電廠旁一年、自然背景輻射,最後一項最高,住在核電廠旁最低。
  9. 自駕車與不理性的恐懼媒體只報事故不報數據;一般人平均 19 萬英里出一次車禍,2023 年的特斯拉 FSD 是 320 萬英里。哈利承認自己搭波音 Dreamliner 也會怕,但做政策時要回到客觀事實。
  10. 未來的三條支線第四代核能、小型模組化核能、核融合,這集只做概論,預計五到十年慢慢浮現。
  11. 第一到第三代核能第一代約 1940 到 1960 年的實驗;第二代 1960 到 1990 年開始商業化,用 PWR 與 BWR,台灣的核電廠都是第二代。
  12. 主動式與被動式安全第二代要靠外部電力把水打進去冷卻,全場停電就有核心熔毀的危機;第三代靠重力讓上方的水流下來。
  13. 第四代核能不再用水當冷卻劑與中子減速劑,改用液態鈉、Thorium 等材料;哈利說物理特性就讓核心熔毀不可能發生。
  14. Natrium 鈉冷反應爐比爾蓋茲共同創立的 Terra Power 預計 2030 年在 Wyoming 完工;鈉的沸點 883 度,不必額外加壓,燃料受熱膨脹會自己降低反應。
  15. 快中子與儲熱快中子能把用不到的鈾 238 也用起來,減少核廢料,但有核武風險的隱憂;內建 Molten Salt 儲熱,供電可以彈性調整。
  16. 中國的核能與 AI中國在不少核能子領域領先,他轉述有美國人認為中國會成為能源強國;但晶片禁令讓中國有能源卻缺晶片。
  17. 小型模組化反應爐低於 300MW,一般電廠是一千多 MW;想在工廠量產再運送,但目前成本還沒降,還沒商業化。
  18. 核融合的原理和核分裂相反,是把兩個輕原子結合,就是太陽在做的事;用氘和氚(氫的同位素),條件是極高溫與極高壓。
  19. 無限、乾淨又安全燃料從水裡就取得,不產生碳排;條件一失去反應就自動停止,也沒有鈾與 plutonium 那類長半衰期的廢料。
  20. 核融合還差多遠反應本身已證實能產生淨能量,但為了達成條件投入的能量遠大於產出,整體反應爐距離淨能量還有一段路。

值得記的話

  • 「你從這幾點來看你就會發現核能真的是人類能源的奇蹟」

    ▶ 11:27
  • 「火力發電的死亡率是比核能高了 820 倍」

    ▶ 19:31
  • 「住在核電廠附近一整年你所接觸到的輻射量是最低的」

    ▶ 23:11
  • 「當今天我們在做政策的時候或者是我們要影響政策的時候我們一定要回歸我們的理性」

    ▶ 28:53
  • 「第四代他是直接在物理上就不可能讓 Meltdown 發生」

    ▶ 38:05

名詞與人物

Our World in Data
哈利引用的研究組織,比較各種能源每百萬兆瓦時電力的死亡數。
PWR / BWR
第二代與第三代核電廠的兩種主要型式,都用水冷卻、導熱與減速中子。
主動式與被動式安全措施
第二代要靠人或外部電力介入冷卻;第三代靠重力等內建機制自己降溫。
核心熔毀(Meltdown)
停電導致冷卻水打不進去,核心越來越熱,哈利說福島就是這樣發生的。
中子減速劑
放在反應爐裡降低中子速度的材料,反而讓核分裂更常發生;二、三代用水。
Natrium Reactor
Terra Power 在 Wyoming 蓋的鈉冷快中子反應爐,哈利拿它當第四代核能的代表。
Terra Power
比爾蓋茲共同創立的公司,負責 Natrium。
SMR
小型模組化反應爐,低於 300MW,希望工廠量產降低成本。
核融合
把氘和氚結合成氦,釋放能量,太陽就是這樣運作。
Miles Per Crash
平均開幾英里才出一次車禍,哈利用來說明自駕車比人類安全。

延伸

  • 他在 EP51 後段講過資料中心的用電問題,當地居民抗議搶電,這集接著談能源的解法。
  • 哈利說之後會挑某個第四代專案、微型核能發電廠再深入介紹,這集只做概論。