研究人員估計(jì)，如果反應(yīng)堆退役，填補(bǔ)空白的污染能源可能導(dǎo)致5多人過(guò)早死亡。

今天美國(guó)近20%的電力來(lái)自核電。美國(guó)擁有世界上的核艦隊(duì)，有92座反應(yīng)堆分散在全國(guó)各地。這些發(fā)電廠中的許多已經(jīng)運(yùn)行了半個(gè)多世紀(jì)，并且正在接近其預(yù)期壽命的終點(diǎn)。

政策制定者正在辯論是退役老化的反應(yīng)堆還是加強(qiáng)其結(jié)構(gòu)以繼續(xù)生產(chǎn)核能，許多人認(rèn)為核能是氣候變暖的煤炭，石油和天然氣的低碳替代品。

現(xiàn)在，麻省理工學(xué)院的研究人員表示，在權(quán)衡核電的未來(lái)時(shí)，還有另一個(gè)因素需要考慮：空氣質(zhì)量。除了是一種低碳排放源外，核電在產(chǎn)生的空氣污染方面相對(duì)清潔。如果沒(méi)有核電，空氣污染的模式將如何變化，誰(shuí)會(huì)感受到它的影響？

麻省理工學(xué)院的研究小組在今天發(fā)表在《自然能源》上的一項(xiàng)新研究中回答了這些問(wèn)題。他們提出了該國(guó)每座核電站都關(guān)閉的情景，并考慮了煤炭，天然氣和可再生能源等其他來(lái)源如何滿足全年的能源需求。

他們的分析表明，隨著煤炭、天然氣和石油資源的增加，以彌補(bǔ)核電的缺席，空氣污染確實(shí)會(huì)增加。這本身可能并不奇怪，但該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)對(duì)預(yù)測(cè)進(jìn)行了數(shù)字，估計(jì)空氣污染的增加將對(duì)健康產(chǎn)生嚴(yán)重影響，導(dǎo)致一年內(nèi)額外5，200例與污染有關(guān)的死亡。

然而，如果有更多的可再生能源可用于供應(yīng)能源網(wǎng)，預(yù)計(jì)到2030年，空氣污染將減少，盡管不是完全減少。研究小組發(fā)現(xiàn)，即使在這種更溫暖的可再生能源情景下，該國(guó)某些地區(qū)的空氣污染仍然略有增加，導(dǎo)致一年內(nèi)共有260人死于與污染有關(guān)的死亡。

當(dāng)他們觀察直接受污染增加影響的人口時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)黑人或非裔美國(guó)人社區(qū) - 其中不成比例的人住在化石燃料工廠附近 - 經(jīng)歷了的暴露。

“當(dāng)你考慮核關(guān)閉時(shí)，這為環(huán)境健康和社會(huì)影響等式增加了一層，其中談話通常集中在由于事故和采礦或長(zhǎng)期氣候影響造成的當(dāng)?shù)仫L(fēng)險(xiǎn)，”主要作者Lyssa Freese說(shuō)，麻省理工學(xué)院地球，大氣和行星科學(xué)系（EAPS）的研究生。

“在關(guān)于保持核電站開(kāi)放的辯論中，空氣質(zhì)量并不是討論的重點(diǎn)，”研究作者Noelle Selin補(bǔ)充道，他是麻省理工學(xué)院數(shù)據(jù)，系統(tǒng)和社會(huì)研究所（IDSS）和EAPS的教授。“我們發(fā)現(xiàn)，化石燃料工廠的空氣污染是如此具有破壞性，以至于任何增加空氣污染的東西，如核關(guān)閉，都會(huì)產(chǎn)生重大影響，對(duì)某些人來(lái)說(shuō)比其他人更大。

該研究的麻省理工學(xué)院附屬合著者還包括首席研究科學(xué)家Sebastian Eastham和Guillaume Chossière SM ' 17，PhD ' 20，以及加州大學(xué)戴維斯分校的Alan Jenn。

今后的逐步淘汰

過(guò)去，當(dāng)核電站關(guān)閉時(shí)，化石燃料的使用也會(huì)隨之增加。1985年，田納西河谷的反應(yīng)堆關(guān)閉導(dǎo)致煤炭使用量激增，而2012年加利福尼亞州一家工廠的關(guān)閉導(dǎo)致天然氣增加。在德國(guó)，核電幾乎完全被淘汰，燃煤發(fā)電初增加以填補(bǔ)空白。

注意到這些趨勢(shì)，麻省理工學(xué)院的研究小組想知道，如果核電被完全淘汰，美國(guó)能源網(wǎng)將如何應(yīng)對(duì)。

“我們想考慮能源網(wǎng)未來(lái)的預(yù)期變化，”Freese說(shuō)?！拔覀冎烂禾渴褂昧空谙陆?，并且已經(jīng)有很多工作在研究煤炭對(duì)空氣質(zhì)量的影響。但是沒(méi)有人關(guān)注過(guò)空氣質(zhì)量和核能，我們也注意到它們正在下降。

在這項(xiàng)新研究中，該團(tuán)隊(duì)使用Jenn開(kāi)發(fā)的能源網(wǎng)調(diào)度模型來(lái)評(píng)估美國(guó)能源系統(tǒng)如何應(yīng)對(duì)核電關(guān)閉。該模型模擬該國(guó)每個(gè)發(fā)電廠的生產(chǎn)，并連續(xù)運(yùn)行以每小時(shí)估計(jì)全國(guó)64個(gè)地區(qū)的能源需求。

與實(shí)際能源市場(chǎng)的運(yùn)作方式非常相似，該模型選擇根據(jù)成本提高或減少工廠的生產(chǎn)：在任何給定時(shí)間生產(chǎn)能源的工廠優(yōu)先于為電網(wǎng)供電，而不是更昂貴的能源。

該團(tuán)隊(duì)向模型提供了有關(guān)每個(gè)工廠全年不斷變化的排放和能源成本的可用數(shù)據(jù)。然后，他們?cè)诓煌那榫跋逻\(yùn)行該模型，包括：沒(méi)有核電的能源網(wǎng)格，類似于今天的基線網(wǎng)格，包括核電，以及沒(méi)有核電的電網(wǎng)，該電網(wǎng)還包含預(yù)計(jì)到2030年將增加的額外可再生能源。

他們將每個(gè)模擬與大氣化學(xué)模型相結(jié)合，以模擬每個(gè)工廠的各種排放如何在全國(guó)范圍內(nèi)傳播，并將這些軌跡疊加到人口密度地圖上。對(duì)于污染路徑上的人群，他們根據(jù)暴露程度計(jì)算了過(guò)早死亡的風(fēng)險(xiǎn)。

他們的分析顯示出一個(gè)明確的模式：沒(méi)有核電，空氣污染總體上會(huì)惡化，主要影響東海岸地區(qū)，那里的核電站大多集中。在沒(méi)有這些工廠的情況下，該團(tuán)隊(duì)觀察到煤炭和天然氣工廠的產(chǎn)量上升，與基線情景相比，全國(guó)有5，200人死于污染。

他們還計(jì)算出，由于二氧化碳排放量增加對(duì)氣候的影響，更多的人也可能過(guò)早死亡，因?yàn)殡娋W(wǎng)彌補(bǔ)了核電的缺席。二氧化碳的額外流入對(duì)氣候的影響可能導(dǎo)致下個(gè)世紀(jì)新增160萬(wàn)人死亡。

“如果我們?cè)噲D將核電站視為能源系統(tǒng)的一部分，我們需要深思熟慮如何退役核電站，”弗里斯說(shuō)?！瓣P(guān)閉本身沒(méi)有直接排放的東西仍然會(huì)導(dǎo)致排放量增加，因?yàn)殡娋W(wǎng)系統(tǒng)會(huì)做出反應(yīng)。

“這可能意味著我們需要部署更多的可再生能源，以填補(bǔ)核能留下的空白，核能本質(zhì)上是一種零排放能源，”塞林補(bǔ)充道?！胺駝t，我們將降低空氣質(zhì)量，我們不一定指望。

這項(xiàng)研究得到了美國(guó)環(huán)境保護(hù)署的部分支持。