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图 5.15 2004年核能的主要生产国和消费国。这8国生产和使用的核能占全世界近3/4。图中标明了每个国家所占全世界核能消费的百分数。发展中国家的核电站很少。
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资料来源：Data from The BP Statistical Review of World Energy, June 2005.
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有些国家比其他国家更依赖核动力。两个欧洲国家——法国和比利时，核动力提供超过65%的电力。不过这仅等于或少于美、加两国电力的20%。有几个国家完全反对核方案。丹麦、意大利、希腊、澳大利亚和新西兰属于此类国家，它们决定保持“无核化”状态，永不建核电站。还有几个国家，包括德国、瑞典和菲律宾，计划逐步停止开发核能直至反应堆被拆除。
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但是，很多国家最近对核动力的兴趣复苏，部分是由于相信核能是减少碳排放和减缓气候变化的最佳途径。在世界范围内，有10个国家的25座反应堆在建设中，另有112座已列入计划或在拟议中。核动力工业位居世界第三（次于美国和法国）的日本，依靠52座核电站生产近1/3的电力，而政府计划要求修建11座新的核电站。在中国，电力需求的迅猛增长和减少对进口石油、天然气以及减少污染严重的燃煤火电站的愿望，促使政府继续修建新的反应堆。其他兴建新的核电站的国家和地区有韩国、中国台湾和俄罗斯，共有6座新核电站在兴建中，另有19座列入计划。③
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美国核动力扩展的情况尚未确定。由于种种原因，自1979年以来尚未安排新的计划（图5.16）。核电站建设、审批和运行的高额费用使它比其他能源更加昂贵。1979年宾夕法尼亚三里岛部分反应堆熔毁和1986年乌克兰核电站爆炸加重了人们对核安全的担心。缺乏安全储存放射性废物的地点也减弱了公众对核能的支持。最后，尤其是2001年9月11日以后，许多人把核电站视为引诱恐怖袭击的目标。
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图 5.16 2005年美国在运营的核电站。103座核电站集中在密西西比河以东，生产全国大约20%的电力。
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资料来源：Data from U.S. Nuclear Regulatory Commission.
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尽管有这些担心，但是美国的核动力可能处在回归的边缘。由于许多旧反应堆的蒸汽发生器被腐蚀，钢铁压力容器变脆而不能安全运转，所以这些反应堆将在若干年内被关闭。有几家公司已经向核管理委员会申请替换其反应堆，或者表明他们想替换反应堆的意图。2005年国会通过的能源法案把几亿美元纳入奖励措施——包括税收抵免、补贴、贷款担保和联邦保险——来鼓励核能生产。
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核聚变
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核聚变不同于把原子裂解的核裂变，核聚变（nuclear fusion）反应是强行把叫作氘和氚的氢原子结合起来形成氦，释放出极其巨大的能量。聚变是使太阳和其他恒星燃烧的过程；也是氢弹的基本原理，氢弹使用的是一种短暂的不受控的热核聚变。
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核聚变比裂变更困难，需要把原子加热到极高的温度，直到原子核发生碰撞而融合。聚变研究者面临的一个技术问题是寻找制造反应堆安全壳的物质，其要能耐受辐射和1亿摄氏度以上的温度。2005年6月，美国、欧盟、俄罗斯、中国、韩国和日本组成的六方联盟，选择法国作为世界第一个大规模核聚变反应堆的地点。“国际热核聚变实验堆计划”（ITER）企图成为一个示范电厂，以此证明核聚变能够被驾驭并成为经济上可行的能源。建设这个电厂至少需要10年。
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如果与核聚变相关的开发问题得以解决，大概能满足全世界数百万年的电力需求。海水是氘原子的来源，1立方千米海水就含有和全世界已知石油储量同样多的潜能。核聚变的拥护者还引证了其他有利之处。聚变的辐射过程是短暂的，废物可以忽略不计。核聚变反应堆不同于核裂变反应堆，它不使用U-235这种紧缺的原料；它也不像传统电站那样排放二氧化碳、二氧化硫或氮氧化物等。
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怀疑主义者指出，尽管进行了50年的研究，科学家还是没有解决控制核聚变以使其释放的能量能被利用的问题。他们坚称聚变电站的成本会异常巨大，而常规方法能供应价廉得多的电力。最后，他们说，聚变能量可能带来我们想象不到的健康与环境问题。
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5.4 可再生能源
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核能提出的种种问题，加上一些有限的化石燃料将要耗竭的威胁，以及希望减少对外国能源的依赖，使许多工业国增加了对可再生能源的兴趣。这类能源的优点之一是无所不在，地球上大部分地区都充满阳光、繁茂的植物、强风，或者大雨；另一优点是容易被利用。无需先进技术就能利用许多可再生能源，这是发展中国家普遍使用这些能源的原因。最普通的可再生能源是植物。
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生物质燃料
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世界上超过一半人依靠木材和其他形式的生物质（biomass）满足对日常能源的需求。生物质燃料（biomass fuel）是指动植物或微生物生产的、能直接燃烧作为热源或转化为液体或气体的任何有机物质。除了木材以外，生物质燃料包括树叶、农作物残茬、泥炭、畜粪，以及其他动植物材料。在埃塞俄比亚和孟加拉国，生物质燃料提供能量消费总量的90%以上；在印度和巴基斯坦，也占40%左右。相反，发达国家从草木和其他有机物质转化而来的能量微不足道。
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生物质能源有两大类：一类为树木、谷物和糖料作物，以及含油植物——如向日葵等；另一类为废料，包括农作物残茬、动物粪便和垃圾。把生物质转化为燃料的方法很多，包括直接焚烧、气化和厌氧消化（anaerobic digestion）等。而且，除了发电以外，还能在转化过程中生产固体（木材和木炭）、液体（油类和酒精）和气体（甲烷和氢气）燃料，以便储存和运输。
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木材
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生物质产生的能量很大一部分来自木材。1850年，美国能源的90%来自木材。虽然目前木材只提供全国各种能源的3%，但是各地区的百分数差别很大，缅因州和佛蒙特州木材燃料就提供两个地区使用能源的15%。在发展中国家，木材是一种关键的能源，用以取暖、烹饪、烧水和照明。对木材的这种依赖造成有些地方森林严重损耗，这是本章后面讨论的主题（见“森林资源”）。
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生物质对能源的第二个贡献是乙醇，它能用各种各样的植物制造。20世纪70年代石油短缺以后，化石燃料贫乏的巴西开始着手开发本国的能源，以减少对进口石油的依赖。巴西所出售的汽油都含有25%用甘蔗制造的乙醇，常规汽车发动机无须改造就能使用这种混合燃料。2003年，“混合燃料”（flex-fuel）④ 汽车在巴西登场。这种汽车的发动机经改造被设计为用汽油、乙醇或二者按任何比例的混合物都能驱动；油箱的体积不大于装雨刷液体的容器。买家被乙醇的低价和全国几乎所有加油站都出售这种燃料的事实所吸引。采用这种汽车和燃油两年后，这种混合动力汽车占巴西新车销售额的一半以上。
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