核能是一种零碳能源，提供了全球10%的电力。
随着世界向清洁能源转型，核能可以抵消风能和太阳能固有的间歇性，但仍需要创新。
欧洲核子研究中心（CERN）研发的一种新型反应堆，可能有助于克服与核电相关的主要障碍。
我们的星球需要一个能够可持续地提供可靠、不间断电力供应的新能源系统。在当今可用的能源技术中，核能的温室气体排放量最低，在考虑整个电厂生命周期时，每千瓦时仅排放15克二氧化碳当量。
根据国际能源署（IEA）的数据，1970年至2013年间，低碳能源的使用使我们避免了163吉吨的二氧化碳排放。核电贡献了41%，而太阳能和风能占6%。在发电技术的综合生命周期中，核能是温室气体排放最低的能源之一，如众多独立分析所示。
如今，核电厂提供了全球10%的电力，且全部为无碳电力——这几乎是太阳能和风能合计贡献的两倍。为实现《联合国可持续发展目标》（SDG）的关键能源目标，《巴黎协定》为核能设定了具体目标，即到2050年将现有装机容量翻一番。对核能行业而言，挑战是双重的：一方面要逐步替换达到使用寿命终点的电厂，另一方面要向现有机组中增加新电厂。然而，创新仍是必需的。联合国可持续发展目标（SDG），《巴黎协定》为核能设定了具体目标，即到2050年将现有装机容量翻一番。对核能行业而言，挑战是双重的：一方面要逐步替换达到使用寿命终点的电厂，另一方面要向现有机组中增加新电厂。然而，创新仍是必需的。
能源结构的挑战与成本
脱碳需要切实可行的方案，在2050年前取代目前由化石燃料生产的81%能源。选择合适的能源组合是一个复杂的问题，而聚变发电或碳捕集与封存等在2050年前尚未成熟到足以产生影响的技术，不应被寄予厚望。目前可采用的低碳技术包括风能、太阳能、水电和核能。排除、限制或禁止其中任何一种技术都会削弱成本控制并延缓减排进程。但增长的可能性极为有限。
太阳能和风能的技术进步无法克服其间歇性，也无法突破限制其效率的物理定律。利用储能系统缓解风能和太阳能的间歇性不太可能实现；预计在不久的将来，只有少量具有成本效益的电力存储能够以合理成本提供。最有前景的电池基于锂、钴和镁等金属，但这些金属的开采耗能巨大，且其储量无法满足理论上的全球需求。
核电对能源转型的贡献在于，其能够跟随并承担可再生能源间歇性所产生的系统成本。核电基荷能够实现“负荷跟踪”，随季节、日间及小时级的需求变化而迅速调整，从而确保供需之间的持续平衡。随着可再生能源在市场中的渗透率越高，这些要求将变得越发重要。
核能怀疑论者指出其成本问题：核电厂存在大量成本和工期超支的案例，而且风能和太阳能的成本确实在持续下降。但若综合考虑所有因素，并衡量某一技术的市场渗透水平，成本分析会呈现出截然不同的结果。发电厂并非孤立存在，它们通过电网以及周边的经济、社会和自然环境与彼此及其用户相互作用。因此，总成本评估不仅应包括资本成本，还应包括并网、扩建和加固的成本、间歇性带来的技术与财务成本、供应安全的成本及其影响，以及当地和全球的环境影响。
多个国家已开展一项分析，以量化在包括核能、太阳能和风能在内的能源组合中，可再生能源渗透水平对这些成本的影响。将可变可再生能源提升至占电力总供应量的10%，将使每兆瓦时成本增加5%至50%，具体取决于国家；而满足30%的需求则可能使成本增加16%至180%。国家间的差异比技术间的差异更为重要。下图展示了英国与美国两个不同市场之间的比较：
电力成本的上升与可再生能源占比增加相关，其原因在于更高的投资成本、平衡与充裕性成本，以及输电和配电的额外费用。平衡成本是指为确保系统在分钟级别上保持供需平衡所必需的成本，同时需应对供需的不确定性。充裕性成本是指在任何时候满足需求所产生的成本，需考虑供需波动。这些是在疫情期间为医院供电所需的成本——即使在阴天或无风的日子也是如此。
目前，在存在可调度技术的国家，这些成本为零；但在引入可再生能源的同时淘汰旧的可调度容量，并新增可调度容量以便在可变可再生能源不可用时发电，则会产生可观的充裕性成本。大量可变可再生能源的整合是一个复杂问题，会影响电力系统的结构、融资和运行模式。在大多数经合组织国家，风能和太阳能发电无论市场价格如何，每输入电力系统一兆瓦时均可获得固定电价。这种不对称的待遇使可变可再生能源与其对市场价格造成的影响相互隔离。这并非旨在削弱可再生能源，而是要强调：在缺少核能贡献的情况下，能源转型将更为缓慢、成本更高，并面临失败风险。使这些系统成本透明化，对投资者、用户和决策者而言具有重要意义。
核能的未来
许多国家已承诺提高核能发电的占比，以实现《巴黎协定》的目标。然而，政治和经济环境，以及公众缺乏支持，使实现这些宏伟目标的前景极为困难。如上所述，将所有参数纳入考量后，核能成本并非障碍。但废物处理、安全和核扩散仍是阻碍，需加以解决，方能推动该技术的部署。
如今，一些企业正提出一种新的技术路径，即基于粒子加速器与次临界反应堆耦合的另一类型裂变能源生产。这项被称为“加速器驱动系统”的技术，于20世纪90年代在欧洲核子研究中心率先提出，旨在缩短现有放射性核废料的寿命，并以低于每千瓦时5美分的可承受价格生产无碳能源。该技术更安全、可扩展、可持续，并具有抗核扩散能力。其关键创新在于利用质子加速器产生高强度中子源，从而在堆芯中引发裂变反应。然而，加速器一旦停止，裂变反应也随之停止。堆芯的次临界性意味着其具有内在安全性；切尔诺贝利式的失控事故不可能发生。由于所提议的系统配备了非能动热量导出装置，福岛或三哩岛式的堆芯熔毁事故同样不可能发生。由于该反应使用的是钍基而非铀基燃料，此类电厂产生的废料放射性更低，寿命更短（约500年，而非30万年）。该系统还可利用现有核废料作为燃料，从而减少当前庞大废料库存的数量及其放射性特征。采用钍燃料时，钚的产生量可忽略不计，从而消除了核弹中最常见的关键元素。国际原子能机构表示，钍燃料循环将是“具有内在抗扩散性”。
结论
这项创新但已得到验证的核技术，能够支撑可再生能源的部署，提供稳定、可靠的基荷电力，并助力地球实现《巴黎协定》设定的必要无碳目标。
