研究人員估計，如果反應堆退役，填補空白的污染能源可能導致5多人過早死亡。

今天美國近20%的電力來自核電。美國擁有世界上的核艦隊，有92座反應堆分散在全國各地。這些發電廠中的許多已經運行了半個多世紀，并且正在接近其預期壽命的終點。

政策制定者正在辯論是退役老化的反應堆還是加強其結構以繼續生產核能，許多人認為核能是氣候變暖的煤炭，石油和天然氣的低碳替代品。

現在，麻省理工學院的研究人員表示，在權衡核電的未來時，還有另一個因素需要考慮：空氣質量。除了是一種低碳排放源外，核電在產生的空氣污染方面相對清潔。如果沒有核電，空氣污染的模式將如何變化，誰會感受到它的影響？

麻省理工學院的研究小組在今天發表在《自然能源》上的一項新研究中回答了這些問題。他們提出了該國每座核電站都關閉的情景，并考慮了煤炭，天然氣和可再生能源等其他來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，以彌補核電的缺席，空氣污染確實會增加。這本身可能并不奇怪，但該團隊已經對預測進行了數字，估計空氣污染的增加將對健康產生嚴重影響，導致一年內額外5，200例與污染有關的死亡。

然而，如果有更多的可再生能源可用于供應能源網，預計到2030年，空氣污染將減少，盡管不是完全減少。研究小組發現，即使在這種更溫暖的可再生能源情景下，該國某些地區的空氣污染仍然略有增加，導致一年內共有260人死于與污染有關的死亡。

當他們觀察直接受污染增加影響的人口時，他們發現黑人或非裔美國人社區 - 其中不成比例的人住在化石燃料工廠附近 - 經歷了的暴露。

“當你考慮核關閉時，這為環境健康和社會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期氣候影響造成的當地風險，”主要作者Lyssa Freese說，麻省理工學院地球，大氣和行星科學系（EAPS）的研究生。

“在關于保持核電站開放的辯論中，空氣質量并不是討論的重點，”研究作者Noelle Selin補充道，他是麻省理工學院數據，系統和社會研究所（IDSS）和EAPS的教授。“我們發現，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，如核關閉，都會產生重大影響，對某些人來說比其他人更大。

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

今后的逐步淘汰

過去，當核電站關閉時，化石燃料的使用也會隨之增加。1985年，田納西河谷的反應堆關閉導致煤炭使用量激增，而2012年加利福尼亞州一家工廠的關閉導致天然氣增加。在德國，核電幾乎完全被淘汰，燃煤發電初增加以填補空白。

注意到這些趨勢，麻省理工學院的研究小組想知道，如果核電被完全淘汰，美國能源網將如何應對。

“我們想考慮能源網未來的預期變化，”Freese說。“我們知道煤炭使用量正在下降，并且已經有很多工作在研究煤炭對空氣質量的影響。但是沒有人關注過空氣質量和核能，我們也注意到它們正在下降。

在這項新研究中，該團隊使用Jenn開發的能源網調度模型來評估美國能源系統如何應對核電關閉。該模型模擬該國每個發電廠的生產，并連續運行以每小時估計全國64個地區的能源需求。

與實際能源市場的運作方式非常相似，該模型選擇根據成本提高或減少工廠的生產：在任何給定時間生產能源的工廠優先于為電網供電，而不是更昂貴的能源。

該團隊向模型提供了有關每個工廠全年不斷變化的排放和能源成本的可用數據。然后，他們在不同的情景下運行該模型，包括：沒有核電的能源網格，類似于今天的基線網格，包括核電，以及沒有核電的電網，該電網還包含預計到2030年將增加的額外可再生能源。

他們將每個模擬與大氣化學模型相結合，以模擬每個工廠的各種排放如何在全國范圍內傳播，并將這些軌跡疊加到人口密度地圖上。對于污染路徑上的人群，他們根據暴露程度計算了過早死亡的風險。

他們的分析顯示出一個明確的模式：沒有核電，空氣污染總體上會惡化，主要影響東海岸地區，那里的核電站大多集中。在沒有這些工廠的情況下，該團隊觀察到煤炭和天然氣工廠的產量上升，與基線情景相比，全國有5，200人死于污染。

他們還計算出，由于二氧化碳排放量增加對氣候的影響，更多的人也可能過早死亡，因為電網彌補了核電的缺席。二氧化碳的額外流入對氣候的影響可能導致下個世紀新增160萬人死亡。

“如果我們試圖將核電站視為能源系統的一部分，我們需要深思熟慮如何退役核電站，”弗里斯說。“關閉本身沒有直接排放的東西仍然會導致排放量增加，因為電網系統會做出反應。

“這可能意味著我們需要部署更多的可再生能源，以填補核能留下的空白，核能本質上是一種零排放能源，”塞林補充道。“否則，我們將降低空氣質量，我們不一定指望。

這項研究得到了美國環境保護署的部分支持。