阿尔文•温伯格在橡树岭国家实验室熔盐堆实验装置运行记录仪上做注释

    中国极力推动钍背后的人道主义.

    全世界都注意到，去年11月四个顶级气候科学家发布公开信，力促扩大安全核能以防气候变化。但很少有人知道，40多年前，然后10年前，詹姆斯•汉森在国会前的高调证言，美国的主要核工程师之一曾大胆地说全球暖化的前景正在逼近。阿尔文•温伯格在他早期职业生涯的大部分时间奋力争取他的钍燃料、熔盐核反应堆设计，获得的多半是行业懊恼；当被政府抛弃时，他开始广泛主张把核作为给能源饥饿的世界提供丰富电力的方法，并要美国放弃对化石燃料的依赖。40年过去了，担心气候变化的新一代工程师重新发现了温伯格和他的设计。以至于中国政府在新型熔盐项目投资3.50亿美元，表明温伯格对核电广泛发展的影响是多么重大。

有个59岁的物理学家有点恐慌。地球变得更热了，但华盛顿似乎没人关心。核电，这个唯一现实的、生产大量电力而碳排放量很少的方法，才是解决办法。核电成本在上升，煤炭游说议员的权力仿佛胜过了环境问题和理性。

他开始写文章。最初在《科学》杂志上发表。这就是所谓“人类能源生产的全球效应”。接着他与人合著文章评估，如果美国抛弃核会有什么后果。“在下个世纪最初几十年内能源需求持续增加大气中二氧化碳的浓度到不同水平，即使是能源低增长愿景，严肃地担心也是正当的。”

问题是时间紧迫。此人写道，“能源供给系统的惯性效应很明显，现在就核/非核问题做出决定”，“多年后的未来才展示出影响。”换句话说，后代依赖我们今天做出的能源决策。

这个物理学家转向国会大厦寻求支持者。“我在华盛顿从这个办公室到那个办公室，手中拿着二氧化碳积累的曲线，”他回忆说。“我提醒他们，核能频于枯萎。必须做出决策。我几乎在大声呼叫。”

那是1974年，此人就是阿尔文•温伯格博士。一个曼哈顿工程的老兵，橡树岭国家实验室主任。温伯格创建了个新型核能原型堆，不会熔毁，也不能造核武器。

现在的核反应堆绝大部分用普通水冷却，温伯格发明了一种极其新型的熔盐冷却的反应堆。三里岛和福岛核反应堆失去冷却剂后堆芯熔毁了。相比之下，温伯格的反应堆不会熔毁，因为燃料就是熔融的，而且熔解在熔盐冷却剂内。

如果你想了解为什么用钍和熔盐冷却的核能系统唤起美国科学家和工程师们的激情，中国政府为何最近在新型熔盐项目上投资3.50亿美元，那么就必须了解阿尔文温伯格的生活与时代。

(一)

阿尔文•温伯格1915年出生于美国芝加哥，1939年在芝加哥大学取得物理博士学位。他的硕士论文涉及CO₂红外吸收谱，预示他后来警告全球暖化的努力。在芝加哥大学冶金实验室，他接触到物理学家爱德华•泰勒（Edward Teller）、西拉德（Leo Szilard）以及诺贝尔奖得主亚瑟•康普顿（Arthur Compton）、尤金•维格纳（Eugene Wigner）和恩里科•费米（Enrico Fermi）。稍后他帮助制造原子弹。在1944年的便笺中，他提出了利用核能发电的概念，“…或许有可能在压力下运转这样一个系统并获得高压蒸汽，能用来发电。”

战后的1945年，温伯格到橡树岭国家实验室（ORNL）工作。在这儿他说服海军上将海曼•理科弗（Hyman Rickover）水冷堆最适合用于潜艇。这是他心理矛盾的成就，大致因此导致民用核反应堆利用水作冷却剂。他曾不满地写道，“因此诞生了压水堆，不是用于商业核电厂，不是因为它便宜或者比其他反应堆天生地安全，而是因为它紧凑而简单，适宜于海军推进器。”

空军指定他制造核动力飞机。给喷气发动机提供动力要求860℃的高温，这比水冷堆达到温度（315℃）高得多。温伯格的团队偶然发现把铀燃料混入锆和钠氟化物熔融混合物的概念。这种稳定的氟化盐不腐蚀不锈钢容器。这是因为在大气压力下，即使温度达到1400°C，盐仍然处于液态，这就不可能因过热导致放射性释放。

实验进行的很顺利。1954年这个飞机反应堆实验装置在860℃高温下以热功率2.5千千瓦运行了100小时。实验证实反应性固有的稳定性，在热交换器的气流改变后，不用控制棒就能自动地调整堆功率。但最终证实，它用于发电比给飞机提供动力更有意义（至今飞机靠煤油提供动力）。

1955年，40岁的温伯格任ORNL主任。1966年，温伯格的橡树岭团队建成铀熔解在熔融的锂和铍氟化物盐内的原型堆，一直运行到1969年。

温伯格非常激动。这样的反应堆能给世界提供无限的能源，并且能保护环境。能为穷人提供电力，用海水生产淡水。而且若用钍而不用铀，我们的燃料永远用不完，因为地球外壳钍这种元素很丰富。

（二）

温伯格比他的同事更专注安全，而且对适用于潜艇设计为基础的反应堆在市场上占据优势感到沮丧。他后来评论说“流行的锅炉压力那么高，人人还杂乱地一窝蜂的往上爬…”（“The boiler band wagon has so much pressure that everyone climbed on it, pell mell,”）

1959年，他创办了《核安全》杂志，还安排橡树岭一百个科学家和工程师从事安全研究。随着核反应堆越来越大，温伯格的实验室表示担心堆芯失冷事故，即类似后来的三里岛和福岛核事故，不是持续的链式反应，而是剩余释热可能突破所有的三道屏障。

上个世纪60年代初期，温伯格和他的同事进行了一系列试验，揭示轻水堆设计存在安全缺陷。对温伯格说来，卓越的安全性极为重要：对于他，利用钍燃料的熔盐堆能提供巨大的利益远在轻水堆设计之上。 作为一种冷却剂，大气压力下熔盐经得起更高的温度，而且降低了加在反应堆容器上的机械应力。作为一种燃料，钍不能用来制造有用的武器；在反应堆内钍能增殖新的铀燃料，就地消耗发出电力。

温伯格的创新扩展到熔盐堆之外。橡树岭的安全研究影响到中国清华大学运行的高温气冷球床堆的创造。美国乔治亚州建造的新型核电厂包含非能动安全特征，西屋公司AP1000高架储水箱可使失去动力停堆后的反应堆冷却三天。巴布考考-威尔科克斯公司的mPower靠电池连续非能动冷却反应堆三天。而美国能源部资助的更小的NuScale反应堆储水箱煮干后，能用空气连续无限期地冷却。

然而，温伯格对安全的痴迷惹恼了某些走错路的同僚。1970年原子能联合委员会主席伙同参议员霍华德•贝克（Howard Baker）和埃德蒙•缪斯开（Edmund Muskie）凌辱温伯格在橡树岭创建国家环境实验室的努力。温伯格说，赫利菲尔德（Holifield）“不要核实验室受环保人士观点的不良影响”。赫利菲尔德对他说，“阿尔文，如果你担心反应堆安全，那么我认为这或许是你离开核能的时候。”此后不久，温伯格被解雇。六年后，三里岛发生堆芯熔毁事故。

（三）

2013年秋，四个世界级主要气候科学家，包括美国航空航天署科学家詹姆斯汉森，发出致环保人士的公开信，请求他们改变他们对核电的异议，以便挽救气候。此信被视为媒体上的新奇事。环保科学家，因为核电？多么奇怪的事呀！

然而，正是美国最受尊重的科学家之一温伯格博士，几乎在公开信发表前40年，在汉森告诉记者，他的科学同事们应当不再“优柔寡断”并承认人类在改变气候前15年，提出要发展核电应对气候改变。

对温伯格和其后的许多人而言，气候和能源是一枚硬币的两面。一段时间后，到1974年作为美国能源研究与发展办公室主任，温伯格受托在橡树岭联合大学创立与能源未来有关的能源分析研究所（IEA）。IEA创立了流行的投资能源回报率（EROI）分析概念。

1976年温伯格曾在IEA预言“…大气浓度375-390ppm很可能是阈值的范围，在此范围内气候改变的CO₂效应可与气候自然波动分开…大气中CO₂大量增加的后果使人们更加审慎，在大规模利用化石燃料方面要小心行事。”

温伯格的能源观点与反核的绿党持有的观点形成鲜明对比，后者认为世界各地的穷人不应得到便宜、可靠的电力。斯坦福大学教授保罗•埃尔利希（Paul Ehrlich）1975年写的“名言”是：“给予社会便宜、丰富的能源相当于给白痴儿童一挺机关枪。”温伯格猛烈抨击这个对立面：低能源社会不会更自由，“或许比高能源社会遭受更多的空气、水和城市环境污染。”要更多的能源，不是更少。能源是幸福的核心。

关心气候变化的新一代的工程师正在重新发现温伯格和他的设计。比尔盖茨的公司泰拉能源（TerraPower）正在研究熔盐堆。MIT的工程师莱斯利•德万与人联合创立了应用MSR设计的转变核能公司（Transatomic Power）。以前的美国航空航天署（NASA）雇员柯克•索伦森（Kirk Sorensen）在互联网上出版了橡树岭的原始R&D文件，开办了氟锂铍能源公司（Flibe Energy）。

熔盐堆技术唤起全球的关注。原先反核的环保人士布拉若尼•沃辛顿男爵夫人（Baroness Bryony）帮助创立了以伦敦为基地的温伯格基金会（Weinberg Foundation），“重新促进最初由温伯格设计、建造和证实的MSR的研究、开发和部署…以便与气候变化搏斗。”而我2012年在《美国科学家》杂志上写的文章鼓舞中国科学院去年宣布同意投入3.50亿美元开发熔盐堆项目。

从气候科学家的公开信开始，数量日益增多的环保人士呼吁发展核电，数量日益增多的慈善家如比尔·盖茨和保罗·艾伦正在投资“下一代”核能，本来目的明确的核科学家和工程师们的利他主义最终想到重新定义核电。物理学教授和温伯格的同事亚历山大•祖科尔（Alexander Zucker）说，“使他成为‘独一无二’人物的，就是他对人类福祉的深刻关注。他从未停止对此的思考。”

本文作者：罗伯特•哈格雷夫斯（Robert Hargraves），《钍：比煤炭更便宜的能源》的作者。与拉尔夫（Ralph Moir）合著，他曾为美国物理学会论坛写了物理与社会方面的文章：液态燃料核反应堆（2012年）和美国科学家：液态氟化物钍堆（2010年7月）。

 杜铭海全文译自：Robert Hargraves, The Passion of Alvin Weinberg, The Breakthrough Institute, February 5, 2014