在科学技术革命条件下,预见并考虑到科学思想物化可能引起的一切后果,对任何一种新技术手段的发展,都具有非常重大的意义。对科技革命的生态后果,近几年来进行了极广泛的讨论。维尔纳茨基院士说得很对,人正在成为最大的地质力量,也可以说是正在成为最大的生态力量。因此,愈来愈强烈地感觉到需要有科学根据的、真正合理的自然资源的利用,以及人与居住环境的相互关系。不但如此,对科技进步需要有生态学的明确方针,也日益显得突出了。
在不太久以前,还有大量未被利用的条件以及为社会发展而似乎取之不尽的资源。过去对科技进步在生态学和其他方面的各种限制规定不多,因为这些问题无论如何不会使人类感到不安。但是,今天我们生活在人烟稠密的星球上,并且有些地区人口已经过多。对实现科技进步的常规办法已不适应新情况了。我们对环境的态度,迫切需要作根本改变。
但是为什么目前恰恰对动力生态学领域最为关心和不安呢?对此是有充分理由的。我们来分析一下其中主要的理由。
我们首先要指出一种情况,各种工业生产中能量生产的作用在颇大程度上影响到环境。这特别涉及到使用最广泛、最方便和舒适的一种能——电能,电能在能量生产总平衡中的比重相当大,在工业发达国家中约占25%。这一数字还在不断增加,因为由于上面提到的电能的各种优点,几乎在生产和人类生活的一切领域中,电气化程度正在不断提高。
但是电能生产的热力学实质是:如果不向周围环境排放颇多的热,电能生产原则上就不可能进行。这种热实际上是能量生产不可避免的和特殊的“废物”。热力学规律就是这样的:每获得一个单位的有效能量,就要向周围环境排放出2 ~ 3个单位的热能。所以,电能生产本身不可能是无废物的。
工业上开发新的和实际上取之不尽的能源种类,如核反应和热核反应,也改变不了这种情况。现在的原子能发电站和未来的热核电站,其实也是热电站。不过是热电站锅炉的炉膛(热源)由核反应堆或热核反应堆代替罢了。这就是说,蒸汽透平方法(目前主要是利用这种方法,而在可预见的将来也不会改变)使热转换成电能所固有的一切缺点是始终存在的。尽管由于燃烧有机燃料所引起的一些缺点(例如灰燃和有害气体的散出)正在消除,然而新的缺点又出现了。要消除这些缺点,或者使其影响减少到最低限度,就需要作较大的努力,花可观的费用和时间。
到七十年代中期,世界各主要工业国出现的燃料 - 动力情势,终于使人们明确:要进一步增加发电能力,必然要建造原子能发电站。现在世界上有近50个国家在使用、兴建或计划兴建原子能发电站。甚至有些石油输出国也在兴建原子能发电站。可以预料,在世界各种电站的燃料平衡结构中,核燃料的比重到2000年时将占45%,而到2020年时将占60%。现在许多国家和地区,发电能力的进一步增长已经基本上靠建造原子能发电站。
这一切表明,由于扩大能量生产造成对环境的不良影响正在增长,核动力技术将承担主要“责任”。
现时在动力工程建设时,通常力求使能源接近其消费地,这在经济上证明是正确的。换句话说,建造热电站似乎应当分散。对原子能发电站说来,今天这个原则更加是经济上证明正确的,因为原子能发电站由于核燃料的电能耗量很高,但特点是燃料的运输费用极小。非常重要的是,迄今为止拥有的发电能力规模,可能已不适合于环境生态学的负载。
我们已经说过,现在我们的原子能发电站实际上全都建在欧洲部分,伏尔加 - 波罗的海运河西面。但是这个地区是什么样的地方呢?苏联大约有2/3的居民住在这里,所以人口密度很高;工农业产品的主要生产都在这里进行,这里有农业上的高产田。同时,这是一个大规模和迅速发展的旅游区,有很多的劳动人民休养所和自然保护区,以及有重大历史意义的和观赏的珍品。这个地区的环境愈来愈被认为是居住的环境,而不是自然资源的产地。
很明显,在这个地区扩大配置核动力能力的需要和条件产生一定的并且日益增长的矛盾。可以认为,在目前社会对能量的需求迅速增长的情况下,现行的分散配置原子能发电站的原则将使得该地区“生态荷量”耗尽。
对动力技术说来,地区的生态荷量决定于按环境影响程度可容许配置于该地的动力能力的规模。尽管数量上不一致,生态荷量可能是有限的。一方面,有可能增加生态荷量,例如用补充防护措施的办法(净化烟气和其他排出物)或是改善技术操作过程(如提高热能转换成电能的效率)。但是另一方面,生态荷量的有限性是由热排出物的不可避免性决定的,是由废物的积聚量和补充防护措施对能量生产经济效率的不良影响决定的。
“生态价值”究竟怎么样?我们已不得不对电能迅速增长的需求付出相当代价,而主要的是势必付出更大的代价,如果我们仍将保持发电能力布局的传统原则。在这样的情况下,涡轮机冷凝器排出的热水对地区环境的影响日益增加,大块宝贵的土地划归电站作冷却池用,大量消耗这一地区愈来愈缺乏的水力资源,这都是不可避免的。
苏联在节约水力资源方面的情况不怎么好。到1980年时热电站和原子能发电站一年的总需水量,约将达到200立方公里,占整个国民经济各部门需水量的35%。同时在欧洲部分,根据电站的排热情况,蒸发而无偿损失的水每年已为2立方公里以上。根据本世纪末时核动力技术的发展规模,这个地区无偿损失的水至少将增加1倍,这就相等于像第聂伯河这样大河的平均年水量。很自然,这样大的损失会引起生态破坏和经济上极重的负担。
为原子能发电站选择场地和供水已成为迫切的问题,特别是莫斯科以南的地区。原子能发电站的能力集中在一个场地的条件是受限制的。这就与加快采用核动力能力的要求,与增加原子能发电站机组的单位功率而提高了的技术条件(这都是由于经济上的原因所必需的)发生矛盾。
产生放射性是核动力技术特具的因素,制止放射性扩散是保证核动力设施正常工作亟待要办的事。核动力工程的放射性残物,与燃烧有机燃料为基础的动力工程相比较,具有许多特点。首先,这是潜在的、起初即使在辐照剂量很高时未为人所感觉得到的影响。其次,在核反应堆工作时形成的残物放射总量很高。同时核反应堆残物的体积和总量较之一般动力工程的废物要少许多倍。这就便于解决保护环境和防止对人的健康产生有害影响的问题。
原子能发电站分散布局,有许多客观困难和经济上的缺点。在开始建设时,每个新场地上需要对一些辅助设施和非生产性设施花相当大的基本建设投资。这些费用的大小主要取决于当地的条件,这就需要为每个电站单独设计。这也造成额外的支出和时间的损失。
说明核动力生产在分散布局时的这些缺点,当然绝不意味着想使广泛建设原子能发电站的美好前景和绝对必要性蒙上阴影。要解决最近将来的动力技术课题,利用分散的原子能源无疑在经济上证明是正确的。目前能量消耗中心的配置密度和生产力的大小、功率集中于一个原子能发电站。但核动力技术发展的规模、电力网建设的水平和目前还缺乏运载废核燃料的能力,这一切使苏联欧洲部分的上述地区分散建设原子能发电站的原则在技术上和经济上是可行的,在生态学上是许可的。这里应特别注意“核动力技术现象”坏的方面,并想着重指出,任何一项技术措施的实现,没有并且不可能只是“有益的”方面。
那么,能否有办法呢?一方面,没有核动力技术,发达社会主义的动力基地就不可能进一步建设。另一方面,在不远的将来核动力技术发展的不好方面和后果的增长,无疑至少使某些经济课题甚至社会课题的解决明显的复杂化。
苏联过去实行的和正在实行的一整套传统办法,当然有助于减少动力技术对环境的负载。这些办法基本上可说明动力设施质量的改善和动力装置运行的改进。这里包括提高电站的效率,清除对大气有害的排水或者使其减缩到最低限度,推行循环给水系统和空气冷凝式(干燥的)凝结器冷却系统,净化排水,在排热的基础上大力发展温室设施,等等。
从生态经济和技术经济观点看来,把原子能发电站联合成大规模的核动力综合体(中心)的设想,是最根本的,看来也是最合理的。这为确保核动力的最大辐射安全创造前提和条件。
很重要的是,根据苏联的条件有可能把这些动力综合体配置在人口密度较小的、土地资源不甚缺乏和不太有价值的、水力资源有充分保障的地区,同时离开已形成的并有发展前途的电能消耗中心不太远(距离1500-3000公里)。苏联欧洲部分的北方和东北就属于这样的地区。
当然,动力综合体的构想不能认为是可以完全解决核动力技术的一切生态经济问题,不能避免继续对一部分原子能源用传统办法布局的必要性。弄清楚在综合体的地区建立如此高度集中的发电能力的可能性,弄清楚集中本身的极限,是一个重大的问题。为这种综合体选择场地,同时要符合发电能力布局的条件,又要适合于埋藏放射性残物的特殊条件,这个任务是复杂的。
但是初步的经济评估表明,考虑到上面所提到的额外功用,注意可能存在的缺点,建造大型核动力综合体的条件看来可以认为是有利的。
应当指出,动力综合体的设想目前当然不能认为是未来发展核动力技术的唯一途径。要弄清楚这一点可能需要长期而复杂的研究和核算,这将会改变我们今天的认识。
但是上面所谈说明,目前存在着各种想法,都势必要考虑到复杂的核动力设施今后的组织和合理化途径。这些想法证明,还有相当大的可能性来增加能量生产的效率。
但是我们如果考虑到动力技术的未来,那么在谈到提高能量生产效率的途径时,就不可能不涉及事物的另一面——能量消耗的效率问题应该说,社会正愈来愈面临着这个日益复杂和多方面的问题。在1973 ~ 1974年后,即从西方国家的动力困难急剧增长时起,这个问题特别受到注意(这些困难获得了“动力危机”的名称,虽然术语本身未能完全确切地反映事情的实质)。
开发新能源的原因和动机是人所共知的,而这些原因和动机与钱的结算无关,我们要再说一遍,虽然事情的经济方面通常是决定性的。另一件事也是重要的:可以肯定地说,任何一种能源决不会给有用能量的廉价生产带来革命,最可能的倒是将付出更昂贵的代价。特别是把现代的动力生产看成是统一的和复杂的生态经济制度在起作用,而不是根据现行的远非完善的动力生产的经济指标和经济效果的计算方法。
就人类理智的可能性这一点来说,远不是无限的,而不应当把过高的希望寄托于美好的动力未来。可以肯定地说,一切廉价的易为大众享受的动力资源,或是不久即将耗尽,或是正在被大力消耗着。能获得工业利用的任何别的能源,即使有较完善的动力工艺,如果从全面的观点来评价,无疑也将伴随着大量的物质消耗和智力消耗。经济规律是大家都知道的:舒适的程度愈高,花钱也愈多。电能(这个现代文明的普遍产物)的生产和消费关系也是如此:为生产一种使用非常方便和舒适的能,我们要付出相当昂贵的和不断增高的生态经济方面的代价。
所以,现在许多国家都在实行和研究抑制能量需求的办法,这不是没有原因的。出现了放慢动力生产增长速度的趋势。现在流行着一种所谓按人口计算能量生产“零增长”的主张。近几年来许多工业发达国家中能量生产的增长率降低了。以预测材料为依据的估计,已不止一次地提出要进一步降低增长率。甚至可以预料,在不太远的将来,动力增长情况将成为稳定的或类似稳定的动力状态。
动力生产规模的稳定,当然并不是说动力装备程度继续增长的可能性不存在了,而是说人的福利将不能继续得到提高。
如果展望一下未来,看来首先在技术手段方面,最有可能发生变化,这些手段的发挥作用与液体燃料和天然气的使用有关。常有这样的一种意见,认为科学和技术将能够牢固地保持住我们目前的能量消费习惯或出现的趋势,这是不能同意的。
譬如拿高速交通工具来说,这简直是能量的贪吃者。例如超音速航空运输的适当性,从全面的观点来看是否应受到怀疑呢?尤其是这种速度以极大的代价换来的,因为研制和掌握福应的技术手段要好多年和花巨大的费用,并且以后这种手段在商业上使用时将大量消耗稀缺的燃料。
从“动力的”角度看来,了解我们的需要、习惯和行为的必要性已经出现,并将不断地增长。在这里,问题不能局限于能量和动力资源在生产上和日常生活中的尽量节约,不能局限于与动力不节约的各种因素进行坚决斗争,这无疑是重要的和必需的。看来问题可能是国家的某种动力政策,即制订一套基本上用来提高动力消费效率的办法。这里甚至也包括保护和利用动力资源的、抑制某些国民经济部门对能量需求的立法措施。从这个观点上看来,措施之一可能是不应该去鼓励一些电气用具和电动小玩物的生产,这些东西正摆满着商店的货架,如果没有这些东西也完全行。
[Буòущее нαукu,12卷]