嘉宾简介：BRGM 副局长 Christophe Poinssot
原文标题：技术颠覆 “我们有理由保持合理的乐观”
本文采访了法国地质与矿业研究局（BRGM）副局长兼科学总监、前法国原子能委员会（CEA）成员、法国国家技术科学院（Académie des technologies）院士 Christophe Poinssot。
他在中法核能与能源合作中扮演了重要角色，曾担任 CEA（法国原子能与替代能源委员会）驻华总代表（2020 年），多次参与两国间的学术交流与合作项目。长期代表法国参与国际核能事务。
采访人：Éric Leser。文章发表于《转型与能源》杂志第 24 期。
核聚变与太空太阳能：如何评估颠覆性技术
Q：在人类获取丰富的无碳能源方面，有许多途径和项目可以改变游戏规则。今天的问题是确定哪些是死胡同，哪些是真正有潜力。
我们可以将它们分为两类：
一类是潜力巨大但前景非常不确定的（太空太阳能、核聚变、深层地热能、地质或天然氢），另一类是人们对其了解较多、技术更先进但实际影响似乎更有限的（快中子核能、大气碳捕获、合成燃料）。
我们如何建立概率和潜力的等级？
A：如果我们要对可能在能源领域带来突破的技术进行分类，确实需要考虑几个标准。我们必须考虑它们可能产生的影响以及开发它们所需的时间。
我们有理由保持相当乐观的态度。
我相信我们可以很快放下太空太阳能。我们知道如何在太空部署风帆，但将电力带回地球仍然是科幻小说。我们今天还没有这项技术，甚至连规划也没有。
对于核聚变来说，情况截然不同。坦率地说，问题在于我们回收的能量是否比注入的能量更多，因为形成等离子体并达到极高的温度和压力需要大量的能量。
我们还没有证明这一点，但我们距离实现这一目标并不遥远，无论是在卡达拉舍正在建造的ITER的相当大规模上，还是在日本、中国或美国等国家建造的更具创新性和规模更小的装置上。
我们正处于关键时刻；要么成功，要么失败。
如果我们确认了它的可行性，我们将进入一个全新的世界。当然，我们仍需数十年的开发时间，因为这些技术极其复杂，但它们将在本世纪末投入使用。
但需要注意的是，障碍依然重重。核反应必须得到控制和维持，并使用锂来生产氚。这是一个尚未被完全探索的全新世界。
快中子反应堆与核废料处理
Q：有一种更传统、经验更丰富、测试更充分的核电系统：第四代反应堆、快中子反应堆和增殖反应堆。我们可以更快地使用这些技术。
A：我们面临的技术可能具有革命性，能够显著改变核电格局，并且可以在更短的时间内部署。第四代反应堆并非空想。快中子反应堆过去存在，现在仍然存在。
当然，这项技术需要测试和改进。但它仍然是一个颠覆性的技术，因为你可以将相同数量的铀的回收效率提高两个数量级。这使得像法国这样长期参与核电的国家能够利用现有的贫铀储备，否则这些储备将无法利用。
更详细地说，当前的反应堆只使用铀的一种同位素——铀235。为了运行它们，必须将天然铀浓缩为铀235。因此，浓缩铀一方面制造燃料，另一方面获得贫铀，其中铀235的含量较少。
我们拥有相当数量的贫铀。它们已经从地下开采并纯化。这些可用的材料目前储存在金属桶中，可以简单地重复使用。
我们还拥有大量的钚，而快中子反应堆需要贫铀和钚才能运行。有了增殖反应堆，我们可以生产出比消耗更多的钚，但不需要生产裂变材料。我们的想法是采用同生反应，利用钚储备。
利用这些可用资源，你可以生产电力，持续很长时间……甚至长达一千年！这种资源不再是有限的，而且具有极其有益的影响。当你审视当今核能对环境的影响时，它就是我们所说的循环前端，即开采、净化和浓缩。
不再需要铀矿，不再需要从第三国进口任何天然材料，这还有另一个好处。想要发展核武器的国家可以通过浓缩来实现。如果建造快中子反应堆，就不再需要浓缩。
Q：快中子对现有的核废料库存也有积极的影响。
A：使用这种类型的反应堆，你可以焚烧或转化部分废料。这些被称为次轻元素，是门捷列夫元素周期表中最重的化学元素。这降低了废料的毒性和寿命。
然而，仍然会有一些废料。它并不能完全消除废料，但可以降低其毒性。值得注意的是，处理寿命为几十万年的废物和处理寿命为几千年的废物仍然是两码事。这让废物处理重新回到了人类历史，而在其他方面，我们正处于地质历史的长河中。
- 我们正在解决主权问题
- 我们正在解决脱碳问题
- 我们正在解决环境足迹问题
- 我们正在解决废物问题
最后，看看所有核能初创企业，你会发现有一半正在研发这些技术。因此，我们可以清楚地看到，无论如何，全球都在朝着快中子技术发展。
这项技术已经可用，只要有政治意愿，就可以很快部署。要做到这一点，有两个关键要素。
第一：掌握快中子反应堆。法国的凤凰号和超级凤凰号已经做到了这一点。
第二：掌握燃料回收技术。事实上，法国是目前唯一掌握这项技术的国家。这就是我们每天在拉阿格工厂做的事情。如果法国真有政治意愿去追求它，这很可能是法国手中的一张王牌。我只是对这一点有保留意见。
天然氢（地质氢）：值得投资的新领域
Q：在不久的将来可能实现的技术中，我们能把天然氢（或地质氢）纳入其中吗？
A：地下氢的存在并非偶然发现。岩石，尤其是富铁岩石，在高温高压下加热时会自然释放出氢气。它们与水发生反应，吸收氧气，然后释放氢气。
这些反应早已为人所知。真正的问题，也是我们目前尚无答案的，就是：
地下是否存在氢气浓度足够高、值得开采的地方？
是否存在某种能够快速更新的氢气流，以至于一旦开采，时间不会非常有限？
我们还没有发现真正的氢矿床。
我们只发现了少量的氢气，它足以照亮像马里那个村庄，或者足以引发像塞尔维亚这样的爆炸。据我所知，我们还没有找到像天然气那样拥有可供工业开采的大型储量的地方。
因此，迫切需要研究这个问题。我们一致认为，我们将拥有一种极具吸引力的无碳能源。不再需要制造氢气就可以改变很多事情。
正如法国技术学院在最近的一份报告中所建议的那样，天然氢确实是一个具有颠覆性潜力的领域，值得投资。
现在，有了地质氢的替代方案。我称之为辅助天然氢。
包括奥尔良在内的研究团队正在努力加速地质条件优越的地区，而不是让岩石以地质时间的速度转变。你可以将一定数量的物质注入矿井，以加速氢气的“自然”生成。例如，我们可以设想注入水，因为水会发生反应。
地热能：从浅层到深层
Q：我们可以转向另一种地下资源：地热能。我们挖得越深，拥有的就越多。有些初创公司设想从 8～10 公里深，甚至更深的地下，就能回收大量地热能，获得可观的能量。您觉得这可能吗？
A：在谈论地热能之前，我想先谈谈地表或中深度地热能，它们也能带来巨大的改变。
法国是地热能利用率最高的国家之一，尤其是在巴黎盆地地区，但我们在集体认知上存在偏见，倾向于将其视为电力。然而，地热能的很大一部分用途是供热，首先是建筑供暖。我们真的需要拓展这方面的讨论。
以潜在的个人地表地热能为例。你在花园里挖一个深度不到 100 米的洞。你需要一平方米的土地，在其中放置一个完全封闭的U形管。传热流体在管内循环，然后连接到热泵。它可以覆盖全国90%的地区。
你的室外环境全年温度保持在 12 摄氏度。无论寒冷还是极寒，您的能耗都是一样的。您处在一个热泵效率极高的温度范围内。
因此，您的热泵不再存在效率问题，并且您的电力消耗减少了大约一半。在热浪或极寒天气期间，您的电力消耗不再出现峰值。
次日早上即可使用，生产潜力约为 100 TWh。这将使我们能够通过完全无碳、完全独立、本地化和可再生的技术完全取代天然气供暖。这些探头的使用寿命至少为 100 年，井也是如此。
然后是您提到的深度超过 2～3 公里的地热能，用于建设供热管网。今天的挑战是将其扩展到其他地区，因为我们在巴黎盆地已经做了很多。但在阿基坦盆地，尽管我们拥有同样的潜力，但我们几乎没有。
在艾克斯-马赛周围的阿克盆地，我们几乎没有任何潜力可挖。这主要取决于资金和投资。
关于深层地热能，我们必须将地热热水开采原理与我们目前掌握的石油和天然气技术相结合。这既适用于地震研究，也适用于水平定向钻井。
与其从自然环境中取水，不如钻一个U形井并完全埋入井内，这样可以消除与地质环境的所有相互作用以及风险，尤其是地震。
我们可以像这样加热水，将其注入井内，并以蒸汽的形式通过涡轮机。即使深度不超过 10 公里，这也能带来巨大的改变。
如果我们在温度梯度较大的地区深入 3～4 公里，那里已经有足够的热量来建造设备。合适的地区是那些存在火山活动或地壳变薄的地区，例如莱茵海沟。
然而，您应该知道，钻得越深，就越复杂，设备变形剧烈。一直以来，超深钻探仅用于研究目的。
碳捕获与储存（CCS）
Q：我们来谈谈工业过程中的二氧化碳捕获和储存，以及更复杂、更不确定的大气中的二氧化碳捕获和储存。
A：关于捕获方面，二氧化碳越稀释，就越复杂，耗时也越长。显然，直接从工业排放口捕获二氧化碳比从大气中捕获更容易。
目前，我们考虑的主要应用是捕获工业过程中的二氧化碳。我们处理的不是过去历史排放的二氧化碳，而是新增排放。我想借此机会提醒您，这些技术只适用于我们称之为不可减排的排放。
也就是说，无论我们做什么，都无法消除这些排放，因为生产过程本身就会释放二氧化碳，通常来自水泥厂。这绝不能成为我们力所能及，却不努力实现脱碳的借口。
关于储存方面，主要有两种储存类型。
一种是将其储存在枯竭的油气储层中，即旧的碳氢化合物储层中。天然气或石油开采完毕后，用拟液态的超临界二氧化碳替代。
这种方法可以储存非常大量的二氧化碳，但只能在曾经存在过沉积物的地方进行，因此储存量有限。
另一种解决方案是储存在含水层中，也就是说，在地下水位中，即使这个术语并不完全准确。
它们有 3～4 公里深。它必须足够深，这样它们才不会成为我们未来可能想要使用的地下水位，而必然是咸水位。必须有足够的压力才能将足够的气体溶解在水中。
二氧化碳的自然演化是，如果你以气体形式注入，它会逐渐溶解，溶于水中，因为水会逐渐饱和场地。即使你以气体形式将其储存在枯竭的储层中，它也会逐渐溶解在渗入场地的水中。
潜在的，在很长一段时间内——我们说的是地质时间——它会以矿物的形式重新沉淀，因为许多矿物的结构中都含有碳。储存在含水层中的优势在于你已经完成了第一阶段；你已经溶解在水中了。
所以，就风险而言，你在任何地方都不会有气泡；没有任何气体可以逸出。它不可能进入大气层。
Q：无论如何，二氧化碳本身不会对人体健康造成危害。
A：即使某个地方发生二氧化碳泄漏，它也会扩散。
Q：话虽如此，社会接受度（即公众对风险的理解）是一个严峻的问题。需要开展大量的教育工作。
A：公众对地下环境知之甚少，学校也很少教授这方面的知识。许多迷思和误解仍然存在，导致人们对风险的想象和认知与现实完全脱节。地下环境的重要性也被误解了。
我们讨论过地能和储能，但我们必须认识到，为了支持可再生能源的发展，我们需要大量的金属，因此也需要大量的矿山。
社会学家所说的地下政治化，即将其纳入公共辩论，是一个至关重要的问题。否则，一旦我们想在地下有所作为，就会遇到障碍。
Q：我们需要讨论从大气中捕获二氧化碳，这与工业生产过程中的二氧化碳捕获截然不同。目前有一些有限的实验正在进行中。现在，这可能是一场革命。
理论上，我们可以减少大气中的二氧化碳含量。但这非常昂贵，技术不成熟，而且需要大量的能源。
A：我认为只有被动过程才有意义。如果它需要搅动天文数字般的空气，那就变得难以承受。另一方面，我们可以利用与大气中的二氧化碳发生反应的材料来制造被动装置。这不可避免地会很慢，但如果我们设想能够将它们放置在空气流通相当快的地方，这将是非常有用的。在我看来，这项技术仍将处于边缘地位。
地球工程：亟待全球监管
Q：最后，还有一个纯粹的乌托邦或反乌托邦的问题，这取决于你的观点。那就是地球工程。
改造大气层、海洋，或在太空安装遮阳装置，以减少到达地球的太阳辐射，或“自然地”吸收更多二氧化碳。
这让你担心吗？或者你认为我们可能别无选择？
A：我认为迫切需要就这个问题建立全球监管机制，因为无论是全球海洋还是大气层，我们只有一个，我们共同拥有。
我们知道各国正在为这些问题投入巨资。重要的是，不要让某个国家或某个国家部署显著影响到所有人的解决方案。
目前，这在我看来极其危险。我们还远未理解和掌握整个地球系统，而地球系统本身就极其复杂。
所有层级都是相互关联的：生物圈、大气层和岩石圈。小心，魔法师的学徒们。
IPCC（联合国政府间气候变化专门委员会）成立于 1988 年。
但 40 年过去了，我们还远远没有理解所有的事情。