正視核電

是在怕什麼?

台灣缺不缺電?

這問題在台灣幾乎已變成政治信仰,立場清晰但答案兩極,科學真相模糊。

然而AI時代倏忽來臨,需要穩定電力支撐,即使已有了綠電,美國財經媒體CNBC仍直接警告,台灣面臨嚴峻電力短缺,恐衝擊全球半導體相關產業。

剛好,或是不巧,就在2024年7/27,台灣核三1號機因執照屆期必須除役。

所以,台灣的電真的夠用嗎?大家又都在問。

聽聽你意見

Q:你認為台灣有缺電問題嗎?

7/4夜間備轉容量僅4.92%、供電橘燈「限電風險增加」,您覺得較合適的解決方案是什麼?

中時新聞網發佈於 2024年7月11日 星期四

核電又成全球焦點

與此同時,全球包括台灣,核電不斷被提起。2024年夏,白宮宣布全力支持開發核電新技術、比爾蓋茲大手筆投資核電廠、7大工業國聯合聲明不再反對核能,就連經歷核災的日本,也加速舊有核電廠的重啟,甚至規劃新核電廠。

怕核電?先搞清2件事

讓我們先搞清楚2件事:核武≠核電、核電關鍵原理,究竟核電可不可怕? 至少應先了解它。

核武器

藉由多塊99%高濃度的可分裂物質(鈾235、鈾233、鈽239),在短時間內碰撞成一大塊,從而引發極快速的巨量連鎖反應,也就是核爆,瞬間可摧毀一切。

核電廠

僅需濃度5%以下的可分裂物質,形成小程度連鎖反應,產生的熱能足夠推動蒸氣渦輪進而發電。

核電關鍵字

核分裂

核電廠發電的基本原理。科學家早就發現,自然界物質的基本組成單位─「原子」有其特性;原子內部構造含原子核與中子等,某些原子核經中子撞擊後,會分裂成兩個原子並釋放出數個中子;這些中子會再去撞擊其它原子核,形成連鎖反應而不斷分裂。因原子核分裂時會放出大量熱能,即為核電廠發電的能量來源。

反應爐

可以想像成是一個「實驗室」。在反應爐中,核分裂速率得以精確控制,釋出適合的能量供人們利用;否則會發生失控連鎖反應,即為核武爆炸瞬間的情況。

反應爐內必須有去雜質的乾淨水。它可同時作為緩衝劑和冷卻劑,一方面可讓核分裂過程中、會「亂跑」的中子減速,以精準撞擊原子核產生能量,另方面讓能量慢速向外釋放,避免輻射污染。

核廢料

核分裂反應中會產生核廢料(放射性廢料)。依放射量強弱及核種半衰期長短,大致分為高階、中階與低階,對環境和生物由高至低不同程度影響。核電廠的核廢料都屬高階核廢料。

主流核電廠有哪些?

壓水式

全球逾6成核電廠皆採壓水式。台灣的核3廠即為壓水式。

沸水式

結構較簡單,但可能造成渦輪機接觸放射物質。

2011年的福島核災,出事的皆為沸水式反應爐。

全球約3成核電廠採沸水式。台灣核1、核2皆為沸水式,核4採「進步沸水式」。

滋生式

可利用現有核電廠廢料做為原材料而持續發電。

反應爐材質易劣化,許多國家最終忍痛廢止。

核電廠都在哪?全球分布圖曝光

核電的疑慮:災害與風險

三大事故

最大問題就是怕輻射嚴重外洩造成核災。國際上對核電災害分為7級。而商用核電廠運轉以來,有3起較重大的輻射外洩事故。

三哩島

反應爐類型:壓水式

事故年份:1979

主因:儀器故障與人為操作問題,反應爐小部分熔毀,輻射蒸氣少量外洩

死亡人數:0人

核災分級:5級,輻射物質有限釋放

車諾比

反應爐類型:石墨排管

事故年份:1986

主因:人為實驗失當,引發火災

死亡人數:56人,其中47名消防員急性輻射死亡;9平民疑甲狀腺癌死亡

核災分級:7級,大量輻射外洩,造成人體健康和環境嚴重影響

福島一廠

反應爐類型:沸水式

事故年份:2011

主因:海嘯沖毀緊急發電機系統,無法補充冷卻水,溫度升高,反應爐熔毀

死亡人數:1人,疑因輻射線暴露致癌

核災分級:7級,大量輻射外洩,造成人體健康和環境嚴重影響

核廢料處理

經過長時間的核反應後,核電廠內核燃料的反應物質(比如鈾235)濃度下降,由原本5%降至0.3%後,因已無效率,燃料就該被抽換。這就是核電廠會產生的「高階核廢料」。

高階核廢料有3階段處理程序

溼式儲存

需先浸泡冷卻池大約5~10年,一般會準備可儲存25年以上的核燃料冷卻池。

乾式儲存

經10年以上時間「濕存」,且核燃料溫度降到一定程度時,可放入堅固的不鏽鋼筒內,外層再罩上混凝土外殼,以擋住絕大多數的輻射。目前各國多數核電廠的高階核廢料,多半處於這階段。

地底封存

也稱最終封存。找一地質安定的地區向下挖掘隧道,深度至少400公尺,作為最終封存。惟因核廢料佔地空間不大,也尚無急迫性,國際上僅有芬蘭與瑞典在營運核廢料最終處理場。

未來核電的希望?

更安全的小核電、第四代反應器、核融合反應器

大致來說,小核電與第四代反應器,多因人們對核電廠操作經驗更豐富後不斷精進技術,從而製造出更小型、輻射量也更小的核電廠,例如小型模組式反應爐(SMR),以及更小的微型模組反應爐(MMR)。

SMR

SMR最大的好處是可在工廠生產許多「模組」,再運至部署地點「組裝」,科學園區、離島或是30萬人口城市都很適合;SMR直立約有數層樓高。

MMR

MMR更小,體積像是大型電池或是機動型發電機。

第四代反應器

最大優點是核廢料可再利用,亦即前述「滋生式」技術的進化。微軟創辦人比爾蓋茲就看中此項技術,大筆投資此款核電廠,稱已有創新設計解決舊有問題,2024年6月在懷俄明州正式動工。

核融合反應器

是太陽與恆星發光的原理,理論上的最終極能源,發電關鍵在於氫原子。但此技術目前仍有極大挑戰。

撰文
江飛宇
企劃
中時新聞網專題團隊
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