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比爾蓋茲的能源的計畫-無碳排放! Bill Gates on energy: Innovating to zero!

Scimage
・2011/05/04 ・871字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 485 ・五年級

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billgate
BillGate

 

人類在地球生存,最基本的就是需要能源來轉換成各種食物跟服務,另外還需要一個合適的生活環境。但是因為人口跟各種需求的增加,現在知道過度利用石化燃料來取得能源的結果就是同時破壞了環境。在這個演講中,比爾蓋茲說出他認為未來人類要面臨的最大問題,就是怎麼能持續獲得能源讓社會發展,同時不破壞環境-亦即如果獲得能源卻不排放二氧化碳。

他舉出三種最有可能的技術,希望更多人能在未來的20-50年內投入,這三種分別是,二氧化碳的固定化技術、核能技術、還有再生能源的儲存技術。以他的觀點,這些技術是解決未來問題的關鍵,雖然都要面臨很大的技術困難,但是沒有什麼原理上無法做到的事情。其中,二氧化碳的固化技術,需要大規模的研究跟整體計畫,因為所需要的空間跟保存計畫都是很大規模的。

在再生能源上,他以目前世界上所有的電池只夠存10分鐘人類所需的能源為例,如果真的要轉換到再生能源,怎麼有效的轉化太陽能並加以儲存,會是最大的問題。演講裡,他花了最多時間說明一種利用目前核廢料鈾238來當作能源的計畫,說明如果這種技術成功,不僅有了新的能源,而且還能解決目前核廢料的問題。目前在超級電腦上模擬這樣的反應是可能的,不過如果要實現還需要很多研究跟投資。

本文原發表於科學影像Scimage演講[2010-11-26]

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日本福島的核廢水該流向大海嗎?——《科學月刊》
科學月刊_96
・2023/10/29 ・5063字 ・閱讀時間約 10 分鐘

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  • 作者/張郁婕
    • 日本大阪大學人間科學研究科、清大工科系畢
    • 現為國際新聞編譯
  • Take Home Message
    • 自 2011 年福島第一核電廠發生事故後,為了冷卻反應爐和防範地下水受汙染而每天產生核廢水,目前儲水空間即將不足。
    • 雖然經處理過後的核廢水含有放射性物質,不過濃度低於排放標準,日本政府將核廢水排放到海洋的做法獲得國際原子能總署背書。
    • 日本漁業業者相當不滿、認為有其他解決方案,臺灣政府僅表達「遺憾與反對」,並無進一步作為。

福島第一核電廠自 2011 年發生事故後,時隔 12 年再次躍上多國新聞版面。但這次不是因為災後核電廠除役與復興、訴訟或是 Netflix 上架的日劇《核災日月》,而是存放在福島第一核電廠廠區內的「核廢水」即將排放大海。福島第一核電廠的「核廢水」從何而來?又為什麼要在這個時間點排入大海?

時隔 12 年再次躍上多國新聞版面。但這次不是因為災後核電廠除役與復興、訴訟或是 Netflix 上架的日劇《核災日月》,而是存放在福島第一核電廠廠區內的「核廢水」即將排放大海。圖/IMDb

回到地震發生時的核電廠

時間回到 2011 年 3 月 11 日。當時東日本大地震與隨後而來的海嘯摧毀了福島第一核電廠的電力系統,導致核電廠在停機之後無法持續注入冷卻水,直到反應爐冷卻。因此發生 1、3、4 號機組氫氣爆炸、1~3 號機組爐心熔毀,以及 1 ~ 4 號機組輻射外洩的事件 註1。這次事故更被歸類為國際核能事件最高級別(第 7 級)的最嚴重意外事故。

在事故發生後,首當要務就是持續冷卻反應爐,直到反應爐的溫度降低。冷卻反應爐需要水,所以當時曾引進海水作為冷卻水。這些在福島第一核電廠事故當下出現在廠房內、遭到放射性核種汙染的水,就是日後的「核廢水」。加上當地曾遭到海嘯襲擊,因此這些受到輻射汙染的核廢水也含有鹽分。

但廠區內受到輻射汙染的水並不是只有事故發生當下出現在廠房內的水,事故發生後只要雨水剛好落在福島第一核電廠廠房上,或是地下水流經福島第一核電廠房底下,都會受到放射性核種汙染。

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保護地下水也會產生核廢水

作為營運福島第一核電廠的東京電力公司,在事故發生後的首要任務就是防止更多乾淨的水遭到輻射汙染,同時也要防止受到輻射汙染的水流出廠房外。所以他們在福島第一核電廠 1~4 號機組外加裝擋水牆,希望隔絕乾淨的地下水流經廠房底下,但這些擋水牆實際上無法有效防止地下水從四面八方流經福島第一核電廠正下方。

再考慮到水的流向,寧可讓乾淨的水流進廠房底下受到輻射汙染、也不能讓受到輻射汙染的水外流,所以東京電力公司必須一直抽取廠房內部受到輻射汙染的水,讓廠房內的地下水位略低於廠房外的水位;但在抽水時又不能使廠房內的水位低太多,否則將會一口氣湧入更大量的地下水、產生更多受到輻射汙染的水。

時至今日,東京電力公司仍每天汲取流經 1~4 號機組的雨水與地下水,使得福島第一核電廠即使到現在,每天都還是會產生核廢水。經過 12 年來的各種嘗試,近年新增的廢水總量已有減少的趨勢,去(2022)年每日平均產生約 90 公噸的核廢水,已是事故發生以來最低的數值。

攝於 2011 年 3 月 16 日從左到右分別為 4、3、2、1 號機。圖/wikipedia

如何處理核廢水?

受到輻射汙染的水在被排放之前需要經過幾道淨化流程。首先是利用「銫吸附裝置」除去水中一部分的銫(caesium, Cs)和鍶(strontium, Sr),再經過淡水化裝置除去水中的鹽分,否則海水中的鹽分會侵蝕、損害廠房設備。接下來這些水有兩種命運:循環再利用或是成為核廢水。

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循環再利用

循環再利用是指受到輻射汙染的水經上述淨化處理後,可以回到福島第一核電廠 1~3 號機組,作為反應爐的冷卻水及輻射防護屏障。即便如此,這些受到輻射汙染的總水量遠多於福島第一核電廠 1~3 號機組的需求,所以絕大多數的水被汲取上岸後,都得存放在福島第一核電廠廠房內一桶又一桶的巨大水槽內,成為沒有其他用途的核廢水。

ALPS 處理水

為了降低核廢水的放射性核種濃度,這些存放在巨型水槽內的核廢水會經過專為福島第一核電廠事故設計的多核種除去設備(advanced liquid processing system, ALPS),而經過 ALPS 淨化處理的核廢水又稱「ALPS 處理水」。

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「多核種除去設備」,顧名思義利用物理或化學方法,大幅降低 62 種人造放射性核種的濃度 註2,但唯獨不能處理氫的同位素——氚(tritium, 3H)。這不是因為多核種除去設備成效不彰,而是即便開發其他設備也很難將氚從水中分離。

由於水分子包含氫原子,而氚和氫是同位素,它們的物理性質和化學性質幾乎一樣,難以使用物理或化學方法將它們分離,因此無法利用 ALPS 或其他方式濾掉氚。

福島第一核電廠內水循環示意圖。圖/科學月刊 資料來源/東京電力公司

快滿出來的核廢水

事實上,福島第一核電廠以外的一般核電廠所排放的廢水當中就含有氚,不過在一般情況下並不會特別放大檢視核電廠廢水當中的氚濃度。

此外,自然界中本來就含有氚,我們日常在使用或是飲用的水中也含有非常微量的氚。例如臺灣對飲用水中氚的容許濃度標準為每公升 740 貝克(Bq),並沒有要求零檢出,也就是數值低到儀器驗不出來的程度。

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但福島第一核電廠的核廢水並不一樣,因為這些是流經福島第一核電廠、遭到人造放射性核種汙染過的水。即使是已處理過的 ALPS 處理水,除了氚之外還是包含低量、因反應爐爐心熔毀而外洩的人造核種,並不能直接排到自然界中。

所以這些水自福島第一核電廠事故以來,被汲取上岸後就一直存放於福島第一核電廠廠區內。

然而福島第一核電廠廠區空間有限,按照它每天產生核廢水的速度來推算,今(2023)年 4 月最新的估計是最快在明(2024)年 2 月以後儲水空間就會不足。該如何為這些存放在廠區內的核廢水找尋新的出路,就成了近年難題。

這個問題在 2013 年討論之初,曾列舉了排放到大海、注入地層、埋到地底下、電解成氫氣後排放到大氣中、轉換成水蒸氣排放到大氣中五種方法。經多年評估、討論後,日本政府在去年決定選用國內、外最常見的核電廠含氚廢水的排放方法,在確保廢水中的放射性核種的濃度符合標準 註3、沒有超標的情況下,就能將核廢水稀釋後排放到海洋。

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ALPS。圖/wikimedia

民眾為什麼反對?

早在日本政府確定選擇「排入大海」這個方案前,就有許多反對聲浪。最主要的原因就如前面所說,福島第一核電廠核廢水和一般核電廠的廢水差異在於含有爐心熔毀釋放的人造放射性核種,氚只是這些放射性核種當中的其中一種。

即便福島第一核電廠核廢水在 ALPS 淨化處理後,除了氚以外的放射性核種濃度大幅降低,且符合科學上的排放標準,但和「沒有發生事故」的核電廠廢水相比,內容物組成還是有所不同。

不過國際原子能總署(International Atomic Energy Agency, IAEA)在今年 7 月公布的報告書表示,目前日本提出的方案符合國際安全標準,ALPS 處理水的輻射量也極低,幾乎可以無視輻射對人體或環境的影響,國際水域也幾乎不會因此受到影響。與此同時,IAEA 也會與第三方機構持續監測、分析 ALPS 處理水排放的狀況。

但上述都是關於核廢水放射性物質濃度是否符合目前科學認定的安全標準討論,撇開在科學上是否經得起檢驗、一翻兩瞪眼的檢測問題,民眾願不願意接納這些「科學上的論點」,有時還會有情感方面的考量。

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對於福島漁業來說,政府好不容易才在 2021 年解除試驗性捕魚,當地漁業才正準備要復甦。更何況日本政府先前曾承諾在未取得漁業相關業者的理解之前,不會將福島第一核電廠的核廢水排入大海,但現在的態度卻是要趕在福島第一核電廠放不下更多核廢水之前,陸續將核廢水排入大海,讓當地漁業業者相當不滿。

受核放射線影響,阿武隈川被禁漁10年。圖/wikimedia

此外,也有一派反對聲浪認為日本政府僅因經濟效益考量,而選定「排入海洋」的解決方案,考慮不夠周全、詳盡。雖然規模不同、在日本也未曾將含氚的廢水先蒸發成水蒸氣後排放,若採用這種做法或許就能大幅降低對海洋生物的危害。

也有民間團體提議,如果認為核廢水太占體積,將 ALPS 處理水混合類似水泥的材質進行固化處理,就能堆疊起來繼續存放於福島第一核電廠廠區內,而不會汙染到廠區外的環境。但上述這些做法仍有實務上的困難之處,例如廢水蒸發會影響到陸域環境、固化處理後仍會繼續消耗存放空間等。

在臺灣的我們會被影響嗎?

福島第一核電廠核廢水排放在即,臺灣行政院原子能委員會(原能會)近年多次重申福島第一核電廠的廢水是核電廠事故後的廢水,不能和一般核電廠排放的含氚廢水混為一談。

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也許值得慶幸的是,臺灣和日本的直線距離雖然很近,但洋流方向卻未必如此。福島第一核電廠的核廢水排放後,會因為太平洋的環流系統流向,先往東朝美國加州附近水域擴散,再順時針繞來臺灣。

根據原能會的試算,最快要四年後才會流至臺灣附近海域,屆時放射性物質的濃度已低於儀器偵測極限,濃度低到難以被偵測,不會對臺灣附近海域造成輻射安全上的危害。

但中央研究院環境變遷研究中心研究員吳朝榮以過去觀測的海洋數值模擬,福島第一核電廠的核廢水排放後最快一年內就能抵達臺灣附近海域。

目前原能會已和漁業署、氣象局等跨部會合作監測福島第一核電廠核廢水的擴散狀況並進行漁獲、水產的輻射檢測,相關資訊都公開在「放射性物質海域擴散海洋資訊平台」隨時供民眾查閱。

在臺灣的我們暫時不需要過於擔心福島第一核電廠的核廢水會影響臺灣水域,核廢水排放海洋對環境的衝擊也會遠小於福島第一核電廠事故發生之初的狀態。臺灣方面針對日本食品的輻射檢驗標準仍高於歐、美國家,在現行邊境輻射檢驗標準下毋須過於擔心。

註解

  1. 當時 4 號機組處於定期檢修期間,反應爐內並沒有燃料棒,爆炸原因為與 3 號機組共用管線。當 3 號機組爐心熔毀後,放射性物質和氫氣隨著共用管線流入 4 號機組而發生氫氣爆炸。2 號機組雖然免於廠房爆炸,但 2 號機組內部也發生爐心熔毀,當時為了釋放 2 號機組內部壓力避免發生氫氣爆炸,曾將 2 號機組內部含有放射性物質的氣體釋出,造成輻射外洩。
  2. 放射性核種指的是會自然釋放輻射的放射性元素,依據這些放射性元素的形成方式,又可分為存在於自然界中的「天然核種」與「人造核種」。核電廠發電過程產生的放射性元素,都屬於人造核種。
  3. 目前日本針對福島第一核電廠「核廢水」濃度規範是:
    a.針對所有放射性核種整體的有效輻射劑量須低於每年 1 毫西弗(mSv/year)。
    b.除了氚以外的其他放射性核種實際濃度佔該核種告示濃度的比值總和(稱為「告示限度比」或「告示濃度比總和」)必須<1。

參考資料

  • 行政院原子能委員會,2023 年 6 月 13 日。原能會成立跨部會合作平台,做好日本福島含氚廢水排放因應準備,行政院原子能委員會
  • 台灣科技媒體中心,2023 年 6 月 13 日。「日本將排放含氚核廢水」專家意見,台灣科技媒體中心
  • 〈本文選自《科學月刊》2023 年 9 月號〉
  • 科學月刊/在一個資訊不值錢的時代中,試圖緊握那知識餘溫外,也不忘科學事實和自由價值至上的科普雜誌。
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福島核污水是什麼?我們還能安心吃海鮮嗎?核污水全解析!
PanSci_96
・2023/10/01 ・4897字 ・閱讀時間約 10 分鐘

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福島核污水正式排放入海了!食鹽要屯多少?海鮮還能吃嗎?哥吉拉要誕生了嗎?

核廢水是怎麼來的?

2011 年 3 月 11 日,一場海嘯衝擊了在福島海邊的第一核電廠,破壞了核電廠中做為緊急電源設備的發電機,在備用電池電力耗盡後,冷卻系統完全失效。然而反應爐內的連鎖反應還在持續,最後溫度不斷竄高,高溫水蒸氣與燃料護套中的鋯合金,發生鋯水反應並產生大量易燃的氫氣,最終與空氣中的氧氣作用導致爆炸。

在事故發生前後,日本政府灌入大量海水來為反應爐進行冷卻,而這些直接接觸熔融燃料棒的污水,就被稱為核污水,日文則稱為「汚染水」。至於當時的決策細節與失誤,大家可以看今年上映的日劇《核災日月》複習一下。而既然事件已經發生了,我們就重點討論核污水。

《核災日月》圖/IMDb

現在儲存在福島的核污水不只有冷卻水,其實還有受污染的降雨與地下水。事故發生後,東京電力公司在第一核電廠加裝擋水牆,阻擋因為降雨流經 1、2、3 號機組的污染水流入海洋。並且設置凍土牆隔絕地下水,同時挖水井抽出污染的地下水,讓廠區內的地下水水位下降,因此地下水只會從外部滲入,內部的污染水則不會滲到外面。不論是降雨還是抽出的地下水,都屬於污染水,平均每天都會增加 92 立方公尺的污染水。直至本集影片上架,當地已經存有 134 萬噸的汚染水,而且還會持續增加,你可以自己打開 Google Map,鳥瞰這密密麻麻的眾多大型儲槽,別忘了,核反應爐本體才是日本更迫切的問題,要是污水不先處理,要是下一個天災來襲,麻煩又會疊加。因此日本政府在 2016 年就展開討論,準備要處理掉這些污水。

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福島第一核電廠。圖/Google Map

為何決定排放入海?

為何核污水的最終處置決定是排放入海呢?其實 2016 年提出的方案有五種:稀釋入海、蒸發至大氣、電解水釋放氫氣、深層地質注水、以及水泥固化並地下處置。很快,電解水因為還需要相關技術研發而被否決,這個我們在氫能那集講過。深層地質注水和水泥固化並地下處置,則有選址與法規問題,無法立即實現。這部分則等同於核電使用國都面臨的核廢料處置問題,我們之前花過好幾集介紹過,歡迎前往複習。

最後僅剩稀釋入海和蒸發至大氣兩種方法,最後日本認為海洋的擴散行為更容易追蹤,最重要的是成本僅有蒸發的十分之一,因此選用了這個方法。至於有些人說,既然東電跟日本政府都保證安全,何不做成瓶裝水拿去賣?之類的建議在這我們不多討論,就請大家用理智來看待。

核廢水如何被處理?

根據日本政府的規劃,在這些污染水排放入海前,會先進行淨化處理成為處理水。首先,污染水會經過「銫吸附裝置」,除去銫(Cs)和鍶(Sr)。接著再經過淡水化裝置除去水中的鹽分後,成為「鍶處理水」。這種鍶處理水,可以作為 1, 2, 3, 4 號機組的冷卻水再次循環利用。

最後,大部分的鍶處理水,會被送到「ALPS多核種除去設備」,將 63 種放射性核種中的 62 種放射性核種去除。「ALPS多核種除去設備」唯一不能去除的放射性核種,就是氚(H-3)。但其實啊還有一個碳-14 無法被過濾,但濃度低到可以忽視。經過「ALPS多核種除去設備」處理過後的「鍶處理水」,就稱為「含氚處理水」。

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根據日本政府的規劃,在這些污染水排放入海前,會先進行淨化處理成為處理水。圖/PanSci YouTube

含氚處理水中的氚,指的是氫的同位素的一種,在自然界中就存在。半衰期為 12.43 年,衰變時會進行 β 衰變,放出一顆電子並成為氦-3。β 衰變對人體的穿透距離僅限於皮膚,不會對內臟器官產生傷害。
如要能危害人體,需要長期大量攝取由氚構成的重水。關於攝取過多重水對動植物的影響,我們網站上有文章詳細說明過。

簡單來說,綜合自然界中跟福島即將排放的氚,以及我們的生活型態來看,遠遠達不到可能產生危害的程度。知道劑量決定毒性,就像我們每天都吃下不少「有害」物質,例如殘留農藥、油炸致癌物、過多的精製糖等等,但攝取的多寡,對你的健康影響差異很大。那麼重點來了,福島排放的處理水,真的有合乎標準嗎?

處理水符合標準嗎?

這個問題,我們在今年六月的核廢料主題中有提到,國際原子能總署 (IAEA) 在五月底公布了第一階段的調查結果,針對「日本的核種監控能力」進行第三方驗證。結果認為,日本的檢測標準跟分析方法沒問題,調查結果是可信任的。報告中除了氚以外,其他放射性核種的活度也都遠低於排放限值。例如鍶-90 為每公升 0.4 貝克、銫-137 為每公升 0.5 貝克,以臺灣的「食品」標準,銫-137 為每公升 100 貝克以下,雖然鍶-90 還沒有定下標準,但是依國際食品法典委員會的標準,也是在每公升 100 貝克以下。目前的排放值都遠小於標準。

國際原子能總署(IAEA)公布第一階段的調查結果。圖/PanSci YouTube

除了各單一核種的活度以外,所有水中核種加起來的「告示濃度限度比」也低於日本國家標準的每年 1 毫西弗(mSv/year), 1 毫西弗大約是多少呢?大約是一般民眾一年會接收到的輻射劑量。

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至於無法被 ALPS 處理的氚,因為海洋中的水中就廣泛存在,日本將透過海水稀釋後排放入海。目前世界衛生組織對於飲用水的氚含量標準訂為每公升 1 萬貝克,台灣的標準嚴格了許多,是每公升 740 貝克。東電公司的處理水是每公升 14 萬貝克,在排放前會稀釋 740 倍,以每公升 190 貝克的氚濃度排放,低於台灣的飲用水標準。

那麼食鹽呢?我們需要搶購嗎?這就更不用擔心,因為食鹽中不含水,自然也不含氚。或是更進一步可以參考東海大學應用物理系的粉專,他們計算,根據國家標準,食鹽含水量若為 3% 以下,需要每天吃超過 400 公斤的食鹽才會攝取氚超標。真的,別吃那麼鹹啊。

每天吃超過 400 公斤的食鹽才會攝取氚超標。圖/pixabay

那麼,我們就真的兩手一攤,為這件事劃下結論,核輻射只是庸人自擾嗎?

我們該如何看待排放的處理水?

當然不是,就像許多人擔心的,就算科學上告訴你沒問題,但前提是,這些數據得是沒問題的。而且不用說周邊國家,連日本自家民眾也多次抗議處理水的排放。

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目前在 IAEA 架設的網站上,可以看到整個排水計畫的各種即時監測資料。其中就包括出水口的輻射數值監測。

為了驗證處理水不會對海洋生物產生影響,東京電力甚至從去年 9 月開始,就開始進行海洋生物飼養實驗,並且全程公開直播放在他們的YouTube頻道上。不過這頻道訂閱人數跟觀看次數都有點低迷,有興趣的話不妨訂閱,開啟小鈴鐺。

那麼我們能下定論了嗎?在科學上,我們確實能說,在符合規範下,這些排放入海的處理水是沒問題的,食鹽、海鮮也都能照吃,把注重食安與健康的努力分配到其他危害更大、風險更高的事情上,對處理水保持健康而非病態的質疑,對個人來說應該效益更高。

臺灣從去年到今年 6 月,曾 3 次組團赴日考察,並於 8/24 公佈報告書,包含跟日方的問答內容,還有福島核廢水排放設施的照片。海委會表示,專家觀察團評估日方排放相關作業的安全性,跟國際原子能總署評估的結果一致。然而是否選擇相信日本以及 IAEA 給出的數據,如今看來成了國際政治問題。

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另外,在 IAEA 的小組成員中,包含周邊國家:中國、美國、韓國、越南、澳洲、加拿大、法國、俄羅斯、英國、阿根廷、馬紹爾群島,並不包含台灣。如果台灣也能以任何形式加入團隊,或得以取得樣水複測,讓我們知道,日本以及 IAEA 給出的數值是可信的,想必都能更進一步降低民眾的擔憂。

最後,也問問大家,對於這次的處理水排放事件,你會擔心我們的海鮮或食鹽受到影響嗎?

  1. 不擔心,跟人類對海洋的其他污染相比,根本小巫見大巫。
  2. 擔心,等我親眼見到泛科學到現場實測我才相信。機票我出!

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從科學角度剖析能源政策的背後:核電延役真正的問題是什麼?
PanSci_96
・2023/07/09 ・3732字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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民眾黨總統參選人柯文哲,在 5 月 20 號正式宣補參選的誓師大會上,直球說出他的能源政策,就包含核電廠延役。

隨著 2024 大選戰鑼敲響,能源議題勢必會是各家爭論的議題。除了是政治口水之外,確實也與民生相關、不能忽視,而「核電」又是其中的熱門,「核電廠究竟要不要延役」也成為許多討論居聚焦之處。這裡,我們就嘗試從科學的角度剖析「核電延役」會遇到的問題與挑戰。

提到核電廠延役,有一個時常被忽略,但政治人物勢必要面對的問題。那就是,卡滿發電廠的核廢料,到底該去哪?

台灣核電廠的現況

先複習一下,台灣的三個核電廠中,「核一」的兩部機組已分別在 2018 年 12 月及 2019 年 7 月正式進入除役階段,「核二」的兩部機組則分別在 2021 年 12 月及今年 3 月停機後,也進入除役程序。我們當時也做了一支影片,分析核二在除役後,需要面對的核廢料處置問題。本集的內容是這支影片的後續,歡迎大家先去複習複習。

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跟在核一、核二之後,「核三」的兩部發電機組也將陸續在 2024 年 7 月和 2025 年 5 月停機,台灣全面告別核能。因此 2024 年的大選,會是挺核派最後的機會。

核電延役必須面對的問題:用過燃料棒無處可去

但就算挺核派成功修法讓核電延役,除了核三以外。核一、核二最大的問題,就是已經沒地方放核燃料棒了。舊的燃料棒不去,新的燃料棒不來。但現在核一、核二的用過燃料池已經被塞滿,核二的 1 號機甚至因為「用過燃料棒爆滿」而提早 6 個月停機。核電廠設定的 40 年服役期限甚至不是最大問題,因為它也無法阻止電廠在年限到來前,就因為用過燃料池爆滿提早停機。

所謂「用過燃料棒」,指的是發電完的燃料棒,也就是「高階放射性廢棄物」。這些燃料棒會在發完電後,暫時放置在用過燃料池中,等待放熱速度下降並且降溫。在用過燃料棒安定之後,依照各國處置流程,除了部分核電廠會將燃料棒繼續濕式儲存外,通常會將燃料棒移到「乾式貯存場」或是地下的「最終處置場」。不過目前台灣的狀況,不論是乾式貯存場還是最終處置場都還未啟用。因此,用過燃料棒,只能繼續卡在燃料池中。

用過燃料棒的處置現況

為了解決爆滿問題,台電已經多次做過處理。根據原能會資料,核一 1、2 號機原先規劃的燃料池,容量分別是 1410 和 1620 束的用過燃料棒,結果在 1986 年擴充至每機組 2470 束、1998 年再次擴充至 3083 束,最後的容量幾乎為原本規劃的兩倍。至於核二廠,兩部機組從原本規劃的 2571 束,經過 1991 年與 2003 年兩次擴充,也變成 4398 束,是原本的 1.7 倍。

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台灣各核電廠用過燃料棒的貯存現況。表/行政院原子能委員會

這邊必須說明,因為廠區內的空間是固定的,因此容量擴充,並不是多蓋幾個水池擴充燃料池空間,而是在相同大小的燃料池內,重新改裝填放燃料的格架:藉由減少格架的間距,增加燃料格架的數量。這怎麼塞都有極限的啊!

順道一提,核二廠中原本要用來打包核燃料棒、好將燃料棒移到乾式貯存場的護箱裝載池,現在都被改裝成用過燃料棒的貯存空間。目前核二每部機組中的燃料棒超過 4800 束,各約 800 公噸。

這點也是總統蔡英文回應核電延役議題時所說的,除了法規以外,在核一核二重啟執行上會實際遇到的困難。

但話說回來,核廢料的最終處置場,要確定地點最早也要 2038 年才會選定場所。這還不是開始蓋,只是選定場所而已。在這之前,用過燃料棒如果想要移出燃料池與反應爐,它們能去的地方就是「乾式貯存場」。

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那他們什麼時候能蓋好呢?其實,核一的乾式貯存場,2013 年就蓋好了。誒,那為何至今還未啟用呢?

燃料棒為何無法移至乾式貯存場?

依照規劃,乾式貯存場會建在各自發電廠的場區內,並且各有兩期規劃。

第一期是室外貯存,核一、核二預計分別能轉移 1680 和 2349 束燃料棒。後來原能會要求台電要興建第二期的室內貯存,如果完工,則可以為各自的核電廠容納 40 年發電量的核燃料棒,等於是兩座核電廠至今為止的所有燃料棒。

核一廠第二期室內乾式貯存設施透視示意圖(型式未定)。圖/台灣電力公司

然而,現實狀況是,雖然核一廠的乾式貯存已經完工,也在 101 年也通過了第一階段的冷測試作業,但從那之後到現在,都無法從新北市政府取得「水土保持設施完工證明」,自然無法往第二階段的熱測試前進。至於核二廠,新北市政府也駁回台電提出的「營建工地逕流廢水污染削減計畫」達 12 次,連興建工程都還未能開始執行。

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除了政策面以外,是否能說服當地民眾,乾式貯存場的安全無虞,也是需要面對的問題。在之前的節目中,我們有提到乾式貯存場的設計不論是輻射量或是堅固性都不用擔心,畢竟連火箭撞了都沒事。至於燃料棒本身的安全也不用擔心,用過燃料棒放入乾式貯存場後只需要靠空氣的被動循環,就能維持溫度穩定,完全不需插電。

乾式貯存槽示意圖。圖/台灣電力公司

但保證是一回事,有人擔心台灣與核能大國的美國不同,核電廠都靠海,金屬製的處置罐暴露在海風中,會不會有鏽蝕導致核污染外洩的問題?

乾式貯存場安全嗎?

這個問題,當然要經過充分測試以後才知道,但我們可以先參考與我們環境相同的日本。

日本有三座乾式貯存場,其中一座,就位在日本 311 大地震中受災的福島電廠。這座 1995 年就啟用、位在海邊的貯存廠,至今都保存良好。甚至在海嘯與核子事故之後,日本進行緊急安全評估與處置、檢查了乾式貯存設施,結果表明貯存槽並沒有發現空氣自然對流被阻礙的狀況,排熱功能、輻射屏蔽、維持燃料棒亞臨界等功能也沒問題。此外,經過現地抽樣檢查,用過核子燃料棒也均未受損。雖然受到海水倒灌影響,外側的二次蓋有觀察到海鹽腐蝕的現象,但封蓋間並無發生氣密被破壞的情形。整體來說,硬體設施的防護是到位的。當然在事後,9 個貯存護箱被移送到廠區內,由另一個臨時保管設施進行保管。

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當然,福島乾式貯存的設計與台灣並不相同,日本因為採取燃料棒再處理的策略,外頭是金屬護箱。台灣則與美國主流相同,最外頭採用的是混凝土護箱,結構強度比金屬護箱更強,並且留有空氣流動的自然通道。

你也許會問,台灣不是日本,比較高溫,氣候型態也不全然相同。沒錯,但真實數據也需要等待進到第二階段的熱測試,才能一起來檢視數據如何。

講到這邊,核一、核二延役要面臨的問題已經點出來了,核三的燃料池雖然還沒塞滿,但如果役期延長,遲早也會遇到相同的問題。而剩下的,就交給工程與政治去解決了。

我們該擁抱核能嗎?或許我們先問,該用什麼角度看待核能?

對於核能議題,除了近期的影片外,我們先前也討論過「核能算不算綠能」這個問題。但你真的知道綠能(Green energy)、潔凈能源(Clean energy)和永續能源(Sustainable energy)差在哪嗎?

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嗯,坦白說這真的很混亂。在我們之前影片發表後,馬上有能源研究者提醒我們影片中的介紹不夠準確,因為在台灣雖然國發會把綠能定義為再生能源,美國的能源部則是根本不用 Green Energy,只使用 Clean Energy,而這就包括了核能。此外,歐盟也不用 Green Energy 這詞,而是指定歐洲綠色政綱(Green Deal)下能符合條件的能源。

比起這些內涵會持續變化的分類名詞,既然現在全球都對「淨零排放」有共識,那我們至少可以明確地將核能重新定位:那就是,核能確實是一個低碳排的發電方式,但,有核安的風險要考量,有核廢料的問題需要解決。在這個前提之下,討論要不要選擇它,應該會更有意義一些。

核電與綠能要或不要,其實沒有永恆正確的答案,歐盟在 2022 年把核能納入永續投資分類,結果現在在多國都面臨訴訟,被認為違反了分類法的初衷,錯誤地引導市場;德國一馬當先廢核,卻又因為烏俄戰爭延役核電,今年四月全數關閉後,能源空缺得改燒煤炭,也令人詬病;法國新建核電廠,且呼籲要將核能產生的氫氣納入可再生燃料,但西班牙跟德國則堅持反對…,就算只看歐洲,就知道要下定決心擁核或廢核,有多困難。

在民主的社會下,我們應該尊重每個人的選擇。但為了對得起選民,比起口號,政治人物更該提出務實的政策,核電廠如何延役?如何解決核廢料的去留?期望的台灣發電比例是什麼?用電安全在哪?不論是哪一方,我們都由衷希望能看到完整的政見與科學論證。

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