有核不可？

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。

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。

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」。

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。

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。

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。

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。

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？

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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「反核？擁核？」似乎是2013年最夯的話題，3月9日，全台灣有超過22萬人走上街頭參加「反核大遊行」。事實上，自從2011年日本福島核災(Fukushima nuclear disaster)再次見證了核能對環境和人體健康的威脅，更多人對於核能安全產生疑慮。

不只是台灣，國外對於核能的討論也是沸沸揚揚。「我對於福島核災後，一些對核能不講理的抱怨感到很困擾。」作者卡拉恰(Pushker A. Kharecha)說，他是一名美國太空總署哥達太空研究院的氣候學家。

卡拉恰和他的同事韓森(James E. Hansen)很好奇核能究竟有那些優點可以比過化石燃料。他們在2013年3月15日發表了他們的研究成果《Prevented Mortality and Greenhouse Gas Emissions from Historical and Projected Nuclear Power》中指出核能取代化石燃料，有降低空氣汙染和溫室氣體排放的優勢。

化石燃料會造成空氣汙染是人人皆知，但是核災所造成的影響甚巨，如何能較空氣汙染更有優勢？這兩名科學家以能源使用所造成的「死亡人數」作為指標，發現核能發電所能避免的死亡人數竟然比可能造成的死亡人數還高！

他們找到一篇2007年的文獻資料，呈現了火力發電與核能發電產生每單位能量所造成的死亡人數，它的計算範圍從能源採集到能量的產生，甚至像是煤礦業的意外事件，以及空氣汙染導致的肺癌。

這兩位NASA的科學家根據這些數據，並且結合歷史上化石能源使用紀錄來進行運算。他們問的第1個問題是：如果能回溯歷史，在1971到2009年這段時間所使用的能源都以核能取代化石燃料，能夠挽回多少生命？或者造成更多死亡？

答案隨著研究揭曉，從1971至2009年核能大約造成4,900人死亡，包括輻射造成的癌症、核能電廠的工安意外等；相較於使用化石燃料，在近四十年間竟然可以避免約184萬人死亡。

對於未來的模擬，他們還問了第2個問題：在2010至2050年間，如果將已建置的、計畫建置的核能電廠全部取代為天然氣或燃煤方式發電，會額外造成多少人死亡？結果顯示如果全部以煤炭作為燃料，將至少額外造成439萬人死亡；而儘管天然氣造成的汙染程度較煤炭低，如果以天然氣取代核能，也會比核電多造成42萬人以上死亡。

除了以人體健康作為指標，能源使用對於環境的影響也是研究評估的重點之一，科學家從溫室氣體的角度，發現如果將核能取代為煤炭及天然氣，將會額外造成800～2,400億噸的碳排放，可能導致更嚴重的全球暖化和氣候變遷。

當然，這個研究有一些限制，首先：它沒有考量到未來氣候變遷的影響，除了天災頻繁造成更多死亡，異常天氣也會大幅提升核災的風險；第二：核能的發展比化石燃料晚，核災對人體造成的長期影響也不見得都已經見證；第三：它沒有考慮到人類除了核能和化石燃料以外，使用其他再生能源的情況；第四：這個研究對未來能源使用量的假設，也可能與未來的實際情況有許多差異，譬如人類可能更加浪費或更加環保以及人口母體的增減也會造成影響。

這份研究提供了一個審視核能益處的科學觀點，不代表它證明了核能優勢的全面性，但是它是一個理性討論的機會。不論是擁核、反核或著還有我們想的到、想不到的種種選擇，不管是喜歡自然生態還是為了人類己身，我們都需要理性的反思與討論。

本文原發表於行政院國家科學委員會-科技大觀園「科技新知」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊，也有臉書喔！

參考資料：

• Prevented Mortality and Greenhouse Gas Emissions from Historical and Projected Nuclear Power (DOI: 10.1021/es3051197)
• Chemical & Engineering News: Nuclear Power Prevents More Deaths Than It Causes

核廢料沒地方去，幹嘛不丟入海溝或是送入太空？你知道國外有人工分裂核廢料，降低半衰期的方法嗎？

近期能源議題繞著核能打轉，除了核安以外，台灣遲遲無解的問題，還包括核廢料，正確來說，最大的問題是高階放射性廢棄物，也就是發電完的用過核燃料棒。在之前幾集有關的節目播出後，很多留言的朋友不約而同提出了幾個建議方案，其中許多值得好好談談。這集，就讓我們來回答這些問題。核廢料不能人工分解嗎？除了埋進地底，我們還有其他的選擇嗎？

能人工分解核廢料嗎？

在觀眾的回應中，許多人提到有一種可以人工分裂核廢料的方法：「核轉換」技術。據說透過此方法，人類可以把棘手的高階放射性廢棄物變得更好處理，去除放射性，地下處置也不用動輒數十萬年。這難道是煉金術嗎？

還真的有點像，所謂的核轉換（Transmutation）技術，與核燃料在核反應中，因為吸收中子造成的連鎖反應類似，科學家會將高能量中子或質子打入原子核中，誘發元素衰變。希望透過人工的方式，將會困擾人類數萬年的長半衰期核種，轉化成短半衰期或是不具放射性的元素。

核轉換的處理目標是半衰期極長的「錒系元素」，並將它們轉換成雖然具放射性，但半衰期較短的「鍶-90」（半衰期 29.1 年）或「銫-137」（30.17 年）（註：這裡的「較短」是指不到百年），或是將核種轉為較穩定的釕（ㄌㄧㄠˇ）或氙（ㄒㄧㄢ）。

目前此方法還在研究中，但是現實是，如果國內沒有發展相同技術，還是得要將高階放射性廢棄物運出國進行再處理，並且還要再運回國內，繼續乾式貯存。因此短時間內，高階放射性廢棄物的貯存問題，仍不會改變。而且，如果使用的是高能量質子束，需要 10~100 MW（百萬瓦）的驅動功率，會額外消耗能源。

等等，既然核轉換到過程也會誘發核分裂，過程中也會釋放大量能量，為何我們不蒐集這些能源呢？

沒錯，這就是另一種核反應爐「加速器驅動次臨界反應爐（ADS）」的構想。雖然發電效益較低，但至少我們能在不用外加能量的前提下，成功降低高階放射性廢棄物的半衰期。除此之外，所謂的「次臨界」，指的就是燃料內可反應的中子濃度低，處於無法持續發生連鎖反應的狀態，必須不斷透過外加的高能粒子射擊，才可以維持反應進行。也因此，次臨界反應爐的安全係數也相對較高。雖然目前 ADS 反應爐還在研究中，就像核融合與其他第四代核反應爐一樣，核工科學還有許多需要投資時間與金錢才能實踐的技術，我們就拭目以待吧。

核廢料可以送往人類生活圈以外嗎？

但除了核轉換和我們先前提過，將高階放射性廢棄物永遠埋進地底的「深層地質處置法」外，許多留言的朋友也分享了一些，曾經被評估過的處置方法，像是把核廢料送進太空的太空處置法、埋進海底的海床處置法、和丟進板塊交界處的隱沒帶處置法等等，這些真的有可能嗎？

不論是哪種方法，這些處置的核心，就是要將高階放射性廢棄物，長時間甚至永久地送離人類的生活圈。但這些方法，真的可行嗎？

不用空想，因為這些方法都曾被認真評估過可行性。但要記得，高階放射性廢棄物的處置，時間是以數千到數十萬年的時間尺度做計算。也就是說，就算短時間讓這些用過燃料棒眼不見為淨，但若不能妥善監測管理，到了要收拾善後時會更加麻煩。

因此，不論是埋進地底的深層地質處置法、丟進海溝深處的海床處置法、還是埋進極地冰層下方的冰層處置法，最大的問題，都在於能不能長時間控管。

深層地質處置法

而在這幾個方法中，深層地質處置法既滿足遠離人類生活圈，但又可以隨時緊急處置的條件，仍然是目前最主流的做法。例如目前進度最快，位在芬蘭的 Onkalo 深層地質處置場，從 2004 年動工至今，預計將於 2024 年正式啟用。至於跟我們一樣多地震的鄰居日本，他們位於北海道的的幌延深地層研究中心，也開始了全新的國際計畫，台灣也有參與。希望能從日本身上，實在了解地震帶上建置深層地質處置場的風險評估，取得寶貴的經驗。

隱沒帶處置法

隱沒帶處置法，指的是將高階放射性廢棄物放在板塊交界處，讓板塊將它們全帶向地底深處。在我們的腳底下，有著一塊塊的板塊，它們互相推擠，雖然速度緩慢，但力量十分巨大，足以導致地震發生，也是在地表刻畫出高山與各種地表變化的主要推手，想進一步了解我們的大地之母，可以參考我們的這一集。

這種方法的推廣者認為，雖然岩石圈會循環，隱沒的板塊總有一天會熔融成上部地函，最後隨岩漿重新流至地表。但因為板塊移動每年約 1~10 公分，速度非常緩慢，高階放射性廢棄物再次冒到地表時已經是千萬年或是數億年之後，放射性已遠遠在標準之下。

這方法雖然看似可行，但關鍵的問題還是一樣，沒有人能確保和追蹤，這些被大地吞噬的高階放射性廢棄物最後去了哪裡，會不會上演像被關進獄門疆丟進隱沒帶的五條悟一樣在短時間中回到地表？真的難保意外發生。

太空處置法

至於要不要把核廢料送上太空，真的丟到我們完全不用再監測，可以兩手一攤就不管的地方呢⋯⋯？這邊歷史上也有個參考對象，只是結局不是那麼好。我說的當然不是有人真的把核廢料往外太空丟。

1977年，蘇聯發射了偵察衛星宇宙 954 號，上頭搭載了使用鈾-235 燃料的核反應爐。沒想到三個月後，衛星的路線逐漸脫離蘇聯的掌控，最終重新進入地球大氣層，化為碎片。雖然蘇聯聲稱碎片在墜入大氣層的過程中全部燒毀，但事實是，碎片灑落在加拿大的西北地區。加拿大協同美國花九個月，清掃了 12.4 萬平方公里的面積，才清除完了所有碎片，這雙方都出動百人逐步清掃的行動稱為「晨光行動（Operation Morning Light）」。

核廢料不能「廢物利用」嗎？

除此之外，我們也多次提過，雖然目前的核反應爐無法使用這些用過核燃料棒，但他們很有潛力成為未來第四代核反應爐的發電原料，透過「核燃料循環」，減少新原料的開採需求，可以同時滿足零碳排發電，和不會增加高階放射性廢棄物的兩大優點，成為新的能源選擇。因此將這些用過燃料棒放在相對容易取得的地方，從再利用角度也是值得盤算盤算的。

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「反核？擁核？」似乎是2013年最夯的話題，3月9日，全台灣有超過22萬人走上街頭參加「反核大遊行」。事實上，自從2011年日本福島核災(Fukushima nuclear disaster)再次見證了核能對環境和人體健康的威脅，更多人對於核能安全產生疑慮。

不只是台灣，國外對於核能的討論也是沸沸揚揚。「我對於福島核災後，一些對核能不講理的抱怨感到很困擾。」作者卡拉恰(Pushker A. Kharecha)說，他是一名美國太空總署哥達太空研究院的氣候學家。

卡拉恰和他的同事韓森(James E. Hansen)很好奇核能究竟有那些優點可以比過化石燃料。他們在2013年3月15日發表了他們的研究成果《Prevented Mortality and Greenhouse Gas Emissions from Historical and Projected Nuclear Power》中指出核能取代化石燃料，有降低空氣汙染和溫室氣體排放的優勢。

化石燃料會造成空氣汙染是人人皆知，但是核災所造成的影響甚巨，如何能較空氣汙染更有優勢？這兩名科學家以能源使用所造成的「死亡人數」作為指標，發現核能發電所能避免的死亡人數竟然比可能造成的死亡人數還高！

他們找到一篇2007年的文獻資料，呈現了火力發電與核能發電產生每單位能量所造成的死亡人數，它的計算範圍從能源採集到能量的產生，甚至像是煤礦業的意外事件，以及空氣汙染導致的肺癌。

這兩位NASA的科學家根據這些數據，並且結合歷史上化石能源使用紀錄來進行運算。他們問的第1個問題是：如果能回溯歷史，在1971到2009年這段時間所使用的能源都以核能取代化石燃料，能夠挽回多少生命？或者造成更多死亡？

答案隨著研究揭曉，從1971至2009年核能大約造成4,900人死亡，包括輻射造成的癌症、核能電廠的工安意外等；相較於使用化石燃料，在近四十年間竟然可以避免約184萬人死亡。

對於未來的模擬，他們還問了第2個問題：在2010至2050年間，如果將已建置的、計畫建置的核能電廠全部取代為天然氣或燃煤方式發電，會額外造成多少人死亡？結果顯示如果全部以煤炭作為燃料，將至少額外造成439萬人死亡；而儘管天然氣造成的汙染程度較煤炭低，如果以天然氣取代核能，也會比核電多造成42萬人以上死亡。

除了以人體健康作為指標，能源使用對於環境的影響也是研究評估的重點之一，科學家從溫室氣體的角度，發現如果將核能取代為煤炭及天然氣，將會額外造成800～2,400億噸的碳排放，可能導致更嚴重的全球暖化和氣候變遷。

當然，這個研究有一些限制，首先：它沒有考量到未來氣候變遷的影響，除了天災頻繁造成更多死亡，異常天氣也會大幅提升核災的風險；第二：核能的發展比化石燃料晚，核災對人體造成的長期影響也不見得都已經見證；第三：它沒有考慮到人類除了核能和化石燃料以外，使用其他再生能源的情況；第四：這個研究對未來能源使用量的假設，也可能與未來的實際情況有許多差異，譬如人類可能更加浪費或更加環保以及人口母體的增減也會造成影響。

這份研究提供了一個審視核能益處的科學觀點，不代表它證明了核能優勢的全面性，但是它是一個理性討論的機會。不論是擁核、反核或著還有我們想的到、想不到的種種選擇，不管是喜歡自然生態還是為了人類己身，我們都需要理性的反思與討論。

本文原發表於行政院國家科學委員會-科技大觀園「科技新知」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊，也有臉書喔！

參考資料：

• Prevented Mortality and Greenhouse Gas Emissions from Historical and Projected Nuclear Power (DOI: 10.1021/es3051197)
• Chemical & Engineering News: Nuclear Power Prevents More Deaths Than It Causes

隨著核電廠陸續退役，台灣也逐漸邁向零核家園，郭台銘突然提出的「一縣市一核電」把核能議題的熱度重新炒到高峰。

雖然看似激進，但有人認為如果是郭董提到的「小型核電廠 SMR」的話，或許就有可能。這個 SMR 到底是什麼？它安全嗎？再者，它真的是核電的未來嗎？

實際上已經有人成功運行小型核電廠，並且已經併網發電了，他們是怎麼做到的？

小型核電廠是什麼？

台灣現在僅存，還在運作的核電廠就是核三廠，核三有兩部機組，每個機組的發電量大約為 950MW。

小型核電廠正式的名稱是「小型模組化反應爐」SMR（Small Modular Reactor），發電量通常在 20~300 MW，比一般核電廠小上許多。還有甚至更小，發電量 1～20 MW 的 MMR（Micro Modular Reactor）的反應爐。

奇怪，發電量怎麼越發展越小了呢？這樣不就得要蓋更多核電廠？

小型核電廠的特點就是小發電量，因為這能創造三個優點：安全、造價便宜、易組裝。

核能那麼危險，為什麼還要用？

這三個優點實際上就是現在核電發展的最大瓶頸。核能發電也已經有 60 年歷史了，但至今全世界的發電量中，核電也只佔大約 10%。最大的問題不外乎就是安全性、造價昂貴和建造時間久。

就算撇除安全性，漫長的建設時間與昂貴的發電成本，是讓許多電力公司卻步的原因之一。根據能源研究公司 BNEF（彭博新能源財經）的調查，從 2009 年到 2021 年，12 年間核能的建設成本增加了 36%；加上核電廠動輒 5～10 年的建設時間，就算核能是屬於低碳排的發電方式，大家也都更傾向選擇發展成熟的再生能源。

核能有一個最大的優點，那就是穩定持續發電。太陽能與風力這些再生能源容易隨天氣與時間影響發電量，反之核能屬於基載電力，本來就與風力、太陽能定位不同。

小型核電廠如何克服安全性？

要好要快也要便宜，除了穩定與低碳，還想要兼顧安全跟造價低的核電，小型核電廠真的是那個完美的選擇嗎？

小型核電廠 SMR 主打的特點就是一個字，小！只要夠小、功率降低，反應爐就不會一口氣釋放太多的熱，甚至能免除外部冷卻設備，靠自然循環降溫。

福島核電廠發生意外的主因就是海嘯破壞了核電廠中做為緊急電源設備的發電機與電池，導致冷卻系統失效，最後反應爐內的溫度無法抑制、不斷竄高，將水分解成了易燃的氫氣，產生爆炸。

如果 SMR 的反應爐可以撇除對外部冷卻系統的依賴，靠自己就能降溫，就能最大程度避免發生爆炸以及爐心熔毀的事故。

我們以目前 SMR 發展最成熟的美國公司 NuScale 為例，在他們發展的 60MW 反應爐中，含有 37 個燃料束，整個反應爐高約 17.8 公尺，直徑約 3 公尺。這個大小甚至可以在工廠製造，透過貨車或火車運送至預定地再快速組裝起來，大幅減少建造的時間與成本。

NuScale 把水循環系統都包在了反應爐，一次冷卻劑藉由熱對流上下循環，完全不需要幫浦，減少停電時產生的風險，一次冷卻劑的熱則會傳給二次冷卻劑，讓二次冷卻劑變為蒸氣推動渦輪發電。

如果真的遇上斷電事故，反應爐也有緊急冷卻系統，直接將整個反應爐泡在大水槽中；根據計算，水會在 30 天後完全蒸發，而此時的反應爐功率已經降低為原本的 4% 以下，只要靠空氣循環就能穩定溫度。

中國的小型核電廠是怎麼做到的？

而現在，在中國已經有第一座陸上 SMR 併到電網了！2021 年年底，中國山東省「石島灣高溫氣冷堆核電站示範工程」正式併網發電，發電功率 200MW，雖然發電廠的總體積不小，但以它的發電功率及主打安全的設計，是實實在在的一座 SMR。

所謂的「高溫氣冷堆」，指的是流經燃料棒，充當冷卻劑與熱交換的材料，所使用氣體如：氦氣。與壓水式反應爐用水作為冷卻劑的最大差別在於不僅熱轉換效率更好，也不用擔心水因高溫氣化而有爆炸風險，故可承受更高的反應溫度。

比起傳統反應爐，高溫氣冷堆可以用更少的鈾 -235 進行反應，也就是能在燃料棒中有更多的鈾 -238 可以在溫度飆高時吸收掉多餘中子，加上高溫氣冷堆本身就能承受高溫的特性，如果真的遇到失去電力的情況，整個反應堆的溫度，也會穩定在 1600℃ 上下。

除此之外，石島灣核電廠的設計十分有趣，是球狀反應爐。在如同沙漏般的大反應爐中，燃料棒被做成了一顆顆直徑約 6.7 公分的燃料球，兩萬七千顆燃料球像沙漏中的沙子一般填充在反應爐內。

鈾燃料會被包裹在球狀構造的中心，外頭則是作為中子減速劑的石磨；作為冷卻劑的高溫氦氣會從球的中間通過帶走熱量，燃料球可從下方取出，並從上方填充。

不過，高溫氣冷堆能否成功，還需要許多時間觀察，例如石磨包裹的燃料球是否容易摩擦造成破裂，都是需要進一步注意的。

小型核電廠的未來？

除了中國外，各國也都在發展不同形式的 SMR，甚至有人在發展功率 20MW 以下的微型核子反應爐 MMR。例如美國愛達荷國家實驗室正在建造的 MARVEL 反應爐，以及核能公司 Radiant，它們正在打造貨櫃大小、可以隨拉隨走的 MMR，希望能取代社區停電時使用的高污染柴油緊急發電機。

不論是小型還是微型核電廠，除了技術還有待發展，成本是否能壓低，也是個重要指標。當然，還有另一個大魔王，就是核廢料問題，還等著被解決。

根據研究推算，NuClear 各種機型每單位能量產生的核廢料可能會是傳統核電廠的 5.5～30 倍不等，球狀反應堆的體積因為球狀包裹物的設計，核廢料的體積也是明顯可見的變大，而這些核廢料的處置問題也是全球都在面對的問題。

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