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【紀錄】M.I.C.╳科技大觀園:能源──從核能的那些骯髒事開始說起

Peggy Lo
・2014/07/10 ・12657字 ・閱讀時間約 26 分鐘 ・SR值 607 ・十年級

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文 / 羅佩琪

唰──地脫下外套,露出胸前閃爍著耀眼藍光的弧形反應爐[1],講者廖英凱還沒開口,就清楚揭示了今晚的演講主題:核能。

曾在《廢核大遊行》擔任公民審核四的講者,也曾主持網路社群《核能流言終結者》的對談,長期協助國內反核、擁核團體釐清核能議題中的科學論述,PanSci專欄作者廖英凱再次登陸PanSci M.I.C.[2],嘗試放下社會火熱的反核、擁核對立,以「科學」為立場,分享(其實是澄清?)核能議題中的那些骯髒事。

適逢林義雄先生的反核四禁食行動,這次的M.I.C.在講者一貫的風趣生動中,似乎也夾帶了一抹沉重。而我們也不得不去思考:面對敏感複雜、佈滿對立荊棘的社會議題,除了科學真理,還有什麼是科學人可以 / 應該做的呢?

(雖然老梗但也真切,或許「尊重」就是那把開啟對話的鑰匙吧!)

劃定守備範圍:今晚,我們談的是「核能議題中的科學」

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「該不該要核四、核五六七八?」「假設我們不要核能,又該選擇什麼樣的能源?」面對能源議題的大哉問,廖英凱一開場,就明白指出須考量的面向是相當多元的:

● 經濟面:例如,哪一種發電比較便宜?
● 科學面:例如,哪一種發電比較安全?
● 社會政治面:例如,哪一種發電對蘭嶼人、對台灣人或對地球人比較好?

其中,「發電方式、發電產物的安全性」應該是自然科學最有能力處理的,也因此,今晚我們將從攸關核能安全、常被視為核能潛在風險的骯髒事們開始探討。

核能的骯髒事#01:核電廠核爆?
──科學家:「讓我們從鈾235濃度、連鎖反應、臨界質量談起。」

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五月天的《入陣曲》網友Kuso的《連核爆》……在各種流行文化中,美麗(?)的蕈狀雲與核爆,似乎與核電廠畫上了等號。但,在現實世界,「核電廠核爆」真的會發生嗎?甚至,我們給定最極端的情況,例如:核電廠施工者是像X統沙拉油般的不肖商人,施工品質極差,在這樣嚴苛的條件下,核電廠是否可能核爆?[3]

要科學地回答這個問題,我們必須從「連鎖反應」的概念談起。

核電廠與核彈的能量來源,都來自鈾原子的核分裂:一顆中子打到一顆鈾原子,分裂成氪和鋇這兩個蠻重的原子及三顆中子;如果這三顆中子繼續打到三顆鈾原子,就會繼續產生九顆中子……這,就是傳說中的「連鎖反應」,利用三倍數的指數成長,讓能量短時間內快速膨脹。

你可以想見,製造核彈者會希望這個連鎖反應產生的能量大、效率高,因此會把核彈的質量加大,並提高核彈彈頭的濃度,以讓所有被分裂出來的中子,都能有效地碰到下一顆鈾原子,讓連鎖反應持續發生;更先進的做法是,在核彈外圍包覆金屬,讓中子反彈,產生更有效率的連鎖反應──由此可知,「質量」與「濃度」,正是能否達成連鎖反應的關鍵。

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▲提升核分裂能量、效率的方法:加大質量(中),提高密度、加上金屬外殼(右)。

也因此,我們稱達到連鎖反應所需的質量為臨界質量;而不同濃度下,臨界質量亦會不同。以鈾235為例,當濃度是100%,只需要47.5公斤就可以達到連鎖反應;但,當濃度下降到10%,臨界質量將超過一公噸;至於核電廠使用的,濃度介於3~5%鈾235,臨界質量是:無窮大。

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至此,我們可以肯定地回答「核電廠會核爆嗎」這個問題了:不可能。核電廠所使用的鈾235濃度過低,所需臨界質量是人類無法企及的無窮大;既然不可能達到連鎖反應,自然也無法產生核爆。(既然低濃度的鈾235無法產生連鎖反應,核電廠的能量從哪來?核電廠的核分裂怎麼發生?請看這份延伸閱讀。)

註:那福島核災的爆炸是怎麼回事?那不是核爆,是比核爆等級小得多的氫爆[3]。

核能的骯髒事#02:台灣的輻射值超標?
──科學家:「讓我們從輻射的組成談起。」

即使核電廠不會核爆,我們依然要面對已經存在的核廢料、核能輻射以及福島事故的意外的問題,這正是核能與其他發電方式最大的差異:核能發電的產物是有輻射的。奠基於對輻射的警覺與擔憂,許多環保團體、倡議組織近期也自發性發起「測量生活周遭的輻射值」行動:

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上圖即是一例,2014年某場研討會中,與會者在立法院測量到每小時0.12μSv(微西弗);相對於此數值,知名反核人士劉黎兒女士曾撰文宣導「超過0.07μSv就是超標」,指稱全台測量到的輻射值普遍超標三至五倍以上。難道,這就是台灣核能輻射危機的醜陋真相?

試圖解答這樣問題,我們可以從「輻射組成」來一步步驗證上述的說法。日常生活中我們會接觸到的輻射來源其實相當多樣:(數值單位:mSv/yr 毫西弗/年)[5]

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  • 宇宙射線(0.26)、氡氣(0.435)、地表體外曝露(0.64)、地表體內曝露(0.28):都屬於背景輻射。
  • 醫療輻射(0.81):包括X光、斷層掃描等,是我們一生接受輻射的最大宗來源。
  • 其他人造輻射(0.01):過去人類在地球上投放的兩千餘顆核彈所產生的放射性落塵、職業曝露如放射治療師/核電廠員工會接觸到的輻射、核能及雜項設施如核廢料處置場的輻射。

由於醫療輻射僅見於醫療處所,背景輻射如宇宙射線則無所不在,WHO、ICRP及我國的原能會在設定輻射相關建議、規定時,多以「其他人造輻射」為規範項目,並以每人每年1mSv為上限。

帶著輻射組成的背景知識,我們重新檢視輻射量測的意義:假設我們跟蔡康永一樣,在遊行時拿著一支輻射偵測器,我們會量到什麼呢?

街頭不是醫院,不會有醫療輻射,氡氣要計算吸入人體內的影響值,跟體內曝露一樣無法量測,我們能偵測的數值其實僅剩宇宙射線、體外曝露及其他人造輻射三部分。根據上述調查,三者合計為0.91mSv/yr,約莫是0.104μSv/hr,這個數值與全球平均0.097μSv/hr[6]相距不遠。(更具體的形容:這大概是「吃一根香蕉獲取的輻射量」)

不論台灣或全球,以輻射偵測器隨處量到的數值,顯然都大於0.07μSv;那,為什麼還會有劉黎兒女士「超過0.07μSv就是超標」的論述呢?我們試著重現劉女士的推導過程:

  • ICRP說每年超過1mSv超標:1mSv/yr = 0.11μSv/hr
    ➝正確。
  • 劉女士依8比2的體內、體外曝露拆分:體外曝露約佔0.02μSv/hr。
    ➝喔歐,出錯了!ICRP的1mSv是規範其他人造輻射,體內/外曝露都屬於背景輻射,兩者是沒有交集的。
  • 0.02μSv/hr再加上台灣沖積平原地帶的自然值0.05μSv/hr = 0.07μSv/hr,故超過0.07μSv/hr即為超標。
    ➝喔歐,出錯了!錯誤的上一步,推導出錯誤的結論。

對原始文獻的解讀偏誤,造成與大自然現狀相悖的結論。至於,台灣輻射值的現狀究竟如何?較允當的評斷及量測方式又為何?想了解更多,建議閱讀講者廖英凱在泛科學發表的專文做更深入的了解。

核能的骯髒事#03:核電廠逃命圈?
──科學家:「讓我們從LNT、線性無閾值模型談起。」

除了輻射偵測,核能議題中另一項引起眾多關注與非議的,正是逃命圈的距離標準。

原能會目前核定的緊急應變計畫區範圍為八公里,雖然亦有是否增設為十六公里的討論[7],但無論如何,皆遠低於日本福島核災時的二十公里撤離圈……是台灣人命比較不值錢嗎?明明事關人命,撤離圈難道不是越大越好、越大越安全?

要審慎地回答這個問題,我們必須一步步追溯逃命圈法規制定時,應考量的科學基礎。流行病學統計發現[8]:當照射到100mSv以上的輻射,每再增加100mSv的輻射,罹癌的機率會增加0.55%。緊接著我們會問,那,照射到100mSv以下呢?由於目前尚無100mSv以下具統計意義的實驗數據,有三種常用的模型,作為輻射量與罹癌機率關係的可能詮釋:

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【模型一】線性無閾值模型 Linear No Threshold(黃線)

這個模型認為:100mSv以下的規律會與100mSv以上相同,呈「每增加1mSv輻射、罹癌率增加0.55%」的線性關係。從字面拆解,「閾」是門檻的意思,「線性無閾值」是線性、沒有門檻;更白話的說,人類只要照射到輻射,不論劑量多低,都一定會增加致癌的機率。(重申:即使100mSv以下我們是沒有實驗數據可以佐證的)

【模型二】線性閾值模型Linear Threshold(藍線)

相反地,線性閾值(a.k.a.有門檻)模型認為,既然100mSv以下沒有實驗數據佐證,那顯然地,當人類被0~100mSv的輻射照射時,是不會增加任何致癌率的;一直要累積到100mSv,才會有0.55%的線性關係。

【模型三】毒物反應模型Hormesis Theory Effects(綠線)

這個有點反骨的模型則認為,在0~100mSv、這樣低劑量的輻射照射下,反而是會「降低」致癌率的。類似於現實世界中,台灣某些住在輻射鋼筋屋中的人、伊朗高原這個高背景輻射的居民,他們罹癌率反而比較低。[9][10][11]

補充:當然,這樣的推論有其限制,是否罹癌的原因很多,或許純粹只是因為這群人的社經地位較高、生活品質較好,致使其罹癌率較低。而原能會針對輻射屋居民的流行病學調查也發現,輻射屋居民在甲狀腺、乳房與婦科病等疾病明顯高於一般大眾,且對健康狀況的不確定性所產生耽憂的負面影響,更是難以估量。[12]

輻射值0~100mSv間,[致癌率以0.55%增加] vs [致癌率=0] vs [致癌率反而下降] ── 仔細比較三種模型,我們會發現,模型一(LNT模型)是最保守的,任何輻射劑量都會增加致癌率。

好,帶著這樣的認知,現在讓我們再次審視福島核災的二十公里逃命圈。

根據Ten Hoeve等人的研究[13],依最保守的LNT模型推算,日本政府二十公里逃命圈、共十六萬人的撤離決定,總計讓245人免於罹患癌症;這無疑地是好事。然而,我們同時必須理解,在這十六萬人的撤離過程中,卻有570人因心理不適、延誤治療、孤獨自殺等原因而死亡。

「假如你是核災時的日本政府,你會希望災民們留在原地、三十年後死於癌症……還是冒高一倍的立即死亡風險,依然撤離二十公里範圍內的居民?」這個兩難抉擇或許過於煽情,但也凸顯出:單以距離長短來判定逃命圈的適當性是不夠的,逃命圈並不能以「越大,就越安全」的思維論之

非核家園的想像:台灣的自然資源、再生能源

核爆、輻射量測、逃命圈,雖然民間對核能骯髒事的解讀有些許誤解,我們依然必須承認:核能輻射確實是棘手難解的問題,核廢料的處理也必須以「遠離人類、遠離生物圈」為原則。

那,如果我們往核能的反方向望去……在「非核家園」的世界中,台灣究竟握有多少自然資源的籌碼,能讓我們發展再生能源?

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其實,依據2008年開始的《國科會能源國家型科技計畫》,台灣再生能源整體的潛力上限,是應付尖峰時期用電量25GW(GW=百萬瓩)仍綽綽有餘的31.19GW(編按:25GW是今年四月的數據,今年七月尖峰時期則已高達35GW了);亦即,如果未來我們能把台灣所有有潛力的自然資源都完全開發,別說核四,核一二三、所有火力發電廠都可以被取代。

怎麼做到的?正是憑藉著台灣的壯麗山川、豐隆物產。

陸、海、空齊備,再生能源遍地開花

從能源的「陸」軍看起:台灣本島多山,使水力發電得以發展,利用高低差產生位能,轉化成動能推動發電機產生電力。而在新竹至彰化沿海、墾丁一帶擁有較高的風能,這些地區也正是風力發電機陸續建置的區域。又,在小油坑、大屯山、宜蘭清水等溫泉區,我們得天獨厚地可以發展地熱發電,將冷水打到地底,並用地底的熱加溫,過程產生的能量即能轉化為電能;1980年代落成的宜蘭清水地熱發電廠雖在1993年因高故障率、低發電效率而停止運轉,但預計今年也將重新啟動,為台灣貢獻12MW(MW=百萬瓦)、約莫兩萬六千四百戶的電力。[14]

「海」軍則有兩大勢力,台灣西南海域蘊藏有可燃冰,可燃冰是一種甲烷水合物,亦即海中可開採的天然氣;東部海域則有黑潮,可以帶動海底架設的螺旋槳進行發電。

至於常被視為能源明日之星的「空」軍:太陽能,則分布在太陽能能量較高的嘉南平原及恆春,前者正好坐落於嘉義布袋至高雄佳冬,台灣古代曬鹽場的所在位置(可見咱們的祖先就已經知道太陽能發展的最佳場域了啊……);而四季如春的恆春,也正是因為太陽夠辣、太陽能量夠穩定,才成為比基尼辣妹雲集的春吶場地。

依照台灣所擁有的陸、海、空自然資源,我們可以標幟出台灣的再生能源地圖:

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呼應前段所述,當這些再生能源完全開發,總發電量將是可以完全支撐起台灣用電量的31.19GW,我們可以成為一個只依賴再生能源、就能生存的國家。

但,再生能源完全開發的美好世界……真的會降臨嗎?

「接下來,我要殘酷地戳破大家對再生能源的美好想像。」

才剛為在場觀眾建構美好的、非核家園的未來樣貌,廖英凱話鋒一轉,將大家從想像拉回現實。真實世界中,2014年4月份再生能源實際的發電量約為2.193GW,僅為完全開發的31.19GW的十五分之一:

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當然,現在2.193GW,不代表未來沒有機會走到31.19GW;但是,這中間的差異,除了政府是否投注足夠資源、是否用心發展再生能源外,或許,還有一些(與核能輻射一樣)從根本地、棘手難解的問題。

【水力】環境危害(案例:萬里水力電廠開發案)

水力電廠的開發,代表需要阻斷一條河流來建置水壩與水庫,輕則改變河流的流量、流速,重則改變河流中的生態系(直白的想:魚顯然不可能跳過水庫的高牆……必須變更棲息處所、進行遷徙)。想進一步了解水力電廠開發對環境的危害,花蓮萬里水力電廠目前正在進行第二階段環評,《地球公民基金會》的花東辦公室投注了許多心力與研究在這個議題上,值得大家一同關注。

【風力】季節效率差異、低頻噪音(案例:苑裡風機開發案)

根據經濟部能源局、工研院的千架海陸風力機計畫,2030年有望建置1050架風機、供應約4.2GW,比核四的2.7GW還大的發電量,顯見風機的潛力。然而,受限於台灣的地理位置與地形,夏天風小冬日風大,容量因數[15]相差3-6倍,但偏偏,夏天卻是吹冷氣、用電量最高的尖峰時期。

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風力發電的另一個問題是「噪音」。關注社會運動的朋友可能聽過的《苑裡反瘋車》行動,正是因為英華威風力發電集團在苗栗苑裡進行風機架設,而巨大風機所產生的低頻噪音波長長,繞射效果好,隔絕的困難度很高,也因此造成相當大的噪音公害。

註:風機有多巨大?具體地說,它是進擊的巨人中超大型巨人的一倍大!(嚇)

【地熱/黑潮】自然區開發、管路結垢與海水侵蝕

地熱發電多存於偏遠的森林山區,亦即,地熱電廠建置時我們勢必開發到我們最需要保護的自然區;而進行地熱發電、我們把水打到地底下再抽起時,管路中將溶有許多地底礦物,造成水管結垢──這個看似簡單的問題,卻是過去幾十年的地熱發電進展中,就連發展最快的美國、菲律賓也難以解決的。

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與地熱發電碰到的問題雷同,分布於東部海域的黑潮發電在設置海底裝置時也會遇到防水、侵蝕問題,再加上東部海底地形崎嶇,施工難度甚高,電力從海上傳輸到岸上時又會碰到颱風侵擾。綜觀全世界,洋流發電尚未有成功商轉的案例。

【可燃冰】國際情勢問題

西南海域蘊含了豐富的可燃冰資源,但,也埋藏了最多的國際海域紛爭。一年前的廣大興案仍歷歷在目,西南海域涉及中國、菲律賓等國的複雜海域主權問題,讓可燃冰短期內可能淪為看的到、吃不到的自然資源。

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【太陽能】晝夜/季節效率差異、製程汙染(案例:日月光K7廠)

太陽能在先進的高科技產業頗受重用,例如國際太空站就是使用太陽能。然而太陽能在地球的應用則存在了根本的限制:太陽會下山,而下山後我們還是得用電。晝夜發電效率的差異如下圖所示。

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發電效率的巨大差異不只存在於晝夜間,也在季節間。與風力發電相反,夏天太陽大、冬天太陽小,太陽能似乎正好適合應付夏天的尖峰用電量:

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然而(筆者OS:聽到這兩個字,就知道廖英凱又要來摧毀我們的想像了……),如果仔細研究上圖的縱軸,一樣是容量因數,風力發電的數值是0~100%,但在太陽能上限卻僅25%。簡易的解讀這相差四倍的級別:一天中有一半是黑夜,發電效率先打對折,再者,清晨、黃昏的發電效率也是低落的,折算下來,太陽能的發電效率最高目前僅達23.26%。

太陽能的另一個問題,again,又是環境汙染。太陽光電、太陽能電池的本質是半導體,雖然在此無法敘述半導體的整體製程,但至少我們可以利用近期的新聞做聯想:去年底爆發的日月光K7廠事件,正是因為製造半導體過程中排放大量汙水,造成嚴重的環境汙染;而在製造太陽能的主要製造國中國,許多太陽能電池的產地也爆發了大規模的汙染事件

「其實我們的科技,已經足夠先進來克服半導體製程的汙染……」帶著些許無奈,廖英凱說:「但科技無法解決的,是不良商人無止盡的貪婪。」

我們必須無奈地承認,這才是真實世界的樣貌

帶著對再生能源開發限制的了解,讓我們再次面對這個問題:台灣的再生能源,真的有機會從目前2.193GW發電量,走到「完全開發」的31.19GW嗎?除了風力季節差異、地熱結垢、太陽晚上會下山……等難解的根本性開發限制,所謂的完全開發,又將附帶多少我們不樂見的環境汙染、生態破壞與居民抗爭呢?

水力發電的案例或許可作為上述現象的註解。2008年《國科會能源國家型科技計畫》其實也預估了2025年的再生能源發電量,針對潛力上限5.04GW的水力發電,2025年的發電量預估卻與2014年是相同的1GW。雖然無奈,但我們似乎必須承認:再生能源的「完全開發」在各種自然、人為的現實限制下,的確存在了無法跨越的難解鴻溝。

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當然,以上討論都奠基在「預估」上。基於對國科會、政府預估數據的質疑,台灣再生能源推動的關鍵組織《綠色公民行動聯盟》也曾在核四真實成本與能源方案報告中提出2025年發電量、電量需求的兩個版本預估:版本一,與能源國家型科技計畫的預估數據相近,以2010年的電量需求成長48%為預測基準;而相較下較樂觀的版本二,則以節能省電推行順利為前提,預估電量需求將呈零成長,維持2010年的水平:

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綜觀能源國家型科技計畫、綠盟的預估版本,截至2025年為止,再生能源的比重將落在20%,以及一個極為理想的69%間──也就是說,不管悲觀或樂觀,在2025年以前的這十年間,我們是不可能單獨依賴再生能源生存的。

所以,剩下的差額(不管是80%或31%),該怎麼辦?

不得不的選擇:火力發電

延續非核家園的中心思想,排除掉核能,當再生能源仍不敷使用,我們的選項僅剩火力發電一途。而不論是台灣、或是廢核路上的典範德國,火力的確也都是難以割捨的發電來源。

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上排的兩張圖,分別是台灣早上六點、晚上六點各發電廠的發電量,除去核能,保持一天恆定電力供應的仍是火力發電;下排則是德國2013年7月第一週的電力供應圖,每日規律波動的黃色區塊正是白天活躍、晚上歸零的太陽能(註:我們常聽到的「德國太陽能佔電力供應的一半」就是指白天的這個部分),最下方的紅色、藍色分別是核能與水力,而穩定佔據發電主力的,依然是咖啡色的火力發電。

回到我們先前提的差額電量來源問題:不管是悲觀的80%或樂觀的31%,這些再生能源無法負荷的部分,如果不使用核能,完全使用火力替代,又會是什麼樣的光景呢?按照台中火力發電廠的發電量換算,這31%~80%的電力約莫需要二~五座的火力發電廠。這聽起來似乎值得一試?如果未來十年我們有一個明確的政策目標,兩年蓋一座火力發電廠,十年我們就會有五座,來實現非核家園的夢想。

然而(Oh No…又是這個粉碎夢想的起手式……),透過火力發電來實現非核家園,是否也會帶來其他問題?這會是一個值得的投資嗎?

火力發電的美麗與哀愁

顯然,要解答這個問題,我們需要更了解火力發電。就從台灣的驕傲,也是全世界最大的火力發電廠:台中火力發電廠看起吧!

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左圖是我們熟悉的台中火力發電廠正面外觀,轉180度、繞到圍牆後的世界,右圖是電廠內部的實際樣貌:黑色堆積如山的正是火力發電廠的燃燒原料:煤炭。這可以解答為什麼火力發電廠大多設置在海邊,因為只有船能運算這麼大量的煤炭;而擁有廣大內陸的國家如美國,就必須把火力發電廠蓋在鐵路旁,方便煤炭運送。

回到我們關心的核心問題:使用火力究竟會有什麼問題?除了空氣汙染造成火力發電廠附近居民較高的支氣管病變比例[16][17][18],火力發電最嚴重的產物依然是溫室效應,及其所連帶造成的氣候暖化。

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▲二氧化碳濃度(藍線)與地球溫度(紅線)的變化趨勢圖。

除了北極熊可能會沒有地方住,氣候暖化與我們人類何干?舉一個與人類比較切身相關的例子。印度與孟加拉邊界的無人島嶼South Talpatti(或稱New Moore)長久存在兩國領土糾紛,然而就在2010年,這個島嶼被發現沉沒了,兩國因此激烈地指責是對方動用武力將此島炸沉(OS:我得不到的,你也別想要……?)。最後,經印度加爾各答學者Sugata Hazra分析衛星圖片,向BBC發布新聞稿,才指稱此島是因全球暖化,海平面上升淹沒的。除此之外,描述極端氣候的《明天過後》、前美國副總統高爾的紀錄片《不願面對的真相》,也都不斷提醒我們,溫室氣體、全球暖化可能潛藏的恐怖危機。

火力發電也有這麼多問題,看似走投無路的我們,到底該怎麼辦?這個全世界都在憂慮的問題,奸巧又厲害的商人比爾蓋茲提出了自己的見解。

蓋茲方程式:Innovating to zero

「這是我近年來學到最重要的一條公式。」廖英凱慎重的強調。

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這條公式是由比爾蓋茲在2010年的TED演講提出,他估算人類未來會製造出來的二氧化碳量,將等於[人數]、[每人會使用的服務量]、[每單位服務需要的能源]、[生產每單位能源所製造的二氧化碳]的乘積。相同的分子、分母消去後,兩邊相等,這條公式的確成立。

仔細探究這四項變數:

  • P(↑):在可預期的未來,全球人數必然會繼續上升。
  • S(↑):每人可使用的服務也會上升,例如娛樂服務,從智障型手機到智慧型手機、從貪食蛇到itune store,以及醫療服務的日新月異。
  • E(↓):單位服務使用的能源是下降的,例如,從燈泡,到白熾燈泡、省電燈泡,再到LED,技術的進步正讓服務需消耗的能量下降,用電效率提高。
  • C(?):這將是左右這條公式的關鍵。

若以降低二氧化碳為目標,我們需要將C,每單位能源所產生的二氧化碳降到最低;而目前,其實存在一些發電方式是可以將這個變數降到零的,例如:剛才所提的再生能源、核分裂,以及科學家們心中的美好夢想:核融合。

根據這條公式,一個很棒的理念誕生:如果我們可以在能源產生的二氧化碳量努力,降低到零,理論上,我們可以將不會再產生任何二氧化碳。又,人類世界中必然還是有一些產業必須製造出二氧化碳,例如肥料製造、耗燃油的高空運輸,此時,我們就可以將二氧化碳的額度較無後顧之憂地留給他們。

尊重不同價值觀,看清「能源是有限的選擇題」

回顧上述介紹的台灣自然資源與再生能源,以及填補發電量差額所必須選擇的火力發電或核能發電,我們會哀傷的發現:面對未來,我們擁有的選擇並不多。能源的議題,至少在台灣,並不是一個開放式的問答題,而是一個非常、非常有限的選擇題。

既然選擇這麼有限、但每種能源又都有人反,該怎麼辦?戲謔的網友說:那不如請皮卡丘、雷神索爾用閃電來拚經濟好了:

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「不論反對的理由你是否認同,或你認為有更好的選擇,我都必須鄭重呼籲:請尊重這群與你意見不同的人。」

一反淘氣詼諧的演講風格,廖英凱鄭重嚴肅地提醒在場MIC的夥伴:玩笑歸玩笑,但未來當我們遇到苗栗苑裡反風機、花蓮萬里反水庫、或是明天要開始為核能無限期絕食的林義雄先生時(編按:本場MIC恰好是2014/4/20,林先生絕食前一天),請千萬、千萬不要用戲謔的方式面對他們,請給予他們絕對的尊重──因為,他們是真正在用自己的生命在反對,在捍衛自己的價值觀的。

面對核能議題,除了互相尊重,廖英凱也推薦了另一個開啟對話空間的方法:自己來做預估吧!或許你不認同上述國科會、綠盟的能源預估,你對台灣能源的未來有自己的獨特想像,目前坊間其實有一些工具,是可以讓你進行個人化能源預測的,例如資料視覺化設計師李慕約製作的《發電成本計算機》。在這個計算機上,你可以自行設定你期望的未來GDP、人口成長率、用電量,並指定你希望有幾座火力、核能、風力電廠,搭配出屬於你的模擬國家中,專屬的能源配置。

總結

從核電廠核爆、輻射量測、逃命圈等核能骯髒事(?)的科學面釐清,到台灣的自然資源、再生能源的選項與限制,以及這樣的限制下使用火力將遇到的阻擾、比爾蓋茲對二氧化碳Down to Zero的想像……這場MIC的超時程度堪稱史上之冠,但,卻也只是核能議題中非常、非常少的一小部分。

帶著科學人的爛漫,廖英凱再次引用比爾蓋茲的話,作為結尾:

The barrier to change is not too little caring; it is too much complexity.
改變世界的阻礙,不是人類的冷漠,而是因為這個世界實在太複雜。

~Bill Gates  2007

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畢竟是爭議不斷的社會議題,本次M.I.C.的Q&A時段提問異常踴躍,有的直白尖銳、有的充滿憂懼,有的PanSci夥伴也試圖提出有建設性的問題:

Q:DIY的輻射量測,在什麼樣測量情況下會是有效的?
A:以演講中提到蔡康永用的輻射偵測器Air Counter_S來說,僅能量測Gamma射線,誤差值為±20%,實測上又容易受微波、溫度影響。以這樣的實際效果來說,可能只有在大量輻射外洩(例:核災真的發生時),測到足夠恐怖的數值、提醒我們逃難時,才能有具體實效了。

Q:是否有模型在計算核災發生後,輻射的擴散速度?
A:請參考中興大學環工系莊秉潔老師的FB

Q:可以簡介一下「頁岩油」嗎?是否可能取代石油?
A:(本題由也在現場的地科資深媒體人潘昌志代打回答簡單的說,過去我們採集石油的地點會有特定的封閉儲油條件,多在孔隙較大的地層;但因技術的進步,目前我們也可以在孔隙較小的地方採集榨油。但無論如何,頁岩油同樣會碰到排放二氧化碳的問題。

Q:恕我直白的問,以您的專業判斷,核四的風險是否可被接受?
A:(回答前,廖英凱先止血強調:「或許聽起來有點規避,但這是我真實的想法」)台灣目前並沒有一個合適的方式評斷各種發電方式的風險;能源的選擇是「兩害相權取其輕」,但怎麼判斷發電方式「有害」?依著不同的價值觀,每個人會有不同的判斷。

例如:蘭嶼居民會反對核廢料置放於蘭嶼,因為那是他的家園;但同時,也會有環保人士認為,需要在意北極熊的存續更優於人類的生存……北極熊、蘭嶼人、台灣人、地球人,誰比較重要?該用哪一種維度來思考能源議題是沒有正解的,端看你的價值選擇。


後記

本次M.I.C.在PanSci臉書上的即時討論熱絡程度並不亞於現場,甚至,多了一絲煙硝味。一張標註為「科學大腸花英凱大帝開講,談核能的骯髒事」的現場照片貼文,意外引發大批網友們的撻伐及討論,為「核能其實不骯髒」發聲護航。

作為在現場全程聆聽演講的聽眾,回家後看到PanSci臉書上的討論串其實是訝異的,除了因本次演講其實是釐清民眾對「骯髒的核能」做科學面釐清,另一方面,也對於以一張照片、一句註解來揣測演講內容的現象感到驚詫。但,轉念一想,或許這也正凸顯出當今社會對核能議題的重視、敏感及其難解的本質;在拾起反對 / 支持立場的盾牌前,先一步放下名為尊重與傾聽的城門吊橋──這,或許是我們都更該學習的吧!

29

註:

[1] 感謝道具復刻師馬可多 精心打造弧形反應爐。

[2] 廖英凱第一次擔任M.I.C.講者的紀錄文:M.I.C. IV之「未來」

[3] 講者強調:這部分的討論排除了「被真正的核彈打到」的情形。

[4] 福島核災氫爆的延伸閱讀:福島核災該是廢核的理由嗎?Fukushima Nuclear Disaster

[5] 資料出處:輻射防護簡訊34–財團法人輻射防護協會 (1998)。該調查的時間係1980至1995年,缺乏至今約二十年的資料。由於自然背景輻射不會有太大的變化,有較大進步幅度的醫學技術帶來的醫療輻射,其今日的數據可能與此份調查有較大差距;但講者廖英凱也強調,以上僅係他的個人推測。

[6] 數據引自台灣地區天然背景輻射介紹

[7] 「核能電廠緊急應變計畫區內民眾防護措施分析及規劃檢討修正」完成報告核子事故緊急應變計畫區範圍檢討報告

[8] ICRP, 2007. The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. ICRP Publication 103. Ann. ICRP 37 (2-4)

[9] Chen, W. L., et al. “Effects of cobalt-60 exposure on health of Taiwan residents suggest new approach needed in radiation protection.” Dose-Response 5.1 (2007): 63-75.

[10] Ghiassi-Nejad, M., et al. “Very high background radiation areas of Ramsar, Iran: preliminary biological studies.” Health Physics 82.1 (2002): 87-93.

[11] Borzoueisileh, Sajad, et al. “The assessment of cytotoxic T cell and natural killer cells activity in residents of high and ordinary background radiation areas of Ramsar-Iran.” Journal of medical physics/Association of Medical Physicists of India 38.1 (2013): 30.

[12] 「輻射屋居民流行病學調查及研究」委託研究計畫期末報告

[13]  Ten Hoeve, John E., and Mark Z. Jacobson. “Worldwide health effects of the Fukushima Daiichi nuclear accident.” Energy & Environmental Science 5.9 (2012): 8743-8757.

[14] 在國外還有一些滿成功的地熱發電實例,在自己的家後面挖約莫100公尺深的井,即可應用地熱提供家裡的暖氣、熱水等,詳見:Heat From The Earth: How To Heat With Near-surface Geothermal Energy.

[15] 容量因數的定義

[16] Nel, Andre. “Air pollution-related illness: effects of particles.” Science 308.5723 (2005): 804-806.

[17] Coal Ash-The toxic threat to our health and environment

[18] 媽祖請您要保祐:彰工火力發電廠說明會與會雜感

 

【關於 M. I. C.】

M. I. C.(Micro Idea Collider,M. I. C.)微型點子對撞機是 PanSci 定期舉辦的小規模科學聚會,約一個月一場,為便於交流討論,人數設定於三十人上下,活動的主要形式是找兩位來自不同領域的講者,針對同一主題,各自在 14 分鐘內與大家分享相關科學知識或有趣的想法,並讓所有人都能參與討論,加速對撞激盪出好點子。請務必認知:參加者被(推入火坑)邀請成為之後場次講者的機率非常的高!

本場演講由科技部「科普資源整合運用推廣計畫」支持,PanSci泛科學與國家高速網路與計算中心共同舉辦。歡迎大家到科技大觀園閱讀更多科學內容。

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將陽光轉變成電能的太陽能電池:太陽能電池不是電池——《圖解半導體》
台灣東販
・2022/11/23 ・2778字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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備受關注的再生能源

近年來,以太陽能發電的再生能源備受關注。

近年來,以太陽能發電的再生能源備受關注。圖/pexels

太陽能電池是太陽能發電的關鍵裝置,這是用半導體將陽光的能量直接轉變成電能的裝置。雖然有「電池」這個名稱,但不像乾電池那樣可以儲存電能。所以「太陽能電池」這個稱呼其實並不洽當,應該稱其為「太陽光發電元件」才對。

太陽能電池會利用到第 1 章 1-2 節提到的半導體光電效應(將光轉變成電能的現象)。不過,僅僅只透過照光,並不能從半導體中抽取出電能。要將光能轉變成電能,必須使用 pn 接面二極體(參考第 1 章 1-8 節)才行。

pn 接面二極體。圖/東販

圖 5-1(a) 為 pn 接面二極體,p 型半導體有許多電洞做為載子,n 型半導體內則有許多電子做為載子。這個 p 型與 n 型半導體接合後,接合面附近的電洞會往 n 型移動擴散,電子則會往 p 型移動擴散,如圖 5-1(b) 所示。

移動擴散之後,接面附近的電子與電洞會彼此結合,使載子消滅,這個過程稱為複合。結果會得到圖 5-1(c) 般,沒有任何載子存在的區域,這個區域就稱為空乏層。

接面附近的空乏層中,n 型半導體的帶負電電子不足,故會帶正電;另一方面,p 型半導體的帶正電電洞不足,故會帶負電(圖 5-1(d))。

因此,n 型與 p 型半導體之間的空乏層會產生名為內建電位的電位差,在接面部分形成電場。這個電場可以阻擋從 n 型半導體流出的電子,與電子從 n 型流向 p 型的力達到平衡,故可保持穩定狀態。

這種狀態為熱平衡狀態,放著不管也不會發生任何事。也就是說,接面上有內建電位差之壁,不管是電子還是電洞,都無法穿過這道牆壁。

用光發電的機制。圖/東販

在這種狀態下,如果陽光照入空乏層,半導體就會在光能下產生新的電子與電洞,如圖 5-2 所示。此時,新的電子會因為內建電場所產生的力而往 n 型半導體移動,新的電洞則往 p 型半導體移動(圖 5-2(a))。於是,電子便會在外部電路產生推動電流的力,稱為電動勢。

在光照射半導體的同時,電動勢會一直持續發生,愈來愈多電子被擠入外部電路,於外部電路供應電力。被擠出至外部電路的電子會再回到 p 型半導體,與電洞結合(圖 5-2(b))。我們可以觀察到這個過程所產生的電流。

太陽能電池的結構。圖/東販

目前太陽能電池的大部分都是由 Si 半導體製成。以 Si 結晶製成的太陽能電池結構如圖 5-3 所示。

為方便理解,前面的示意圖中,都是以細長型的 pn 接面半導體為例。但實際上,太陽能電池所產生的電流大小,與 pn 接面二極體的接面面積成正比。所以 pn 接面的面積做得愈廣愈好,就像圖 5-3 那樣呈薄型平板狀。

前面的說明提到,陽光可產生新的載子,這裡讓我們再進一步說明其原理。

pn 接面二極體的電子狀態。圖/東販

圖 5-4 為 Si 原子之電子組態的示意圖(亦可參考第 38 頁圖 1-11)。Si 原子最外層的軌道與相鄰 Si 原子以共價鍵結合,故 Si 結晶的軌道填滿了電子,沒有空位(圖 5-4(a))。

若摻雜雜質磷(P)或砷(As)等 15 族(Ⅴ族)元素,形成 n 型半導體,便會多出 1 個電子。這個電子會填入最外層電子殼層的最外側軌道(圖 5-4(b)),與共價鍵無關,故能以自由電子的狀態在結晶內自由移動。

由於電子軌道離原子核愈遠,電子的能量愈高,所以位於最外側軌道的電子擁有最高的能量(參考第 57 頁,第 1 章的專欄)。最外側軌道與最外層電子殼層的能量差,稱為能隙。

另一方面,如果是摻雜鎵(Ga)或銦(In)等 13 族(Ⅲ族)元素的 p 型半導體,會少 1 個電子,形成電洞。這個電洞位於最外層電子殼層,能量比自由電子還要低(圖 5-4(c))。

空乏層不存在自由電子或電洞等載子,此處原子的電子組態皆如圖 5-4(a) 所示。

陽光照進這個狀態下的空乏層區域時,原子的電子會獲得光能飛出,轉移到能量較高的外側軌道(圖 5-4(d))。此時的重點在於,電子從光那裡獲得的能量必須大於能隙。如果光能比能隙小的話,電子就無法移動到外側軌道。

光的能量由波長決定,波長愈短,光的能量愈高(參考第 217 頁,第 5 章專欄)。光能 E(單位為電子伏特eV)與波長 λ(單位為 nm)有以下關係。

E[eV]=1240/λ[nm]

抵達地表的陽光光譜。圖/東販

另一方面,抵達地表的陽光由許多種波長的光組成,各個波長的光強度如圖 5-5 所示。

由圖可以看出,可見光範圍內的陽光強度很強。陽光中約有52%的能量由可見光貢獻,紅外線約佔 42%,剩下的 5~6% 則是紫外線。

若能吸收所有波長的光,將它們全部轉換成電能的話,轉換效率可達到最高。不過半導體可吸收的光波長是固定的,無法吸收所有波長的光。

Si結晶的能隙為 1.12eV,對應光波長約為 1100nm,位於紅外線區域。也就是說,用 Si 結晶製造的太陽能電池,只能吸收波長小於 1100nm 的光,並將其轉換成電能。

不過,就像我們在圖 5-5 中看到的,就算只吸收波長比 1100nm 還短的光,也能吸收到幾乎所有的陽光能量。

光是看以上說明,可能會讓人覺得,如果半導體的能隙較小,應該有利於吸收波長較長的光才對。不過,並不只有能隙會影響到發電效率,圖 5-6 提到的光的吸收係數也會大幅影響發電效率。光的吸收係數代表半導體能吸收多少光,可以產生多少載子。

有幾種材料的光吸收係數特別高,譬如 Ⅲ—Ⅴ 族的砷化鎵(GaAs)。GaAs 的能隙為 1.42eV,轉換成光波長後為 870nm,可吸收的光波長範圍比 Si 還要狹窄。但因為吸收係數較高,所以用砷化鎵製作的太陽能電池的效率也比較高。

總之,GaAs 是效率相當高的太陽能電池材料。然而成本較高是它的缺點,只能用於人造衛星等特殊用途上。即使如此,研究人員們仍在努力開發出成本更低、效率更好,以化合物半導體製成的太陽能電池。

——本文摘自《圖解半導體:從設計、製程、應用一窺產業現況與展望》,2022 年 11 月,台灣東販出版,未經同意請勿轉載。

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台灣東販股份有限公司是在台灣第1家獲許投資的國外出版公司。 本公司翻譯各類日本書籍,並且發行。 近年來致力於雜誌、流行文化作品與本土原創作品的出版開發,積極拓展商品的類別,期朝全面化,多元化,專業化之目標邁進。

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世代正義下的最終選擇——人們真能理解選擇背後的代價嗎?
研之有物│中央研究院_96
・2022/11/20 ・3769字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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本文轉載自中央研究院研之有物,泛科學為宣傳推廣執行單位。

你願意當未來世代的守護者嗎?

如何維護世代正義,正逐漸受到世界各國的矚目。臺灣也不例外,過去幾年,我們面臨核能去留、藻礁保育、淨零轉型、18 歲公民權等關乎未來環境與國家發展的議題。要不要守護未來世代?多數人都會說要!但如果守護的代價必須犧牲部分利益呢?中央研究院「研之有物」專訪院內政治學研究所冷則剛研究員、淡江大學公共行政學系黃寄倫副教授,從多國設立未來委員會與相關制度的經驗,分析世代正義的政策意涵,更為臺灣找出化解問題癥結的關鍵。

「世代正義」是什麼?

誰是世代正義要守護的未來世代?
圖|iStock

什麼是「世代正義」?世界環境與發展委員會(WCED)於 1987 年發布的《布蘭特報告》(Brundtland Report)中,有關永續發展的定義即提出對世代正義的關懷:

人類的發展能夠滿足當代的需求,且不致危及後代子孫滿足其需求的能力。

換而言之,世代正義要守護的未來世代,主要是尚未出生的未來人類。中研院政治所研究員冷則剛指出關鍵的衝突點。由於未來世代尚不存在,很難為沒有主體的群體主張權利。然而未來世代的命運會受到當代人群的影響,是不爭的事實,因此多數國家就此主張:我們有守護後代子孫永續長存的義務。

冷則剛進一步指出,如果我們用廣義的角度來看,或許將已出生、但還不具備公民權的兒少也納入未來世代,是較能說服人們的說法。

以核能去留問題為例,我們可從中體會現今政策對未來世代的深遠影響。核能發電帶來穩定的電力、低廉的電價,卻也產生核廢料處置及核電廠工程風險評估問題,成為未來世代需一肩扛起的重擔。但是未來世代無法為自己表達意見,有賴當代公民為其做出適當的選擇。

淡江大學公行系副教授黃寄倫表示,世代正義是放諸多國皆有的問題,因民主制度本身與世代權益存在根本矛盾。當代人群對於保護未來世代的「誘因」不足,雖然守護未來世代在道德上很合理,但政治人物會為了「選票」而優先處理當前問題,形成為人詬病的政治短視缺陷。

那麼,我們能否設計出因應此缺陷的監督機制?來看看其他國家如何在體制內設計守護未來世代的機制。

未來世代的守護者——各國的選擇

聯合國環境與發展會議(UNCED)早在 1992 年就提出「未來世代監察員」(Ombudsperson for future generations)與「未來世代守護者」(Guardian for future generations)的運作架構,用來監督會影響未來世代福祉的政策制定、決策及執行狀況。接著,開始有國家在體制內設立「未來委員會」(Future commission),針對相關議題提供充分且易懂的資訊,並改善民眾與政府的溝通管道,讓大眾在做決策時有參考依據。

未來世代守護者的運作架構
圖|研之有物(資料來源|Göpel, 2010)

在設立未來委員會的國家當中,芬蘭、以色列是較為先進的代表,而鄰近臺灣的日本、韓國雖未設立未來委員會,但在國家政策中已開始關心未來世代的權益。

● 芬蘭未來委員會:跨部會的諮詢智庫

芬蘭議會從 1993 年開始運作未來委員會,由 17 名議員組成諮詢智庫,主要職責為與政府部門溝通協商會影響未來世代的政策,包含:能源發展、人口變遷、基因改造作物、資訊科技對高齡者影響等政策。此外,委員會需研擬新政府 4 年任期內的「未來遠景報告」,針對未來經濟、社會、科技發展策略提出建言,檢視與分析各項政策的合理性與正當性。

 以色列未來委員會:擁有審議權的監督機關

以色列則在 2001 年成立未來委員會,每 5 年為一屆委員會的運作週期,關注自然資源、教育、健康、科技等政策。特別的是,委員會不只是提供諮詢服務的智庫,還能提出法案、調查或調解爭議案件,對於立法者更擁有議案否決權。不過,以色列政府在 2011 年宣布,因經費因素,決議終止委員會的任務。此一委員會短短 10 年即走入歷史。

● 日本的做法:世代正義納入法律保障

日本並未設立未來委員會,而是將未來世代的權益納入法律保障。日本憲法明確規定:「憲法所保障的人民基本人權,應是賦予人民與『未來世代』擁有永恆且不可侵犯的權利。」2015 年,日本政府更通過《國民投票法》修正案,將投票年齡從 20 歲下修至 18 歲,賦予更多年輕世代參與公共事務、謀取未來福祉的權利。

各國世代正義監督機制的共通點為:在功能上,多是跨領域的智庫,形成超越黨派、跨部會的協商平台;在組織上,多在國會中設立,能監督政府施政、與社會大眾溝通。

臺灣的政黨鬥爭:核能公投帶給我們的反思

在討論臺灣如何守護世代正義之前,我們先來釐清臺灣的政治現況。從核四公投即可發現,政黨之爭是導致未來政策懸宕不前的原因之一。各陣營通常只從對自己有利的角度來闡釋意見,最後演變成訴諸政治意識形態的衝突。事實上,擁核或廢核各有其立論基礎,關鍵在政府應該去創造一個讓人民能理性討論的空間,充分了解選擇或放棄核能的優缺點為何?要付出什麼代價?

以南韓的核電廠公民審議為例,時任總統的文在寅於 2017 年上任後,原先承諾停建的核電廠新古里 5、6 號機組,因工程只進行三成就花費高達 1.6 兆韓元(新臺幣約 367 億),決定推動公民審議,交由全民決議是否停建核電廠。在三個月內,南韓政府在全國進行隨機電訪,最終抽出 500 位公民代表,並經歷數場諮詢委員會、公開座談會、電視討論會,以及公民代表與未來世代(高中生)的討論會等。最後,進行三天兩夜的最終綜合討論會,得出公民審議結果。

在充分討論後,最終有 59.5% 公民代表決議恢復核能機組的建設計畫,但也有 5 成民眾希望逐步降低核能發電比例。因此南韓政府決定續建核電廠,也強調未來會朝階段性減核目標邁進,並提出能源轉型路徑。

南韓沒有公投法,只能由政府發起公民審議。反觀臺灣,我們有發起公投的機制,但理性且務實地決議未來政策卻相對不足。冷則剛認為,臺灣的公投問題出在科學論述不足,優缺點未正反並陳,政黨之爭模糊了議案焦點。他提出質疑,難道年輕人真的都反核嗎?高齡者真的都擁核嗎?不同世代的意見應該是多元並進,而不是彼此敵視。如何從立場爭執、世代衝突,轉而共同為未來發展理性討論?是臺灣社會需反思的課題。

2021 年 12 月 18 日,臺灣舉辦核四商轉公投,因有效同意票未達投票權人總額四分之一以上,結果為不通過。
圖|Wikimedia

納入兒少意見:18歲青少年的公民權

如果將 18 歲以下、未取得公民權的兒少視為廣義的未來世代,怎麼在公民表決時納入兒少意見,成為少子化時代下尊重未來主人翁、落實世代正義的關鍵。目前已有多國選擇下修公民投票年齡,讓更多年輕世代參與公共事務。

在亞洲國家中,日本在 2015 年通過《國民投票法》修正案,南韓也在 2020 年依據《公職選舉法》,紛紛將投票年齡下修到 18 歲。尼加拉瓜、奧地利、曼島等部分國家甚至將投票年齡下修到 16 歲。

臺灣在行政院與各縣市設有青年諮詢委員會,但都著重在意見諮詢,決策上並無強制力。直到 2022 年 3 月 25 日,立法院才通過 18 歲公民權修憲案,明定國民年滿 18 歲者,有依法選舉、罷免、創制、複決及參加公民投票之權。此案將在同年 11 月 26 日舉行公民複決,這也是我國史上首次交付公民複決的修憲案。

對於下修公民權年齡,冷則剛舉雙手贊成,青少年也是廣義的未來世代,他們的想法應該被重視,而這也是臺灣處理世代問題的具體展現。黃寄倫則認為這是一個很好的契機,可以將世代正義的理念推廣出去,讓政治人物嗅到民意的新風向,進而提出更多有益世代正義的政策。

臺灣青年民主協會等民間團體 2022 年 3 月 23 日在立法院召開記者會,呼籲朝野各黨放下歧見,一同走入議場投下 18 歲公民權修憲同意票。
圖|中央社記者郭日曉攝影

台灣的未來:公民意識的覺醒

面對世代正義問題,借鏡國外經驗,臺灣還可以怎麼做?冷則剛、黃寄倫建議在立法院內成立「世代正義與永續發展委員會」,其最重要的功能是,喚醒全民與執政者守護未來世代的意識,進而監督與協調各部會的施政,撰寫白皮書建議長遠的政策方向。同時,成立與人民共享的資訊傳遞平台,交流並觸發更多有建設性的想法。

世代正義議題不是未來式,而是當務之急,有賴觀念、文化與制度的相互配合。冷則剛認為,在實踐世代正義之前,必須先培養三項民主素養:

公民意識覺醒、科學理性討論、世代之間共學

如果公民沒有意識到問題癥結,也沒有多元且充足的參考資訊,可能會被政治力量影響判斷,演變成世代之間的意識形態衝突。世代之間如何相互學習、尊重、攜手守護未來世代?我們還有一段路要走。

世代正義啟發我們反思:世代之間如何相互學習、尊重、攜手守護未來世代。
圖|Unsplash
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研之有物│中央研究院_96
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研之有物,取諧音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。探索具體研究案例、直擊研究員生活,成為串聯您與中研院的橋梁,通往博大精深的知識世界。 網頁:研之有物 臉書:研之有物@Facebook

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【水獺媽媽專欄:從日常學永續】我也好想像太陽一樣,可以發光又發電!
PanSci_96
・2022/11/02 ・830字 ・閱讀時間約 1 分鐘

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「隨手關燈,節能減碳」這是在我們日常生活中,絕對會看見或聽見的標語!在家裡被爸爸媽媽隨時叮嚀、到學校被老師耳提面命、忘記關燈而被罵的記憶肯定不會少。

建立節能好習慣很重要,但我們現在還有哪些跟能源相關的永續行動呢?

台灣的發電來源,主要仰賴燃煤、燃氣等化石燃料,比重高達80%,但提供穩定電量讓人類使用的同時,卻也大量排放二氧化碳及空氣汙染物、加劇氣候變遷,灰濛濛的天空就是最直接的證據。

近年,政府積極推動能源轉型,希望降低對化石燃料的依賴,發展再生能源,尤其是太陽光電和離岸風力發電。

像是今年夏天,家長跟小朋友都很期待的「班班有冷氣」政策,除了讓大家可以舒適上課,也同步規劃「校校會發電」,降低對地球的負擔。

近年,政府積極推動能源轉型,希望降低對化石燃料的依賴,發展再生能源,尤其是太陽光電和離岸風力發電。圖/水獺媽媽提供

不過大家有發現,學校的發電設備裝在哪裡嗎?

原本烈日長期曝曬,又熱又空的學校頂樓,竟然可以搖身一變,成為設置太陽能板的最佳基地!而當地球最豐沛的資源——陽光,照射到板內的矽晶片時,光子會撞擊電子並產生電流。

這些我們肉眼看不到的次原子粒子,卻悄悄在太陽能板中移動,而且發電的過程不會排放任何溫室氣體,也不會造成空氣汙染,非常不可思議!

陽光照射到板內的矽晶片時,光子會撞擊電子並產生電流。圖/水獺媽媽提供

也許我們都沒想過,學校可以從原本「電的消費者」變成「電的供給者」,將能源轉型落實在校園中,那麼大家趕快找個時間,去看看自己的學校,有沒有用來發電的太陽能板吧!

隨手關燈,一起節能愛地球!圖/水獺媽媽提供
PanSci_96
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