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走調的輻射調查帶來走調的恐慌

活躍星系核_96
・2015/01/19 ・2489字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 549 ・八年級

2014-0516台北火車站

作者 / 張中一(核能流言終結者)

於2015年1月19日《蘋果日報》[1]報導了輻射走調團的諸位朋友做了許多調查,查到了有碘131、鈽、銥-192等劇毒核種疑似與核電廠燒核廢料有關。相關新聞並有華視等媒體作了跟進報導。筆者對此行為甚感憂心,其猶如於幽黑電影院內謊稱失火一般,是嚴重影響公眾安全的行為。

如同在現實生活中不會拿秤卡車地磅去量加在甜點裡的糖量,不同的尺度與精度需要不同的量測設備,這是進行科學實驗最根本的要求。但從輻射走調團的官方資訊來看[2],所使用的設備為identiFINDER2,由該型設備的操作手冊指出其適用在有較高劑量的輻射工作場所,其靈敏度與解析度並不足以分辨低強度輻射,更遑論找出正確的核種來源。

同時使用者在量測前也應瞭解各儀器限制,在公布前也應向相關專業人士做討論與諮詢。事實上輻射量測是有相關的認證與執照的,在原能會的網站即公布有合格的業者[3]。以這次在臺北火車站所量測到銫為例[4],事實上輻射走調團照片顯示其量測結果之信心度(confidence)為4,該設備之量測信心度由劣至優分別可為0至10,信心度為4可謂不高;輻射走調團未諮詢相關領域專家,在公布相關調查結果時又未能完整顯示各量測之信心度資料,顯然未能符合完整資訊揭露之要求令人感到遺憾。

同時也很遺憾在蘋果的報導中看到公衛領域的張武修教授對天然核種與人工核種差異的說法。然對於任何有基礎物理知識的讀者皆知,無論是哪一種核種,其放射能量都是來自於不同的粒子(particles)與光子(photons)所組合,在輻射防護中則以Alpha、Beta粒子、及Gamma、X射線最為重要。天然的輻射線來源例如煙草中所帶有的釙、水泥與花崗岩中的氡以其劑量與進入人體之方式對人體的危害遠勝於張教授所擔憂的人工核種。著名的科普頻道Veritasium [5][6]就曾經拍攝過一部影片比較世界上輻射最強的地方,事實上吸煙者肺部所承受的輻射更遠超過居住在車諾比災區居民承受的劑量。

一般民眾在未能瞭解相關資訊的情況下,可能會被錯誤的資訊誤導,新聞中直接報導如臺北火車站等具有劇毒人工核種等資訊,對於許多必須要經由火車站通勤之年輕學子、乃至於孕婦等將會造成嚴重的心理負擔,增加無謂的社會成本。如此豈是負責任之行為?

事實上本土相關背景輻射的研究早在2011年即已進行過,2014年清華大學核工所許榮鈞教授即曾投稿科學月刊做說明[7]。在2011年9月許教授實驗室利用非常高靈敏度的輻射偵檢器大範圍調查台灣環境輻射的變化。範圍含括了清大至合歡山以及環島公路量測還有三座核電廠周圍。量測結果如圖一所示,事實上影響游離輻射最大的因素是海拔高度,海拔越高則輻射越強,劑量最高處為武嶺的0.15μSv/h(與原能會網站監測結果類似)。更與一般印象不同的是,在核電廠周圍並沒有量到特別異常的情況。事實上本次輻射走調團所採用之identiFINDER2,由於受到設備精度的限制根本不可能精確讀計出與許教授相同的變化量,其所公布之數據僅屬於該儀器合理之誤差範圍。這些觀察另外指出一件事實,儘管天然輻射會隨區域不同的各地有所差異,但總體來說劑量皆很小,實沒必要過份誇大輻射對居民的影響,造成無謂聯想或恐慌。於此更須強調的,想要測量低強度輻射的變化需要使用很靈敏的儀器,同時應該小心解釋並驗證測量結果,才是一個負責任的調查報告。

如同輻射走調團的設計在國外也有,日本的SAFECAST即是一個重要的例子。同時日本的日本原子力規制委員會(相當於我國原能會)、日本原子力研究開發機構(相當於我國核研所)、先進工業科學與技術研究所(ADVANCED INDUSTRIAL SCIENCE AND TECHNOLOGY)也與SAFECAST等計畫有所合作[8]。在日本的計畫中,當量測到超標的輻射時,系統會發警報訊息給相關的人,然而其目的並不是要警告民眾輻射超標趕緊逃命;是為了要提醒相關的量測設備所有者該與其他同區域的量測結果進行比較,以確認設備是否需要重新校正、調整量測方法或真的量測到異常的輻射數值。任何對外的正式警告與判斷還是要經過日本的官方單位來發佈,以避免沒有必要的慌亂與錯誤資訊。

國內民眾如需要相關的資訊可至官方的輻射地圖參考[9]相關資訊並與民間的資訊作多方比較後再行判斷。在此有必要宣導的一個小觀念是,當真的有核災發生時,應該要依照主管機關的指示進行相關的避難動作。例如緊閉門窗、避免外出進行室內掩蔽就是一個很有效的方式。理由是倘若發生福島之類的核災時,一旦輻射物質噴發出來,而只要不接觸到這些輻射物質同時避免食用被污染的食物與飲水,反而可以大幅降低人體污染的風險。出門到處跑,反而更加危險。

但是我們依然肯定民間輻射調查的優點與其必要性,畢竟資訊的透明與公開對於整體社會在輻射的認知上是有正面幫助的,同時也可以彌補政府機關的不足。在福島核災時,就發生了政府未能及時公告各地輻射量測資訊,導致地方政府任意遷徙的結果使災民遷徙到了輻射高污染地區(請注意核災輻射污染會受到各種因素影響,並不必然是繞著電廠為中心的同心圓)。因此如果民間輻射調查能夠先瞭解輻射量測相關知識,選擇正確的設備,瞭解所能量測的資訊,並且結合資通訊科技做即時通報與設備的校正,是可以為整體社會帶來許多正面效益的。筆者也十分樂見民間輻射調查團體不斷充實相關量測方法與觀念以正確提供輻射量測資訊給社會大眾。

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圖一:利用高靈敏度輻射偵測系統測量台灣天然輻射的變化(清華大學«合歡山)。

 

資料來源:

  1. 蘋果日報. (2015, January 19). 驚!哪來的劇毒人工核種.
  2. 臺灣環境輻射走調團. (2015). 2014 發現台灣可疑人工核種_輻射地圖. Retrieved January 19, 2015.
  3. 行政院原子能委員會. (2015). 合格輻射防護偵測業務業者名單. Retrieved January 19, 2015.
  4. 臺灣環境輻射走調團. (2015). 2014 發現台灣可疑人工核種_輻射地圖 – 台北火車站量測結果. Retrieved January 19, 2015.
  5. Veritasium. (n.d.). (2014). The Most Radioactive Places on Earth. Retrieved January 19, 2015.
  6. Veritasium, & 何冠霖. (2015). The Most Radioactive Places on Earth 中文翻譯. Retrieved January 19, 2015.
  7. 許榮鈞. (2014). 生在輻中不知輻—你我周遭的天然輻射. 科學月刊, (534).
  8. KOJIMA, I., TANKA, Y., MATONO, A., & NAKAMURA, A. (2014). OGC-based Database/Sensor Federation Framework for Fukushima Radiation Monitoring Data. Geospatial World Forum.
  9. 行政院原子能委員會輻射偵測中心. (2015). 監測資訊. Retrieved January 19, 2015, from
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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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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

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。

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」。

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。

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。

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。

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

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。

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」。

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。

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。

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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從科學角度剖析能源政策的背後:既然核廢料沒地方去,有沒有別的方法可以處理?
PanSci_96
・2023/07/08 ・2795字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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(ㄌㄧㄠˇ)或(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。

位在芬蘭的 Onkalo 深層地質處置場一隅。圖/Posiva

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)」。

人員手持輻射偵測器逐步尋找衛星的殘骸。圖/wikipedia

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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