核能發電的重重謎團

 

 

二次大戰時猶太科學家赴美逃難鼓吹羅斯福發展核武，1945年7月試爆成功，隨即8月6日、9日分別於日本廣島長崎投下鈾核原子彈、鈽核原子彈，1949年蘇聯核爆成功，1952年氫彈試爆成功Marshall Island整島消失，1953年艾森豪宣佈用於和平用途，1978年發生三浬島事件後美國不再興建新核電廠，1986年車諾堡核災，2011年日本海嘯摧毀核電廠。

 

 

核能的原理是大原子如鈾-235遭受中子撞擊，就會分裂產生兩個較小原子與兩個以上中子，其反應產物總質量比反應物總質量略小，以少許質量消失產生巨大能量的核分裂方式發電，全球31國家擁有核電廠，佔總能源6.5%，一百萬千瓦核電廠一年約須200噸燃料，鈾為有限礦物約可供35-40年使用，天然鈾礦是不會分裂的U238，其中0.7%為U235須許多能量濃縮至3-5%才可做為核燃料，核電廠須十年興建，風力機組只須十個月即可興建完成。

 

 

核能發電是利用核分裂時產生的能量，將水煮開成水蒸氣，利用蒸氣推動渦輪帶動發電機發電，核分裂時產生更多中子使核反應持續，如要控制反應減緩或停止，必須將控制棒插入反應爐中吸收核分裂的中子，但中子不會立刻被吸收，核分裂不會立刻停止，停機時仍會發出6%熱度，一天後1%，5天後仍有0.5%熱度，須以冷卻水循環將熱量移除，如冷卻水無法正常供應，熱量累積水氣蒸發，反應爐壓力升高甚至破裂，餘熱也可能使外殼脆化，燃料棒暴露與空氣產生氫氣導致爆炸。

 

根據美國國家科學院研究顯示核電廠下風處64公里內嬰兒死亡率較其他地區高，關廠後則明顯下降，年齡愈小暴露於放射線罹癌機率愈高，孩童牙齒中含鍶90，暴露在低劑量輻射的核電員工罹癌機率也明顯上升，也有車諾堡附近畸形兒甲狀腺癌增加，牛乳中則含錪，鳥類昆蟲變異之研究。

 

 

核能反應爐為了方便燃料更換，用過燃料棒的儲存槽就設在反應爐上方，須不斷注入冷卻水，以免溫度上升沸騰，日本核災即是缺乏冷卻水，燃料棒暴露於空氣中產生氫爆炸開廠房，儲存槽外露，放射物質散佈到空氣中。日本反應爐邊的儲存池僅放最近一兩次取出的燃料棒，而台灣的核電場過去30多年用過的燃料棒全數放在反應爐旁，比日本福島多出5到10倍。

 

 

台灣核廢料僅有用過的燃料棒即高階核廢料，與低階核廢料之分，只要不是用過的燃料棒，即使輻射強度高，仍被稱低階核廢料，而核廢料儲存是否有不會傷害後代的安全廠址？是否不會發生地質變動？如何預防有人有意無意的入侵？皆是核廢料所須面對的嚴重課題，2008年2月26日中國時報報導原能員稽查發現，蘭嶼核廢料儲存場第一座開蓋檢整的壕溝，有四千兩百多廢料桶鏽蝕，沒有一桶完好。

 

1957年蘇聯烏拉山Mayak核廢料爆炸，輻射物質是車諾堡，英國Sellafield，大氣試爆的5倍，美國曾選定於內華達州Yucca Mountain為高階核廢料廠址，但仍在不確定是否其地質一萬年不會變動，及位於科羅拉多河集水區的考量下，2011年歐巴馬結束該150億美金25年之計劃。其他國家亦面臨相同核廢料處理問題：地質是否可永久隔絕？放於洞穴礦坑是否會融解岩石而成為一體？玻璃化處理是否可耐高溫高壓及高化學性？是否會滲入地下水？是否可防止意外滲漏或惡意取出？

 

核廢料半衰期很長，廠址技術上要確保至少數千年在隔絕的環境裡，因此地質環境須不會改變，若非永久儲存則以後數千年子孫都必須負責保護及監督這些核廢料的工作。

 

 

1978年美國三浬島儀表顯示不實，冷卻水喪失，爐心半融毀，輻射物質外洩。2011年日本福島地震反應爐震壞，摧毀緊急供水系統，發生氫爆，灌海水又流出污染海洋。2001年3月18日核三廠反應爐跳電，備用發電機無法起動，備用電力僅能供應2小時，危急時備用發電機終於起動化解危機。核能災害發生時影響不止於20公里範圍民眾，可能是80公里，或是透過風、海洋、食物影響到其他國家。車諾堡核災疏散超過35公里，福島核災日本政府立刻疏散20公里，歐美呼籲80公里內僑民盡速撤離，台灣核二核一廠周圍民眾密度分居全球第二第三高，30公里半徑影響550萬與470萬人，75公里半徑範圍內更高達9百多萬人。

 

 

桃園市中心9條輻射馬路，因核研所曾發生意外，放射性物質任意棄置大漢溪河床，污染砂石；1985年3月原能會發現民生別墅牙醫診所高輻射劑量，未告知住戶；1992年8月自由時報記者測量民生別墅高輻射劑量，已經過7年才開始全民調查；1982年核研所核燃料氫爆，污染附近大漢溪農田。

 

 

台電宣稱核電發電成本最便宜，每度發電成本新台幣0.6元左右，沒有核電電費立刻上漲，但其成本沒有計入燃料費，建廠經費，廢料儲存及其他開銷如維修，設備更新，借款利息等，經此計算核電成本應為舊廠3元，核四4-5元。

 

 

核四興建前台電無任何核電場興建經驗，2008年2年5日蘋果日報報導原能會發現台電公司違規自行變更奇異公司設計三百九十五處，其中反應爐緊急冷卻水道支架焊接工程未按照原設計，除此台電還容許劣質產品取代正歸材質，如鎖緊管線開關的墊片，應用可耐攝氏一千度的碳纖維材質，卻以打火機可點燃的Neoprene (尼奧普林)替代，應用可耐五十至八十年的熱浸鍍鋅管，卻用不到三年就會生鏽的電鍍鋅管線，2008年中文科學人雜誌報導，台電表示奇異公司過度保守的設計，造成採購及施工困難，其設計強度比核四需要的高，所以台電邊做邊改，2010年原能會也發現核四電纜線受損，似乎有老鼠咬過痕跡…

 

 

核電昂貴，危險，低能源轉換效率，核廢料難處理，因而採取節約能源，提升能源效率，開發再生能源，調整產業結構等非核能源方案，來解決能源問題已是國際趨勢，德國已宣佈2022年廢核，台灣三座核能發電廠發電量佔總發電量不到二成，而裝置備載率夏季有1/4到三成備載，其他三季可達四成，且目前興建研擬中的燃煤發電設備約7650MW，與核一、二、三、四總合7844MW相當，因此現有核電廠立刻停機，供電也不會短缺。