綠能源

一、  使用核能發電的原因

1.能源危機日漸嚴重

台灣的自產能源缺乏，98%以上能源仰賴進口，為確保國家安全，必須分散能源種類以及分散進口地區，在這個原則下，我國採用水力、燃煤、燃油、燃氣、核能、風力、地熱、燃垃圾…等發電方式。就發電成本而言，核能是最有競爭力的發電方式。尤其近年煤、石油、天然氣等石化能源日漸枯竭、價格上漲，若非核能發電降低對國外石化能源的依賴，台灣的景氣更難維持。

核一廠也是因為當時的燃料進口來源地－中東地區局勢長期不穩定，為確保能源穩定供應以及更大的發電量以支持發展中的台灣，決定建核能發電廠來因應需要。

2. 全球環保議題轉向溫室效應

核能發電有效又環保，且利用新的核燃料循環技術回收，可減少廢棄物，用過的核燃料可重複利用，不僅減少廢棄物，還能降低核武擴散顧慮，且電力需求快速成長，若能有效使用核能發電將可使電價調降，故已越來越多民眾支持核能發電。

環保方面，核能具有非碳能源的特性，不排放二氧化碳、也不會造成空氣污染，在控制氣候變遷的要求下，核能、再生能源都是很好的選擇。

3.再生能源遙不可及，難挑大樑

據美國能源部分析，美國用於核能研發的支出總計達600億美元（其中有1/3為廢料處理相關科技研發），提供了美國20%電力；反觀太陽能和地熱方面的研發花費了220億美元，卻只提供3%的電力。從各國案例分析，若無巨額補貼，再生能源根本沒有任何經濟誘因。［表3］總結各國為發展再生能源進行極不公平的補貼情況。

核能發電的原理 

核能發電的原理和水力、火力發電廠有同樣的共通點，就是設法使渦輪機（turbine） 轉動，以帶動發電機切割磁場，將機械能轉變為產生電能。其中主要的不同點在於 推動渦輪機所用的動力來源。水力電廠以大量的急速流動水（例如由水壩或瀑布引 出）直接推動渦輪機，而核能電廠與火力電廠則利用大量高溫、高壓之水蒸氣推動 渦輪機，其中核能電廠是靠核分裂所釋放出的能量、火力電廠則是靠燃燒煤炭、石 油或天然氣等化石燃料以產生蒸汽。 核能發電利用鈾燃料進行核分裂連鎖反應所產生的熱，將水加熱成高溫高壓，核反 應所放出的熱量較燃燒化石燃料所放出的能量要高很多（相差約百萬倍），比較起來 所以需要的燃料體積比火力電廠少相當多。核能發電所使用的的鈾 235 純度只約佔 3%－4%，其餘皆為無法產生核分裂的鈾

原子核反應有兩種方式：核融合（Nuclear Fusion）、核分裂（Nuclear Fission）。核分裂為重原子核被中子撞擊，分裂為兩種以上之新輕原子核和中子以及大量的能量。核融合為兩個輕原子核，在帶有極大的能量下，互相撞擊，結合成一個較重的原子核，並放出大量的能量，太陽內部即不斷的進行核融合反應中。目前世界上運轉的核能發電廠皆使用核分裂連鎖反應所產生之能源帶動汽輪機、發電機來切割磁場，將機械能轉變為電能。就優點而言，若能使用核融合發電將能創造更大的經濟效益，且安全又環保。

一個中子撞擊鈾-235原子核後，暫時共同形成鈾-236原子核，同時因為內部收到該中子的能量所以開始做劇烈的啞鈴狀震盪，最後啞鈴狀結構終因震盪過劇而瓦解，並因而產生兩個質量較小的原子核、放出2～3個新的中子，這時如果旁邊有其他鈾-235原子核存在，則會被新的中子撞擊繼續發生分裂反應，此即所謂的「連鎖反應」。

特性

l   核分裂連鎖反應產物帶有輻射性，所以『具輻射』及『能量大』成為核能發電的二大特性。

l  E=mC²為核能之公式，一克即可產生1014焦耳能量，非常驚人。

l  鈾礦約可使用五十年，新技術－快滋反應爐［附錄］可將核廢料再生（將核廢料之U-238轉為Pu-239），延長核能之使用壽命數十倍。

l  核能發電的最大好處為燃料成本與發電成本既低又穩定，原料體積甚小、運儲方便，戰爭時貯存容易，核能燃料存量可達3年。能源進口國家將核能發電稱為「準自產能源」。

核能發電的優點：
(1)以少量的核子燃料即可產生大量的能量，而且輸送及儲存容易。

(2)核子燃料以資源而言，可望核能供應。
(3)在環境保全上為有利。
(4)將來開發高束增殖爐及核融合爐後，即成為豐富的能源。
(5)核能變成熱能之裝置稱為反應爐。
(6)少量之核燃料供大量能量。輸送、儲藏容易。

(7)核能電廠之機罩輸出容量係大容量式，一般超過1000MW以上。
(8)核能燃料資源豐富。
(9)設廠選取人煙稀少，使用冷卻水便利之靠海地區。
(10)汽輪機及復水器比汽力電廠大。
(11)在負載因數80%，比其他發電成本低，並繼續降低中。

使用核能的優點:
（1）與石化燃料比較，核能比較不會造成環境污染。
（2）不需要空氣中的氧來幫助燃燒。
（3）只需少量的原料，即可產生大量的熱能。
（4）單位成本比較低。

核能發電的缺點：

(1)同容量發電廠之建設成本高於汽力、水力電廠。
(2)單位輸出蒸氣消耗量為汽力電廠之1.6～1.8倍。
(3)用直接循環式反應爐時爐內發生之蒸氣直接導入 汽輪機，操作時須注意帶有輻射線蒸氣。
(4)事故發生時有輻射線污染產生之熱災害及致命之 損害。

使用核能的缺點:
1．雖然不會造成環境污染，但會造成周圍的海域生態污染。
2．核廢料的輻射能仍然會對人體有害，故存放不易，估計需埋放百年以上。
3．造廠之費用頗高。
4．熱效率只有33%。

一、  核能發電的問題與爭議

01.  核廢料的處理問題

核分裂發電方式，優點是可以用最小的空間成本創造最大的能量，效率非常高，最大的缺點就是核廢料需數萬年才能淨化，但其實用過的核燃料可以經過再處理後循環使用，且據環境偵測結果顯示，電廠附近的輻射劑量和背景值相同，也就是說對人、空氣、水文、土壤均無太大的影響，所以核能電廠算是非常乾淨的電廠。

大家最關注的莫過於蘭嶼的貯存場了，其實低階核廢料是科技上可以處理的問題，經過幾年輻射就會衰變，完全不影響人類及其生存環境。蘭嶼貯存場三面環山一面向海，有自然屏障且遠離居民。據歷年來原子能委員會、學術機構及台電公司持續對蘭嶼地區所做的輻射監測結果顯示，該地區之輻射數據都在自然背景輻射變動範圍內。

放射性廢棄物是指具有放射性或受放射性污染的廢棄物，依放射性強弱，可分為高放射性廢棄物及低放射性廢棄物兩類。高放射性廢棄物即是指備供最終處置之用過核子燃料或其經再處理所產生的萃取殘餘物，除此以外的其他放射性廢棄物，均歸類為低放射性廢棄物。大部分的放射性廢棄物都經由分類減容處理，處理後已大大減少廢棄物桶的數量。

A.低放射性廢棄物

核能電廠所產生的低放射性廢棄物，經過焚化、壓縮或水泥固化後，再以鍍鋅鋼桶盛裝，貯存於各核能電廠之廢棄物專用倉庫或蘭嶼貯存場之混凝土壕溝中，予以嚴格管制。由於積極執行廢料減量，三座核能電廠固化廢棄物桶年產量已大幅減少。

B.高放射性廢棄物

3座核電廠所產生用過核子燃料的數量隨著反應器核心大小及燃料設計而異，各廠每年平均產量：核一廠約40公噸，核二廠約50公噸，核三廠約45公噸。可用三階段處理：水池冷卻、乾式貯存、造最終處置場。

1. 01.  核武的擴散

因為核分裂後的Pu可做原子彈，所以核燃料的再製過程與用過燃料的監管必須加緊把關。

1. 02.    核電廠的安全問題

核一廠營運後對台灣的電源供應貢獻卓越，但因反核意識的抬頭，核電廠的價值與地位也一再受到質疑跟挑戰。加上美國三哩島、蘇聯車諾比相繼發生意外後，核電廠的安全問題更是備受關注，由於北部海濱還有一座核二廠，在短短的幾十公里居然有兩座核能發電廠在全世界也是罕見，且兩座電廠皆離行政經濟中心－台北不遠，核一廠與台北市的直線距離更只有28㎞，一旦發生意外將會產生直接的衝擊，更有人士擔心一旦北京對台用武，核一廠會成為曝露的目標，重創台北的防衛能力。

一、  核能發電之安全性

01.核能發電的疑慮 ── ？

1. A.   當核能電廠廢棄後，該地區因核能反應所殘留的不穩定分子會持續放出中子，該中子又會再不斷地撞擊其他分子直到整個反應被中和掉，所以該地會有一段長時間無法做其他用途。
2. B.   核能污染是因為反應中的中子外洩，衝撞其他分子，造成該分子結構破壞，若分子結構破壞，就相當於失去該分子應有的特性了。
3. C.   利用到海水降溫，所以範圍內的海水溫度會比較高。

02.核能發電並不危險，共有7道防線

A.第一道防線－燃料丸

燃料丸（Fuel Pellet）是高溫燒結的陶瓷化的固體鈾氧化物，質地緻密堅硬，可以承受2,000℃以上的高溫，保護放射性物質的凝聚力量很強。因絕大部份放射性物質移動距離非常短，所以幾乎都滯留燃料丸內。

B.第二道防線－燃料棒

燃料丸裝入鋯合金燃料護套（Cladding）成為燃料棒（Fuel rod），可承受高溫高壓環境。護套破損的機率小於百萬分之一，只要護套不破裂，溢出燃料丸的放射性氣體及碘就可以有效的被阻滯。

C.第三道防線－反應度先天穩定設計

反應度是衡量反應器設計安全非常重要的參數。我國反應器規定必須設計成負的反應度，所以系統溫度、壓力升高時，會自動抑制反應進行。

車諾比爾電廠的設計就完全不同，當系統溫度與壓力升高時，反應會更加快、更不受控制，這就是車諾比爾電廠會釀成嚴重災害的原因。

D.第四道防線－反應器控制系統

保護反應器是維護電廠安全最重要的手段，控制棒（Control rod）群與備用硼液控制系統是不可或缺的安全系統。一旦反應器狀況超過設定，系統立刻自動停機，只要1.5秒就可以把核反應停止。若控制棒故障也還有硼液控制系統作為後備，必要時，數十噸高濃度硼液會自動注入反應器，立即終止反應。

E.第五道防禦－厚實反應器壓力槽

核反應器是厚達30公分，重達1,000噸的高強度金屬容器。放射性物質從燃料棒洩漏出來，也被侷限在密閉的反應器內，只有發生極嚴重的事故，放射性物質才會洩漏到系統之外。

F.第六道防線－緊急爐心冷卻系統

只要保持反應器水位就可以防止反應器「乾燒」而傷及燃料，所以在嚴重事故時，保持水位是最重要的行動。我國核電廠都有3套9迴路的緊急爐心冷卻系統，這些系統視反應器壓力啟動，只要有1迴路把水注入反應器，系統就安全無虞。

G.第七道防線－圍阻體（Contaminant）

圍阻體是防止放射性物質外釋最重要的外層防線，它由超過2公尺的強化鋼筋混凝土構成，內部用1/4英吋的鋼板做襯裡，把反應器及密閉冷卻水循環系統通通納入它的防護範圍。任何自反應器或冷卻水系統釋出之放射性物質，均無法釋放到外界環境。

圍阻體是西方核能電廠（如我國）與俄國核能電廠安全措施相當大的差異處。車諾比爾事故［附錄］發生石墨大火時，就是因為沒有圍阻體的設計，所以放射性物質隨火勢而直衝雲霄，造成大面積污染。在另一方面，美國三哩島事故［附錄］結果就完全不同，儘管有20%核燃料受到損毀，卻因為圍阻體發揮功能，幾乎沒有放射性物質外釋到環境中。

03.溫排水影響

核四廠冷卻水排放管路設計採用潛盾工法，興建地下暗渠，將冷卻水引導至離岸約800公尺，水深約11公尺處排出，此即所謂「潛式排放」，可將對環境的衝擊減至最低，且對溫排水的擴散有較佳的效果，與一般電廠在海岸邊的「岸邊排放」不同。

04.核能是最安全的發電方式

核能電廠的事故發生機率極低，其安全度遠遠超越其它人為及天然意外事故，100座核能電廠發生事故造成死亡的機率和彗星撞擊地表造成傷亡機率一樣低。

世界能源協會（WEC）統計1970至1992的22年間，全球發生了2次重大核能事故，即美國三哩島事件與蘇聯車諾比爾事件，共有31人死於這兩起事故。分析1969-1996年發生的1,943次重大能源事故，其中與石油有關的死亡為15,000人、與煤有關8,000人、與水力有關5,000人。如果比較單位電力供應造成人員傷亡，火力與水力發電都超過核能百倍以上。

一、  核能發電之經濟效益

01.石化原料價格日漸高漲，核能是目前唯一具有經濟效益的永續能源

石化能源有限，而人類對它的消耗卻是天天增加，核能可輔助化石能源消耗之不足。相對於石油在40年、天然氣在60年內耗盡，核能可以多種燃料供應，幾乎取之不盡用之不竭。目前我國核能發電的電價成本，比煤便宜三倍，比石油發電便宜四倍，在世界經濟不景氣中，核能發電之助益良多。

核能是最穩定的能源－據美國分析各種發電方式的容量因素（即每年能發電的時間比例），核能平均高達91%，燃煤只有68%、燃氣與風力都只有30%。如果要用風力來取代核能，必須投資3倍的機組。

核能發電系統雖然複雜，建廠初步投資也高，但燃料體積小、重量小、費用極少，故能夠和一般電廠在經濟上競爭，是種很經濟的發電方式。但目前由於經驗不足，核能發電在技術上尚不及普通發電，其主要原因是過分重視安全，時常停電或不准開機所致。但總觀從經濟的立場來看，核能發電在台灣是個解決能源問題的理想途徑。

02.內部成本及外部成本

無論是營運的內部成本（Internal Cost），或是代表環境負擔的外部成本（External Cost），核能發電都是最經濟的能源。

第一核能發電廠

位於本省東北端，裝置636千瓩汽輪發電機兩部，採用美國奇異公司製造之第 四代沸水式核反應器。59年11月興工，第一部機於67年

第二核能發電廠

第二部機於68年商業 運轉。位於本省東北端，裝置985千瓩汽輪發電機兩部，採用美國奇異公司製造之第 六代沸水式核反應器。63年9月興工，，第二部機於72年商業運轉。

第三核能發電廠

位於本省南端，裝置951千瓩汽輪發電機兩部，採用美國西屋公司製造之壓 水式核反應器。67年1月興工，第一部機於73年，第二部機於74年商業運轉。

第四核能發電廠

第四核能發電廠是一座位於台灣省台北縣貢寮鄉的核能發電廠，簡稱核四，由台灣電力公司所經營，因為鄰近稱為龍門的當地地點所以第四核能發電廠又稱龍門發電廠。台灣電力供應相對不足，台當局於20世紀70年代相繼興建了3座核能發電廠，應仍不能滿足需要，台當局又於20世紀80年代初提出興建核四。核四預計發電量為2700萬千瓦時，總投資額當年預算為1697億元。

核能發電絕對不是唯一能源的選擇，但在利弊權衡比較下，其可靠性、穩定性、經濟效率、輸出功率、對環境衝擊及鈾礦存量豐厚等因素，卻是可以考慮的選擇。對於已開發國家來說，核能是最乾淨、清潔而且副作用最小的溫室效應解決方案；對於缺乏資源的國家，核能是最穩定可靠的能源。展望未來，地球溫室效應一定會愈來愈嚴重，為能有效解決此項問題，世界各國必會協議採取限制二氧化碳排放量的措施，且石油與天然氣也將成為歷史名詞，在世界上還沒有找到新的乾淨替代能源以前，核能發電確為必要的發電方式，大力發展核電更是必然的趨勢。

任何事情都有風險存在，不可能可能百分之百安全。發電的方式也一樣，核能發電固然有輻射風險存在，但其風險實在是微乎其微，且核能發電還可避免能源危機的衝擊。只要多多了解，就會知道核能發電其實是一種安全、經濟、又有效率的發電方式。不要只片面的聽說核廢料、放射線、原子彈等負面知識，核能也有許多的優點需要你我的共同推廣，別再讓核能發電躲在陰暗的角落裡了！能源危機正是他出頭天的大好機會，讓核能表現吧！