320期
2022 年 11 月 09 日
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《能源系列報導》
從零開始認識核能發電:核能安全
王欣一/北美智權 專利工程師

臺灣處在地震頻繁的環太平洋地震帶上,因此需要嚴謹的核能電廠防範天然災害要求。在行政院原子能委員會於2011年5月31日公告的《核能電廠安全管制的作法》」中提到:「因為核能電廠防範天然災害的要求,所以核能電廠設計上必須考量地震、海嘯、颱風、洪水等天然災害所可能帶來的影響。核能電廠必須考量廠址所在地地質環境與歷史曾發生最嚴重的地震、海嘯,分析最低耐震與防海嘯要求,以設計核能電廠結構與設備。」

行政院原子能委員會於2011年5月3日公告的《核能安全防護強化措施》指出
「核能電廠之設計,採用重要安全設備『硬體分離』佈置、『多重與多樣性』、『地震安全停機』、『多重設備組件』的規劃,且重要安全組件的設計採『失效時朝安全方向動作-Fail Safe』等功能之設計原則,以降低人為疏失發生之可能。」原能會為避免核電廠之潛在安全威脅,平時即採用派專人駐各核電廠進行例行視察與監督,並對電廠不符合安全事項,依法開立違規、注意改進及罰鍰等手段,要求電廠立即改善,並追蹤改善成效,確保電廠運轉符合安全要求。

地震與核能安全

以民眾關心的核電廠耐震與防海嘯設計而言,我國核電廠係遵循美國核管法規設計及規範,將耐震及防海嘯納入考量,而國內四座核能電廠都根據所在地地質環境與歷史曾發生最嚴重的地震、海嘯進行設計及安全分析,並預留適當餘裕作為安全防範。921集集大地震後,原能會另要求臺電公司於各核能電廠裝設強震自動急停裝置,該裝置一旦偵測到地震強度超過設定警戒值(約為耐震設計值的二分之一),反應器即會自動緊急停止運轉,此裝置已於2007年11月完成。

我國核能電廠因應日本福島事故之安全強化措施

日本福島一廠發生核子事故後,時任總統馬英九於國家安全會議311專案第五次會議裁示:「三座運轉中核電廠及一座興建中核電廠,應再予以總體檢」。原能會除參考日本官方機構(原子力安全保安院)、東電公司及國際重要核能機構(國際原子能總署、美國核能管制委員會、美國核能協會、西歐核能管制者協會、世界核能發電者協會)對福島一廠採行之加強安全措施外,並依我國核能電廠設計、地質環境、氣候及運轉狀況等特性,檢討現有機組因應事故之能力以及天災發生後可能潛在設備功能喪失的危險要項,以強化現有核能機組抗地震、防山洪、耐海嘯之機制。

目前我國核電廠均已將廠區喪失所有電源納入電廠程序書並多次加以演練,經由此次福島事故的經驗,透過緊急狀況訓練及演練的強化,當可更為強化國內電廠因應類似事件之能力,並提昇我國核電廠因應廠區全黑、海嘯水災、地震之設計基準能力,俾確保核能機組之安全與人民之健康。

我國核電廠全面總體檢項目包含確保氫氣監控能力,或讓運轉人員能即時執行排氣作業。日本福島事故灌注海水過程並不順利,我國廠內緊急注水另備有消防管快速接頭,並已要求電廠加強訓練並擬定機組斷然處置程序,訂出救援行動可能廢棄該廠的條件與執行步驟,斷然執行之;即使爐心熔毀,亦可避免後續放射性物質的外釋,民眾當不致受到影響。

核能電廠安全管制的作法

行政院原子能委員會於民國2011年5月31日公告的「核能電廠安全管制的作法」中曾簡述了日本福島一廠事故。國內因應福島一廠事故的作為檢視對複合式災害之承受與應變能力,參考國際間對福島一廠採行之加強安全措施及國內核能電廠設計、地質環境與運轉狀況等特性,擬定檢視項目。

為什麼會發生事故?

電廠防海嘯設計不足,造成廠區嚴重淹水,安全冷卻/補水系統喪失(最終熱沉)與電力系統失效(電廠全黑),核子燃料持續產生的熱量無法有效移除為主因。後續救災應變不及,造成事故擴大。

依目前資訊研判,日本福島一廠事故之主要肇因係防海嘯設計高程不足,導致部份廠房底層遭海嘯淹沒,安全設備電源及熱沉喪失,核子燃料持續產生的熱量無法有效移除。當時共14部機組受到地震/海嘯影響。但是女川/福島二廠/東海電廠最後皆安全冷停機。日本福島一廠5/6號機及福島二廠同遭海嘯侵襲並超過設計基準,但均未發生爐心熔毀或輻射外釋的問題,顯見電廠廠址設計高程及運轉人員的操作方式扮演關鍵的因素。此外,福島事故氫爆主要肇因為不知圍阻體氫氣濃度及運轉人員未斷然處置。

反核與擁核的溝通平臺

美國民眾理性反核其實成為了推升核安助力,核電的安全是很容易做到的。旅美華裔核能專家趙嘉崇是核子工程博士,為核子工程領域的專業人員。他針對「建立反核與擁核的溝通平臺」提供深入的剖析,並提出不同的專業見解。

依據趙嘉崇的觀察,不理性的反對是基於害怕,也是建立反核與擁核溝通平臺最大的障礙。核能電廠的爆炸跟核子彈的爆炸是不同的,其摧毀力、殺傷力在物理上達不到那種爆炸性、放射線性、或是損害性,這是一種論述的謬誤。臺灣反核理由沒有一個是正確的。例如,核四不安全因為核四是拼裝的論述。

美國近20年來新發展出核子工程傳統領域外的新主要領域,機率風險評估與嚴重事故。這是在911事件後建立的機制。對於機率風險評估、嚴重事故,核能電廠事故中心的主任權力最大,這也剛好是趙嘉崇的專長。不保證核電安全,並不是說核能不安全,但核能的安全是可以做得到的,因此需要建立反核與擁核的溝通平臺。

日本福島核災會發生的重要原因是對重大安全的處置做得不夠多,現場的危機應變也是不夠的。當時日本缺乏機率風險評估及嚴重事故處理準則,這兩種核電領域的機制,是東京電力公司忽視近20年的核安技術。反觀東北電力公司轄下的女川電廠,因為在1992就已納入機率風險評估,有建立海嘯牆,因此確保其安全無恙。特別是,臺電獨一無二新發明的斷然處置法,獲全球核電廠採用。

國際觀點的轉變

歐洲議會表決通過,支持將天然氣及核能列為環境永續的「綠能」,可讓歐盟朝穩定氣候目標邁進。那臺灣各界如何看待歐盟將核能投資列入永續綠色能源的議案?

工總籲重啟核電

全國工業總會理事長苗豐強於「產業碳中和聯盟成立大會」會前接受媒體採訪,針對近期電價上漲問題是否爆發出走潮,他表示,若要出走絕對不會只是因為電價。真正問題不在於這次漲電價,而是應該重新檢討能源結構。苗豐強更表示,很高興看到歐盟把核能當成綠能,若在碳排這方面不想辦法,世界很快會滅亡,而臺灣則要好好思考。韓國2030年核能要達到三成,苗豐強說台灣與韓國、日本很相似,別人百分之三十、百分之二十,臺灣卻是百分之零。

環團:背離永續發展無助減碳

臺灣環境保護聯盟透過新聞稿指出,天然氣發電因汙染物和二氧化碳排放量較燃煤為低,所以被視為從燃煤發電和核能發電轉型到再生能源的過渡性能源,因此現階段列為綠色投資項目有其合理性,但為達淨零碳排,一段時間之後,天然氣使用必將減少,因此不宜過度投資,更不應影響再生能源發展。

俄烏戰爭後的能源干擾

俄烏戰爭之下,俄羅斯為報復歐洲制裁,切斷輸歐天然氣,導致歐洲進入能源緊張狀態,以及油價、物價的飆升。戰爭連帶效應讓歐洲人重新思考能源依賴的危險,部份國家再度把焦點轉向核能。

法國雖然是傳統核能大國,但民眾向來對核能發展意見分歧。不過,《星期日報》(JDD)公布的民意調查結果,發現法國民眾對核能態度有所轉變。支持度飆升至75%。根據民調,75%受訪者表示贊成核電,且無論年齡層或政治傾向,贊成人數都過半。調查發現,造成多數民眾轉而支持核電的最大原因就是能源危機。危機使得法國能源獨立性、及對電價和購買力衝擊的討論再度浮出檯面。

法國總統馬克宏已宣布,計劃於2050年前增建6座第二代歐洲壓水反應爐,且第一座將於2035年運轉,為核電增添助力。根據最新民調,65%的法國人贊成總統規劃增建新的反應爐;而早先於2021年10月IFOP民調的數據顯示,51%的受訪者支持建新的反應爐。81%受訪者認為核能對法國能源自主性不可或缺,幾乎成為全民共識。

截至目前為止,法國核能發電廠的56座反應爐中有26座反應爐因維修、腐蝕等因素暫停運轉,天然氣供應減少加上冬季將至,使相當依賴核能的法國供電拉警報。面臨壓力,法國電力集團(EDF)執行長李威在國民議會公聽會時承諾,26座停轉的反應爐將於冬天陸續恢復發電。

 

參考資料:

 

作者: 王欣一
現任: 北美智權 專利工程師
學歷: 國立臺灣大學化學研究所畢
專長: 化工、化學、材料、半導體、有機合成

 

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