台灣研究用反應器

台灣研究用反應器（Taiwan Research Reactor，縮寫：TRR）是中華民國第一座具軍事用途之研究反應爐，由加拿大原子能有限公司供應主體設備，1969年9月在桃園縣龍潭鄉核能研究所動工，1973年1月達到首次臨界、同年4月正式運轉。反應爐熱功率40百萬瓦，使用天然鈾金屬燃料、以重水作中子緩和劑、輕水作冷卻劑，與加拿大早先供應給印度的CIRUS反應爐同屬一型；該機型曾於1974年提供印度首次核試驗所用之鈽。

台灣研究用反應器為時任總統蔣中正核准之「新竹計畫」與後續「桃園計畫」的核心設施，目標為利用反應爐之乏燃料分離出可供武器使用之鈽金屬。1971年中華民國退出聯合國、加拿大與中華人民共和國建交後，加拿大對台灣研究用反應器的後續供應與保障監督角色實質中止；國際原子能總署依與中華民國雙方締結之INFCIRC/133與三方INFCIRC/158等2項保障協定，每年僅進行2次例行查察。為擺脫對加拿大燃料的依賴，核能研究所於1971年另行興建燃料元件廠，並自南非採購超過100公噸未受保障監督之天然鈾金屬。

台灣研究用反應器在15年運轉期間累計產生約85公斤鈽，多數為鈽-239含量超過90%的高品質武器級核物質或近武器級鈽。英國國際戰略研究所副所長馬克·菲茨派翠克（Mark Fitzpatrick）估計，此一存量在分離後足以供應17枚核武器之核心。1976年5月，國際原子能總署視察總監魯道夫·羅梅奇親赴核能研究所視察；其後於1976年底至1977年初，查察員在台灣研究用反應器乏燃料池底部發現一個未列於原始設計圖之未保障出口，引發各方對秘密轉移乏燃料的嚴重疑慮。1986年至1988年間，依美方要求將474個由加拿大供應之乏燃料元件運回美國薩凡納河場址；至1991年另約1,000個元件抵美，惟仍有約5公斤鈽留存於核能研究所。

1988年1月，核能研究所副所長張憲義上校攜帶機密資料赴美投誠，揭發核能研究所仍秘密在中山科學院場址興建鈽分離廠之事實。同月美國在台協會理事主席大衛·迪恩（David Dean）會見參謀總長郝柏村，要求拆除一切核武相關設備、自反應爐排出重水並永久停止反應爐運轉；中華民國政府於一週內簽署不可協商之備忘錄。1988年6月，逾20公噸重水分裝100桶以海運運回美國薩凡納河場址；1990年代核能研究所一度規劃以TRR-II計畫在原廠房內建造一座近20%濃縮鈾燃料、20至25百萬瓦的新研究爐取代之，但因經費削減與反核輿論而於2000年代取消；台灣研究用反應器爐體之除役工程至2017年仍在進行。

## 規劃與興建

1964年10月中華人民共和國在新疆羅布泊試爆首枚原子彈後，總統蔣中正責成國防會議秘書長蔣經國主持研究，最終決定循「先取得鈽、再考慮武器化」之路徑展開核研究，旅美物理學家吳大猷等顧問群則以資源、運載工具與美國反對等理由表示反對。1968年，行政院原子能委員會下成立核能研究所；翌年國防部成立中山科學研究院，兩機構共用桃園縣龍潭鄉、距台北西南約43公里之同一園區，僅以內部哨所相隔，人員、預算與計算中心皆相通。核能研究所自始為實質執行「新竹計畫」之軍方主導機構，而非民用研究單位；至1985年核能研究所編制達1,100餘人。

1965年至1967年間，台北曾透過西德嘗試引進西門子公司製、50百萬瓦級重水反應爐，1966年4月遭美方正式反對而作罷。台北遂轉而依可倫坡計畫架構向加拿大商洽，1969年下半年加拿大原子能有限公司同意以40百萬瓦熱功率研究爐供應台灣，總工程款約3,500萬美元，加方並承諾供應首批25公噸天然鈾金屬燃料元件，重水則由美國轉供。1969年9月16日，原子能委員會與加拿大原子能有限公司簽約興建，同月於龍潭園區動工；1971年核能研究所自行設計之微功率反應器（ZPRL）先行啟用，台灣研究用反應器並於1973年1月3日達到首次臨界，使台灣首次取得自主生產武器級鈽的潛在能力。

工程動工同年（1969年），台北亦向時任美國總統理察·尼克森政府提出購買大型再處理廠，遭拒；隨即轉向歐洲多國洽購。1973年1月，西德UHDE-Lurgi公司與台北秘密簽訂興建年處理50公噸乏燃料之再處理廠合約，旋因美方強烈施壓而停擺；台北同期向法國、英國、比利時、荷蘭等國洽購再處理技術之嘗試，亦先後在美方壓力下受阻。1973年11月，美國原子能委員會與國務院聯合派出5人技術團來台訪查行政院原子能委員會總部、核能研究所、中山科學院、國立清華大學水池式反應器（THOR）及台電核能設施，並警告台北若繼續完整燃料循環之追求，美台軍事與經濟關係將受影響。

## 設計

台灣研究用反應器為槽式（tank-type）熱中子裂變研究反應爐，與加拿大早先供應給印度的CIRUS反應爐同屬一型；該設計同樣供應印度於1974年首次核試驗所用之鈽。爐體熱功率40百萬瓦，使用天然鈾金屬燃料棒、外覆鋁包殼，以重水作中子緩和劑、輕水作主冷卻劑；反應槽以鋯合金（Zircaloy）製成，外圍另設石墨反射體以減少中子漏失。爐心呈圓柱形，滿載時容納137至148個燃料元件、共約7.4至8公噸天然鈾，每個元件含金屬鈾約54公斤；理論上每年消耗13至15公噸鈾燃料。

設計上台灣研究用反應器與CIRUS同樣特別適合製造武器級鈽，因為天然鈾燃料配合重水慢化可在較低燃耗下保持較高的鈽-239比例。實際運轉採取較低燃耗之操作模式，使乏燃料中含90%以上的鈽-239，已逼近武器級門檻；若進一步縮短燃料停留時間，理論上可生產比例更高之武器級鈽，惟此操作將消耗更多燃料元件。

## 燃料供應與保障監督

首批燃料元件由加拿大供應25公噸天然鈾金屬，至多僅夠維持反應爐起動初期的運轉。1971年10月中華民國因聯合國2758號決議退出聯合國，加拿大隨即與北京建交、與台北斷交，加方對台灣研究用反應器的後續燃料供應實質終止；同年核能研究所決定自建燃料元件廠，採購法商CERCA公司之製粒、軋製與包殼設備，1974年產出第一批自製元件，1979年生產規模達每年200個元件。

由於必須繞過國際保障監督，台北自1973年至1974年間，分批自南非輸入超過100公噸天然鈾金屬，總量遠超台灣研究用反應器自身所需；當時國際原子能總署與台灣的保障監督協定並未要求申報鈾進口，亦不要求對鈾金屬進行查察。同期亦有少量鈾經由西德、英國分批轉運至台灣，總計達數公噸。核能研究所另自1969年起以小型試驗廠自磷酸鹽中萃取鈾，1980年底擴建至年產10公噸黃餅之規模，1981年正式投入運轉。中文文獻指出，台北亦曾以遠洋漁船「海功號」於1976年至1977年間自南非運回鈾原料，此說源於該船相關人員之事後追述。

中華民國於1968年簽署核不擴散條約，但從未生效標準綜合保障監督協定（INFCIRC/153）；1971年喪失聯合國席位後，國際原子能總署中止此項談判。針對台灣研究用反應器設施，國際原子能總署與中華民國僅簽有1969年10月13日生效、國際原子能總署同年10月30日以INFCIRC/133公布之雙邊保障協定，及1971年12月6日簽署、國際原子能總署於1972年3月8日以INFCIRC/158公布之三方（含美國）保障協定，每年僅約2次查察。雖然加拿大不再具備保障監督角色，加方仍對美方查詢保持回應，並在中立情境下提供協助。

## 運轉與鈽生產

反應爐自1973年初臨界後運轉表現參差不齊，1973年至1976年平均容量因子僅約30%，1977年至1978年大半時間因故障停機，1978年至1980年容量因子回升至約65%。美國科學暨國際安全研究所創辦人大衛·阿爾布萊特與該所研究員安德烈亞·斯特里克（Andrea Stricker）估計，若台灣研究用反應器能以80%容量因子滿載運轉，每年可產生超過10公斤武器級鈽；實際15年累計產量約85公斤鈽，平均年產5.7公斤。菲茨派翠克評估此一鈽產量在分離後足以供應17枚核武器之核心。

核能研究所為配合鈽分離流程，於1971年同步規劃緊鄰台灣研究用反應器的熱室組（Hot Laboratory），名義為對乏燃料及反應爐結構材料進行輻照後檢驗，實際具備分離鈽之潛在能力。建築與設備安裝於1977年6月完工，內含3座厚達近1公尺的混凝土熱室與9座鉛室；經半年冷測試後，1979年3月以一支台灣研究用反應器乏燃料元件進行首次正式作業，1980年8月並對失效燃料元件進行解析。緊鄰熱實驗室之另一棟建築物，國際原子能總署約於1973年至1974年間發現核能研究所在一名曾參與挪威再處理工作的人士協助下興建小型再處理實驗室，內含一座溶解槽與小型混合澄清器；該實驗室規模僅足以分離微量鈽，但被視為大型再處理廠之人才養成站。

至1988年初累計生產的約85公斤鈽中，近90%為武器級或近武器級。阿爾布萊特與斯特里克估計，若以2年冷卻期計算，反應爐池與乾式儲存區內隨時保有可供分離10公斤以上鈽之乏燃料；連同爐心內已照射燃料中可分離出之約7.2公斤鈽，加計爐心隨時可重新換裝燃料、依需要刻意縮短照射時間之能力，台北實際上具備在3至6個月內取得10公斤武器級鈽之潛力。1976年5月國際原子能總署視察總監魯道夫·羅梅奇親自視察核能研究所，要求參觀鈽燃料化學實驗室；其後於1976年底至1977年初，查察員又發現2項問題：其一為台灣研究用反應器乏燃料池底部一處未列於原始設計圖之出口，其二為5套外觀與一般燃料相同、卻僅含約七成鈾的仿真燃料元件遭刻意混充，上述事件推升美方對台灣研究用反應器秘密轉移乏燃料之警覺。

1977年3月26日，美方以解密電報傳達之卡特政府6項要求，包括將所有中華民國核設施納入美方雙邊保障、暫停台灣研究用反應器運轉、終止與武器可用材料相關之燃料循環活動、並將所有現存鈽轉交美國。同期行政院長蔣經國接受美方要求，台灣研究用反應器自1977年中暫停運轉至1978年；之後並要求核能研究所以近20%濃縮度之低濃縮鈾燃料逐步取代天然鈾爐心，以從根本上降低鈽產出。然該項爐心改造案遭核能研究所拖延，至1987年阿岡國家實驗室、布魯克黑文國家實驗室多次會議後仍無實質進展。

## 1988年永久停機

1988年1月12日，核能研究所副所長張憲義攜家眷於度假期間赴美投誠，向美方揭露核能研究所於中山科學院龍園研究園區內秘密興建之鈽分離廠，該設施自1983年動工，預計1989年至1990年具備年分離10至20公斤鈽之能力。1月20日，美國在台協會理事主席大衛·迪恩會見參謀總長郝柏村，當面要求核能研究所拆除一切與核武發展相關之設備、自台灣研究用反應器排出重水並永久停止反應爐運轉；同時向其出示南部九鵬高爆試驗場之衛星影像，作為高爆試驗證據。郝柏村在當日日記中記下：「此事為中美關係之嚴重危機。我同意美方要求，全面拆除與核武器研發相關之設備，並將向李總統報告我的意向。」一週內，中華民國政府即簽署美方提出之不可協商備忘錄。

台灣研究用反應器隨即於1988年1月停機。為確保反應爐無法重啟，重水自爐體中排出。1988年3月起，超過20公噸重水（推估精確值約20,490公斤）以100桶分裝，每桶經個別過秤並貼上美國能源部封籤，於同年6月9日離港，7月11日抵達美國薩凡納河場址。乏燃料運出作業亦同步加速，自1988年至1991年間另約1,000個元件運抵薩凡納河場址；最後118個元件因環境團體於美國聯邦法院取得禁制令而留存於核能研究所，含鈽量約5公斤。中華民國政府對外宣稱反應爐關閉係出於經濟考量。

美方技術團於同期進入中山科學院之秘密再處理廠進行核查時，廠房尚未完工、機械手僅部分安裝，建築外可見供熱室高密度混凝土使用之含鐵砂礫堆積；核能研究所新任所長周振昌雖仍堅稱該設施為製造醫用鉬-99，但團隊判定其本質為鈽分離廠。1988年10月，美方再赴中山科學院與核能研究所各設施查驗並達成共識：「中山科學院現在及未來均無任何核或核相關之研究與發展；核能研究所現在及未來均無任何機密之軍事研發。」

## 後續

台灣研究用反應器永久停機後，核能研究所於1990年代規劃以TRR-II取代之，由核能研究所自行設計、於原台灣研究用反應器廠房殼體內興建一座20至25百萬瓦熱功率、重水慢化、燃料採近20%濃縮鈾之新研究爐，作為純粹民用之研究反應器。1998年該案獲行政院核定，原訂2006年完工。然因1990年代以後台灣反核輿論升溫導致核能研究所預算大幅刪減，TRR-II計畫遭取消，行政院並於2002年核定停止興建新反應器。

反應爐除役方面，核能研究所於2004年取得行政院原子能委員會核發之除役許可，依《核子反應器設施管制法》須於2028年前完成，並採立即除污（DECON）與安全貯存（SAFSTOR）混合模式分期進行。台灣研究用反應器爐體已於2002年完成密封、遷移並移入安全貯存廠房；該爐體連同生物屏蔽總重約2,646公噸，底部外徑約13公尺、高約11公尺。核能研究所規劃於2020年至2022年間進行爐體拆除，估計拆除廢棄物約有60%（按重量）可經解除管制程序處理。

核能研究所自此將業務重心轉向反應爐安全監管、輻射防護、放射性廢棄物管理及非軍事核能應用之技術發展。1991年核能研究所於研究反應器之一項實驗中發生7名員工輻射劑量過量事件，事後行政院原子能委員會以該實驗屬「機密」為由拒絕說明，引發外界重新檢視台灣研究用反應器場址相關活動之疑慮。台灣研究用反應器爐體之拆除工程歷時甚久，至2017年核能研究所年報所載仍在進行；留存的118個未運出乏燃料元件已轉化為氧化鈾並裝入專用容器長期儲存，鈽含量並由美方協助精確量測。阿爾布萊特與斯特里克評論：「臺灣案例支持反對鈽分離與鈾濃縮能力之擴散；此類能力往往是未來核武計畫之核心，無論官方聲明為何。」

美國外交官米德偉於2004年總結，外界觀察認為台灣研究用反應器「現已徹底淨化，由美方與國際原子能總署觀察員見證下解體之空殼，關鍵組件已掩埋，僅留乏燃料池與池內乏燃料於國際原子能總署嚴密觀察之下」；1991年波斯灣戰爭後，國際原能署因應伊拉克秘密核武計畫的教訓，於1993年推動保障監督強化計畫（即「93+2 計畫」），並據此於1997年通過《附加議定書》範本。中華民國亦因此成為首批接受此一新機制全面審查的對象之一。

## 基本資料

- 地點：桃園市龍潭區（核能研究所）
- 國家：中華民國
- 目前狀態：永久停機（1988年1月）；爐體拆除中
- 形式：加拿大原子能有限公司
- 參與行動：核能研究所
- 類型：槽式反應爐（與印度CIRUS反應爐同型）
- 核燃料（可裂變物質）：NU
- 中子慢化劑：重水（D2O）
- 冷卻劑：輕水（H2O）
- 控制方式：鎘－碳化硼控制棒
- 中子溫度：THERMAL
- 主要用途：同位素生產、中子束研究、操作員訓練（官方）；軍用鈽生產（實際）
- 熱功率：40百萬瓦th
- 幾何排列：圓柱形爐心，全爐燃料約8公噸天然鈾