核電存廢問題

**核電存廢問題**是人類社會對核能發電使用的持續的爭議性討論。

## 核電簡史

第一個成功的核分裂實驗裝置在 1938 年的柏林被德國科學家奧托・哈恩、莉澤・邁特納和弗瑞茲・斯特拉斯曼製成。

在第二次世界大戰中，一些國家致力於研究核能的利用，它們首先研究的是核反應爐。1942 年 12 月 2 日，恩里科・費米在芝加哥大學建成了第一個完全自主的鏈式核反應爐，在他的研究基礎上建立的反應爐被用來製造轟炸了長崎的原子彈「胖子」中的鈽。在這個時候，一些國家也在研究核能，它們的研究重點是核武器，但同時也進行民用核能的研究。

1951 年 12 月 20 日人類首次用核反應爐產生出了電能，這個核反應爐位於愛達荷州 Arco 的 EBR-I 試驗增殖反應爐，它最初向外輸出的功率為 100kW。

1954 年 6 月 27 日，世界上第一個為電網提供電力的核電站在蘇聯的歐伯寧斯克開始運行。這個反應爐使用了石墨來控制核反應並用水來冷卻，功率為 5 兆瓦。全世界第一個投入商業運營的核反應爐是位於英格蘭 Sellafield 的 Calder Hall，它於 1956 年開始運行。它有一個 Magnox 型反應爐，最初的輸出功率為 50 兆瓦，後來提高到了 200 兆瓦。 賓夕法尼亞州碼頭市的一個壓水型反應爐是美國第一個投入商業運營的反應爐。

在 20 世紀後半葉，一些反對核能的運動開始興起，它們擔心的是核事故和核輻射，還反對生產，運輸和儲藏核廢料。1979 年的三哩島核泄漏事故和 1986 年的車諾比核事故成為了許多國家停止建造新核電站的關鍵理由。澳大利亞於 1978 年，瑞典於 1980 年，義大利於 1987 年都對建造核電站的問題發動了全民公投，同時愛爾蘭的核能反對者成功地阻止了在該處核能計劃的實施。但布魯金斯學會表示，美國政府沒有批准新核電站的建造主要是由於經濟原因，而非安全問題。

然而，核電的存廢政策各地不同，如歐洲許多國家近來逐漸廢止核電，德國宣佈在 2022 年前關閉所有的核電站、瑞士宣布將在 2034 年關閉所有核電廠、義大利公民投票以 94% 的壓倒性票數封殺重啟核能發電的提案；而開發中國家則較傾向使用核能發電。

## 論點簡要

### 核電運作原理

#### 連鎖反應

燃料棒裡的鈾 235 引發核分裂，釋放出中子與熱能。而中子經過緩速劑後，撞擊其他的鈾 235 引發核分裂。

#### 空泡效應

使用水當緩速劑的反應爐，在高溫時會使水產生大量氣泡，理論上原本可以藉以降低核分裂的反應速度。

#### 鋯水反應

由於燃料棒的外殼，為了避免吸收中子，妨礙核分裂的反應，因此使用鋯。
可是鋯在攝氏 1260 度以上時，會跟水蒸氣反應產生氫氣。
且鋯水反應是持續增溫的放熱反應。因此在反應爐的冷卻系統故障時，可能引發氫氣的氣爆。

#### 核廢料（鈽）

使用鈾 235 作為燃料棒的反應爐，因為燃料棒內也含有大量的鈾 238，而鈾 238 在吸收中子後，會衰變為鈽 239。

### 支持核能的理由

下為巴瑞・布魯克在 2010 年出版的《為什麼對為什麼：核能發電》（Why vs. Why: Nuclear Power）一書中提出的七項支持核能發電理由：

* 再生能源與能源效率（energy efficiency）不能解決能源與氣候變遷的問題。
* 核燃料是近於無限的且能提供大量的能源。
* 新科技能解決「核廢料」問題。
* 核能發電是最安全的能源選項。
* 更進步的核能發電能加強全球社會的安全。
* 核電的真實花費低於化石燃料或可再生能源。
* 核能發電可引領「清潔能源」的革命。

### 反對核能的理由

下為伊恩・羅威在 2010 年出版的《為什麼對為什麼：核能發電》一書中提出的七項反對核能發電理由：

* 核能發電對氣候變遷不是一個夠快速的回應。
* 核能發電太貴了。
* 對基載電能的需求被誇大了。
* 核廢料問題依舊是無解的問題。
* 核能發電會增加核戰的風險。
* 核能發電有安全問題。
* 人類對能源有更好的替代方案。

## 論點

### 供給的能源

很多研究指出，核電產生全球 16% 的電能，但只提供 6.3% 的能源生產（energy production），而最終使用能源（Final Energy Consumption）的部份，只有 2.6% 是來自核能發電的。這樣的狀況和相較於其他能源載體（energy carrier）而言，它的能量消費效率（consumption efficiency）較低，及核電廠與能源需求區遠因而其電能在傳輸過程中大量耗損有關。

但與核電廠或一樣距離能源區求區遠的水力電廠相關的能源傳輸耗損，並不是真的那麼多的，因為這些電廠的電力通常都是透過高壓直流輸電的方式輸送的，而這種方法每一千公里只會耗損 3% 的能量。相似地，在世界能源消耗量（World energy consumption）中，核能發電的比重不大，因該指數包含了用於加熱和運輸等非發電用途的化石燃料，而用於此些非電用途的燃料中，石油和煤炭佔了最主要的比重。在 2008 年，全球能源供給（world energy supply）中各種動力源（power source）的相對比重如下：石油 33.5%、煤炭 26.8%、天然氣 20.8%（化石燃料 81%）、「其他」（包括地熱、泥炭、生質能、太陽能和風能等）10.4%、核能 5.8%、水力 2.3%。石油是各種動力源中最常被使用者。在 2008 年時，石油和煤炭加起來共提供了全球超過 60% 的能源。

### 能源保障

能源安全（Energy Security）問題不該與核電安全混為一談，能源保障指的是能源的燃料是否能安全提供的問題。

在一些國家，核能發電提供了能源自主的保障。核能發電較不受禁運的影響，且鈾是有在包括澳大利亞和加拿大等較樂於出口的國家開採的。然而，目前全球有超過 30% 的鈾是出產於哈薩克、納米比亞、尼日和烏茲別克這些政治不穩定的國家的。

現有的鈾礦其儲量正快速地耗進，而一項來自 IAEA 的評估顯示高級鈾礦（high-grade uranium）只夠現有的反應器運轉 40-50 年。預期發生的燃料短缺會威脅到未來的電廠，並會造成現有電廠鈾價的波動。鈾燃料價格近年已抬升，而這影響到了未來核電計劃的可行性。

根據史丹佛的研究，快中子增殖反應爐有為未來地球的人類持續數十億年地提供能源的潛力，這使得核能變成可持續發展的。但「因為鈽與核武間的關聯，快中子增殖反應爐的潛在運用導致了『核電擴張可能會導致一個核擴散失控的時代』的憂慮。」液態氟化釷反應爐（Liquid Fluoride Thorium Reactor，LFTR）等以釷為燃料的反應爐亦有滿足未來數百年能源需求的潛力，同時相對於鈾燃料反應爐而言，釷反應爐對核擴散有更強的抗性。

### 核電意外與安全

#### 三浬島事件

當天凌晨 4 時半，三哩島核電站 95 萬千瓦壓水堆電站二號反應爐主給水泵停轉，輔助給水泵按照預設的程序啟動，但是由於輔助迴路中隔離閥門在此前的例行檢修中沒有按規定打開，導致輔助迴路沒有正常啟動。二號迴路冷卻水沒有按照程序進入蒸汽發生器，熱量在反應爐中心處持續聚集，堆心壓力上升。堆心壓力的上升導致穩壓器減壓閥開啟，冷卻水流出，由於發生機械故障，在堆心壓力回復正常值後堆心冷卻水繼續注入減壓水槽，造成減壓水槽水滿外溢。一號迴路冷卻水大量排出造成堆心溫度上升，待運行人員發現問題所在的時候，堆心燃料的 47% 已經融毀並發生泄漏，系統發出了放射性物質外漏的警報，但由於警報響起時並未引起運行人員的注意，甚至現時的紀錄報告都指出沒有人注意到警報。直到當天晚上 8 點，二號堆一二迴路均恢復正常運轉，但運行人員始終沒有察覺堆心的損壞和放射性物質的外漏。

此後，第 76 任賓州州長迪克・松伯（Dick Thornburgh）出於安全考慮，於 3 月 30 日疏散了核電站五英里範圍內的學齡前兒童和孕婦，並下令對事故堆芯進行檢查。檢查中才發現堆心嚴重損壞，約 20 噸的二氧化鈾堆積在反應爐壓力槽底部，大量放射性物質堆積在核反應爐安全殼內，少部分放射性物質泄漏到周圍環境中。

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## 參考資料

## 外部連結