2013年4月17日 星期三

高階核廢料處理 (技術篇 1)


上篇討論核電廠除役後土地使用問題,但核電除役後,另一個民眾關心的問題就是高階核廢料如何處理的問題。

核廢料分為兩種,一種是低階核廢料,佔核廢料大宗,主要是在核電廠運轉維護過程中受到輻射污染的物品如工作服、工具、廢樹脂、過濾器等等,經再處理後移往蘭嶼的就是這一類低階核廢料。

高階核廢料就是核電廠用過核燃料棒,體積很小,每年用過核燃料棒體積如一個公用電話亭大小核燃料棒在發電過程會產生新的核種,每種核種半衰期都不同,半衰期短的在燃料棒剛移出原子爐時輻射性最強半衰期長的,輻射在開始較短半衰期的核種為弱,但因半衰期長達萬年以上,如何處置就是人類頭痛的地方。


實際上用過核燃料棒中仍有許多可經再處理粹取出再利用的核種所以許多國家並不將用過核燃料視為“廢料”而認其為“資源”。用過燃料棒經再處理後,所剩餘的廢料只有原體積的10%。另一方面,因為許多長半衰期的核種都已取出,其半衰期也大大減短,容易處理得多。目前世界上許多國家遲疑於處理用過燃料棒的原因在於擔心造成核武擴散,所以目前許多國家的用過核燃料並沒有進行再處理。

一般用過核燃料剛由原子爐中取出時仍產生大量衰變,輻射性很強,電廠均將其置於“用過燃料池”中以循環水冷卻數十年後再取出。世界大多數國家因居民反對都不容易找到核廢料長期地質處置地點,目前將用過燃料棒移出用過燃料池後多先予以“乾式貯存”(詳下圖)




我國核一、二廠目前也準備進行乾式貯存,乾式貯存場是設於地表,一般可貯放50年,自然散熱,安全無慮311發生核災的福島電廠也有用過燃料乾式貯存場,歷經規模9地震及14米大海嘯,核電廠發生災變,乾式貯存的高階核廢料則完好如初,通過了最嚴厲的天災考驗。乾式貯存的最大好處之一就是保持未來再處理的彈性50年後的世界,再處理技術必然有長足發展,核武擴散可能也不再是個問題。

世界多數國家決定最終處置的地點都遭到居民反對而困難重重。以美國而言,原來決定在內華達州的尤卡山(Yucca Mountain)設立核電廠高階核廢料最終處置也在兩年前放棄最主要的原因是目前參議院多數黨(民主黨)領袖正是內華達州參議員賴德(Reid)。歐巴馬總統有太多法案在國會通過有求於他,也只好屈從賴德廢止尤卡山計劃的要脅。


但美國政府在新墨西哥州倒成功興建了一個核廢料處置處置軍方的核廢料因其中也有長半衰期核種,該計畫目標為處置10000(詳下圖)



該長期處置場名為Waste Isolation Pilot Plant (WIPP) ,是利用當地極為穩定的鹽層地質(2億年未受擾動)作為處置場,已於1999年啟用儲存核武廢料處置場能建成的主要原因之一,就是新墨西哥政府及當地居民接受該計畫


北歐國家民主較為成熟,人民較為理性,目前全球已決定核電廠高階核廢料長期地質處置地點的兩個國家正是北歐的瑞典及芬蘭。這兩國地質條件並無特殊之處,兩國能確定長期處置地點正突顯了其他國家遭遇的困難並不是技術問題而是因居民反對之故- NIMBY (Not In My Back Yard,不要在我家後院。)

以台灣而言,低階核廢貯藏地點都處處碰壁,在目前氛圍下要找尋高階廢料長期處置地點必而困難重重。但處理此事並沒有其急迫性,台灣完全可以將用過核燃料暫在電廠內以乾式貯存,在未來50年研討再處理的可能性,民眾可以接受的長期處置地點的可行性甚至探討境外處置的可能性。

高階核廢料的處理並不是技術問題而是政治問題,實不宜作為反對核電的理由。


延伸閱讀:

高階核廢料處理 (技術篇 2)


處理核廢料國際間已有共識及成熟作法


核電除役與高階核廢料處理 (成本篇)


核電除役(技術篇)



11 則留言:

  1. 閱讀完這篇後我還是有一些問題,希望能得到答案。
    1.每年用過核燃料棒體積如一個公用電話亭大小。這句話是指一個機組的量還是一間電廠?
    2.高階核廢料半衰期需要萬年以上。如果經過再處理後半衰期還需要多少時間?
    3.台灣如果要建置長期處置場,哪個地方的地質結構較為理想?

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    1. 1. 1個機組。
      2. 經再處理,其輻射強度在數百年間即降為與天然鈾礦相當。
      3. 台灣有許多花岡岩地質均可行。

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  2. 我想請問的是您文中所言:「電廠均將其置於“用過燃料池”中以循環水冷卻數十年後再取出。世界大多數國家因居民反對都不容易找到核廢料長期地質處置地點,目前將用過燃料棒移出用過燃料池後多先予以“乾式貯存”」
    那台灣目前進行到哪個階段?是依舊在燃料池中,已經有興建完成的乾式儲存場?
    那台灣在核廢料最終處置場(例如Waste Isolation Pilot Plant)方面進行得如何?
    那您提過的花崗岩可用做長期處置場有考慮到台灣的地層變動嗎?(就我所知,北歐(AND北美)是屬於古陸塊這也是其地質特殊之處)
    看您其他篇文章亦有提到國際合作,那台灣在這方面有所進展嗎?

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    1. 剛回國,回答略有延誤。
      1. 台灣核電廠處於不同階段,有些廠用過燃料全在燃料池中,有些廠己在乾式貯存階段。
      2. 台灣並非全島地質在短期內均曾變動,即使斷層都依變動年代分為活動及非活動,更不要說非斷層岩石了。
      3. 乾式貯存可用50年,現在立即商談國際合作意義不大。

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    2. 台灣沒辦法把核廢料再處理是因為美國怕台灣又偷偷搞核武
      所以有限制台灣嗎?

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    3. 防止核子武器擴散條約除少數流氓國家外全球都遵循,並非只限制台灣。

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  3. 陳董好,蘋果日報一篇報導在網路上流傳。如果方便,是否可請您釋疑?謝謝!

    瘋了 核二廢燃料棒擠緩衝池 此舉全球首創「把全民當白老鼠」http://www.appledaily.com.tw/appledaily/article/headline/20140723/35975410/

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    1. 嚴謹才有安全 台電沒有瘋

      針對今(23)日媒體報導「瘋了 核二廢燃料棒擠緩衝池」,台電回應表示,用過核子燃料貯存有濕式和乾式兩種方式,都是成熟技術且為國際間普遍採用,台電嚴謹面對用過核燃料貯存的問題,台電沒有瘋。台電澄清,國外與核二廠同型的「沸水式第6型」核電廠都有上燃料池及下燃料池的設計,本來就都可以擺放用過核燃料,國外核電廠因有乾貯設施,基於管理的方便性與單一性,用過的核燃料習慣上優先存放於下燃料池。
      台電指出,針對核二廠上燃料池的部分空間做為貯存用過核燃料之用,台電基於管理上更安全的考量,將就管理措施的風險進行評估,並洽請原設計廠家參與,用最嚴謹的態度進行的安全分析,以求周延。

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  4. 乾式儲存在50年限到期之後, 還是沒有找到最終處置場所該怎麼辦呢?

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    1. 目前臺灣最終處置場所難覓是政治問題,不是技術問題。目前國際上有些國家已經進行高階核廢料最終處置場所工程。五十年後希望國人發現國外都沒問題,回歸理性態度面對核廢處理議題。

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