2013年4月20日 星期六

高階核廢料處理 (技術篇 2)


要保證高階核廢料上萬年的安全處置一直是許多人反核的原因,但這個問題可由不同的角度來思考。

2009年加州大學柏克萊分校的物理學教授Richard A. Muller (理查.繆勒)出版了一本Physics for future President,國內有翻譯本:“給未來總統的物理課 ”,該書涵蓋範圍很廣,談論了許多科學問題、能源、核能、暖化都是重點議題。

繆勒教授今年又出版了一本書,名為Energy for future President - “給未來總統的能源課”,國內尚無譯本。

繆勒教授在書中針對高階核廢料倒提出了一個較為特別的觀點。繆勒將處置後的核廢料的輻射強度與天然鈾礦的輻射強度作一比較。


繆勒的論點是許多國家都有鈾礦,但沒有民眾將天然鈾礦當作生死攸關的“長期處置”問題,吾人何不以鈾礦輻射強度作為指標來檢視用過核燃料長期處置的輻射安全指標?

核燃料在原子爐中其放射性較天然鈾礦高百萬倍,但移出原子爐後因迅速衰變,放射性極速降低。在100年及1000年後約降為天然鈾礦500倍及50倍。

繆勒教授認為對未來高階核廢料長期處置是否會影響生物圈有兩個數字要考量: 一個是洩漏量,一個是洩漏機率。

假設百年後洩漏量為10%(極大量),但如此大洩漏量的機率為1%(也是十分高估)兩者相乘表示百年後有0.1%的核廢料會影響生物圈,但因百年後核廢料的放射性強度已降至天然鈾礦的500倍,所以即使在如此保守的假設下,生物圈因核廢料造成的輻射影響也低於與天然鈾礦。

假設千年後洩漏10%廢料的機會增加為10%,依同樣計算模式可知其輻射強度仍低於天然鈾礦之輻射強度

繆勒教授的這種說法雖可提供吾人不同的思考模式,但個人覺得發生核廢料洩漏的可能性應遠低於以上假設。

以上篇美國新墨西哥州WIPP長期地質處置場而言,其處置場深入地下650(101大樓倒插入地下也不過500)。處置場上下塩層厚1公里(1000)

為何選擇塩層?因為塩層有極特殊的物理性質: Salt Creep(塩蔓延)意指塩會由四面八方因塑性流動而將任何孔隙都封住而使被封存的物質(如核廢料)不但動彈不得也無任何孔隙可洩漏,這也就是為何世界上許多國家都認為以塩層作為核廢料最終處置處是極佳的選擇。

試想封於地下650m,上下有1000米塩層包封的核廢料,何有可能在百年後有1%的機會洩漏10%到地表?要知該塩層在2億年前是大海,但滄海桑田海水在2億年前蒸發後留下1000米厚的塩層2億年來都未變動是極為穩固的地質。

我們可以再檢視兩個案例,或可增強吾人對核廢料處置的信心

在非洲加彭共和國的Oklo地區,17億年前曾發生長達數十萬年的自然連鎖反應,其產生的高階核廢料當然未經人為加固,17億年來留在原地未曾移動(相關資料可自行在網路上查詢)

古人科技當然遠遜今人,但2000年前我們老祖宗在秦始皇陵以高嶺土作為隔水層,2000年後還保持秦始皇陵未受地下水侵襲。另一方面因秦始皇陵墓甚淺迭經盜墓但秦始皇陵基本上保存完好如初,直到2000年後才為現代人所挖掘這些歷史上的成功封存案例對現代人將高階核廢料長期地質處置應也增加不少信心。

以我國而言,目前以花崗岩地質最為合適作為最終處置場。另一方面國際原子能總署長年也推動國際間合作處理,因場地由數國共有可減少投資浪費國際上合作興建最終處置場地在建造使用及監督都可更有效率執行我國可視國際合作進度決定是否做境外最終處置

但吾人真正期望的是目前在發展中的第四代反應爐能在30年內開發成功第四代核反應爐可使用第三代反應爐(核四廠之ABWR即屬第三代)之“核廢料”作為燃料,而第四代反應爐之“高階核廢料”其輻射強度在數百年內就會降為與天然鈾礦無異,人類予以“最終處置”將容易得多。

延伸閱讀:

高階核廢料處理 (技術篇 1)

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)

6 則留言:

  1. 學長,我是哥大校友,那天躬逢其盛參加校友活動聽到您諍諍之言,深受啓發。
    另外有位李敏先生好像跟您意見很能呼應,請參考~
    『非核可以使我們免除萬一發生之核災風險的恐懼;但會有能源供應安全、能源價格波動、以及二氧化碳減量目標無法達成,造成經濟窒息的風險。如前所述,如果我們選擇「非核家園」為我們的目標,就必須放棄「低碳家園」。使用核能發電,加上積極的開發再生能源才有可能讓我們達到「低碳家園」的境界。帶我們邁向低碳家園的工具為:再生能源、節能、與核能。』
    http://www.facebook.com/Mlee1955

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    1. 很高興上週有機會在哥大校友會演講討論能源問題,也很高興知道影響了部份同學。李敏為清大教授,個人十分熟識。

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  2. 請問一下
    高階核廢料存放場周邊輻射會不會比較高?
    看你之前文章,蘭嶼的低階核廢料存放場周邊周邊輻射甚至比本島低

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    1. 如依美國軍方在新墨西哥州掩埋場在地底650米而言,其在地表輻射絕對低於背景輻射的不準度。

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  3. 陳先生您好,個人非常欽佩您針對能源議題的真知卓見,可以說是您的粉絲,也參考您的資料撰文如下,敬請您不吝給予指教,謝謝您!!

    談民粹反核與台灣未來-http://www.npf.org.tw/post/2/12191
    廢核應以不限電為前提

    原文: 廢核應以不限電為前提 - 國家政策研究基金會
    網址: http://www.npf.org.tw/post/3/12397

    原文: 再生能源在台灣何以無法取代核電做為基載電力 - 國家政策研究基金會
    網址: http://www.npf.org.tw/post/3/12247

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  4. 非常高興知道個人論述對你有所助益。所附文章尚未細讀,但材料都很豐富。

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