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呂錫民:核電廠廢棄物對環境影響分析

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【大紀元2019年03月06日訊】全球人口快速增長伴隨許多問題產生。其中最為嚴重的為能源需求的大量增加。各國藉由不同能源的使用來滿足這些需求,因此以需求增長為基礎的消費增長是經濟及社會發展的重要指標,這很顯然表示出能源的充分供應成為構成一國家的基本能源政策。目前世界上主要供應能源的資源為,煤炭、天然氣、石油等,以2014年為例,供應全球電力的初級能源占比,分別為煤炭(38.9%),天然氣(22.0%),石油(4.8%),核能(10.9%),水力(16.8%),風力(3.1%),其他再生能源(3.5%)。

在產生核能時,所使用的核心資源是鈾和釷。世界可採鈾儲量在2015年為764.16萬噸。鈾儲備最豐富的國家是澳大利亞(178.08萬噸),哈薩克斯坦(94.16萬噸) 加拿大(70.36萬噸),納米比亞(46.30萬噸),南非(44.93萬噸),尼日(41.13萬噸),俄羅斯(39.52萬噸)。

根據USGS資料,2011年世界可採釷儲量為191.3萬噸。關於釷儲量最富有的國家是印度(96.3萬噸),美國(44.0萬噸),澳大利亞(30.0萬噸),加拿大(10.0萬噸),南非(3.5萬噸),巴西(1.6萬噸)。

2017年IAEA資料顯示,450座核反應爐在全球31個國家中,具有391,915MW淨裝置容量。在2014年,所有核能電廠所發的電滿足世界上10.8%電能需求。鑒於能源供應與環境保護需求,目前新核電廠正如雨後春筍在全球各地興建起來,特別是經濟發展中國家,例如,中國,俄羅斯,印度。

在相同功率水平下,核電廠幾乎僅使用火力發電廠十萬分之一的燃料,但卻能提供等量的電能。用過核子燃料中,含有鈾(96%)及鈽(1%),都是珍貴且有用的資源,可以經過再處理程序回收利用,最後剩餘的廢棄物僅有3%左右,理論上,需要最終處置或儲存的核廢料的體積與數量是十分微少的。

然而,國家是否選擇回收或不回收這種可再生材料取決於國家本身政策,並且它隨不同國家而異。不像其他火力電廠,核電廠運作中並沒有燃燒反應。為了不使任何放射性元素以不受控制的方式,當產生蒸汽時,從在廠房或特別是反應爐建築中第一或第二循環中可能發生洩漏的地點擴散,因此這些建築物特別保持在低壓的狀態下。換句話說,這些建築中的空氣被抽空,由於內部壓力低於外部壓力,來自洩漏的空氣流向內而不向外。抽出建築的空氣被連續測量和過濾,沒有問題的空氣透過控制方式經過風道釋放到大氣當中。

核能產生全球約11%電力,被提出來作為即將快速枯竭石油燃料的替代能源。截至目前,全球有450座核子反應爐在31個國家積極地運轉,根據環境影響分析,自從有核電存在的這40-50年期間,全球核電產生的廢棄物總計約200萬立方米。由於核電產生的放射性廢棄物以受控的方式儲存,它們不會對環境造成危害。此外,核廢料儲存技術正在逐步發展當中。更重要的是,使用核能在減少二氧化碳排放方面發揮關鍵作用,並且發展核電可以防止二氧化硫和氮氧化物等有害人體健康氣體或物質的排放。

由於能夠填補日益減少的能源缺口,並且向大氣釋放較少的溫室氣體,因此與核能發電相關的技術變得十分重要。由於1970年代的兩次石油危機,促使各個工業化國家紛紛建造核電廠,當時核能發電如雨後春筍般地蓬勃發展。今天,許多核電廠的使用和建造受到層層阻礙,其主要原因在於兩大核災事故(1986年的蘇聯車諾比及2011年的日本福島),加深人們對核電的負面思維。

綜述核能的優點如下:

• 與煤炭,天然氣,石油等化石燃料相比,核能產生的二氧化碳排放量少很多,在溫室氣體排放很少的情況下,對全球暖化不利影響相對很小;

• 用於核電廠運轉的核燃料體積很小,燃料或原料儲存起來相對容易與經濟;

• 核電廠可整合到各種能源系統當中,例如,氫能與再生能源;

• 核電是一種隨時可用的能源,因為它的技術已經發展成熟;

• 大量電力可從單一核電廠獲得,核燃料也可儲存幾十年,藉由這個方式,核電廠有助於長期電力的穩定供應;

• 核燃料地質內儲量高,根據估算,目前證實可開採儲量約可使用150年;

• 相對於原料體積,核燃料可提供大量的電力,1公斤鈾可發電50,000度,而1公斤煤可提供3度電,1公斤石油則為4度電;

• 一座核電廠所占的空間與土地較小;以及核原料成本相對低廉,少量原料足以產生巨大能源。

儘管有這些優點,核能也具有缺點,這些可以總結如下:

• 核電廠產生的核廢料問題仍是一個問題,這些非常危險的廢棄物應該非常小心地儲存及處理;

• 儘管安全標準很高,核電仍是一項非常危險的技術,基本上,沒有100%可靠的核電廠,事故發生可能對人類和環境形成一項寧靜的破壞;

• 核電廠也會因外部攻擊造成危險,例如任何恐怖襲擊都可能導致不幸的後果;

• 核電廠產生的放射性廢棄物可用於生產核武器;以及由於建廠所需的龐大資金成本,規劃和建造完成核電廠大約需要20至30年的時間。

核廢料問題:

雖然分類因國而異,但是根據半衰期及放射量,放射性廢棄物以三個主要類別區分:低,中,高等級廢棄物。由於高能量密度,與其它能源生產原料相比,在單位能源產生下,核能使用後所產生的廢棄物體積是十分微小的。

放射性是我們世界的一部分,它自有地球就開始存在。天然放射性元素存在於地殼,我們房屋,學校與辦公室的牆壁和地面,以及我們的食物和飲料中。我們呼吸的空氣中就有放射性氣體。我們的身體包含肌肉,骨骼和組織中自然而然的含有放射性元素。

輻射劑量限值:

就實際觀察,由於核電廠建立而產生的環境危害是可以被最小化到幾乎無形而可忽略的。根據「美國核能管制委員會(Nuclear Regulatory Commission, NRC)」的規定,人體全身煙道氣(flue gas)排放劑量限值為0.05 mSv/年,甲狀腺劑量限值為0.15 mSv/年,液體廢棄物最大允許劑量為0.03 mSv/年,然而,他們推薦處理劑量應該越低越好。根據「盡量可能合理實現(as low as reasonably achievable, ALARA)」的原則,在實務裡,美國的觀察劑量為全身0.001 mSv/年,甲狀腺0.01 mSv/年。英格蘭核工業的總效應代表值為0.002 mSv/年。然而,根據了解,該國燃煤電廠煙道氣的輻射效應為0.004 mSv/年。顯而易見地,每年每人暴露於環境的平均毫西弗數比上述的規定的管制值高出許多。因此,一般人對於核電廠的輻射應該認知到其實其是非常低量值的。

由於核電的初始投資成本相當昂貴,並且操作比較沒有彈性,從停止到再啟動可能需要幾天甚至幾週。因此,24小時運轉較能滿足基本需求,繼而使用過的鈾仍具有放射性,並持續數千年。100%安全運輸和存儲它們是世界上尚未解決的問題。過期核電廠的關閉也是一個困難和昂貴的過程。在發生事故時,它有很大的輻射危險。核融合(Nuclear Fusion)電廠最重要且顯著特點是沒有任何放射性元素的產生,目前各先進國家正在聯合進行研究開發當中,預計在2050年可達成商業化運轉的目標。

無論放射性廢棄物的類型是什麼,它需要從威脅人們生活的各種問題中得到淨化,同時努力提高他們的生活質量,不應損害經濟,功能和自然選擇。因此,安全儲存放射性廢棄物所採取的措施應與其他類型廢棄物特別不同,因為放射性廢棄物具有自我永久的放射性,在儲存這些廢棄物時,應特別注意防止放射性發生。處理,運輸和儲存核廢料時,最重要因素是根據其放射性水平,對其進行適當的分類,並採取必要的預防措施。由於這些嚴重的問題,提供初始建立條件是不可避免的,在開始構建核電站和採取朝著核電進展時,分析所有科學,技術,經濟和社會理由是第一個先決條件。一旦所有這些先前條件都合理,核電廠比其他化石燃料發電廠更環保。

責任編輯:任慧夫

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2019-03-06 5:54 AM
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