2011年4月16日星期六

核能發電的五大優點與三個使用核能的原因,補充核能發電的疑慮與防護措施

核能發電的五大優點:
1.
核能發電不像化石燃料發電那樣排放巨量的污染物質到大氣中,因此核能發電不會造成空氣污染。
2.
核能發電不會產生加重地球溫室效應的二氧化碳。
3.
核能發電所使用的鈾燃料,除了發電外,沒有其他的用途。
4.
核燃料能量密度比起化石燃料高上幾百萬倍,故核能電廠所使用的燃料體積小,運輸與儲存都很方便,一座1000百萬瓦的核能電廠一年只需30公噸的鈾燃料,一航次的飛機就可以完成運送。
5.
核能發電的成本中,燃料費用所佔的比例較低,核能發電的成本較不易受到國際經濟情勢影響,故發電成本較其他發電方法為穩定。

為何我們要使用核能? 
01.能源危機日漸嚴重
台灣的自產能源缺乏,98%以上能源仰賴進口,為確保國家安全,必須分散能源種類以及分散進口地區,在這個原則下,我國採用水力、燃煤、燃油、燃氣、核能、風力、地熱、燃垃圾…等發電方式。就發電成本而言,核能是最有競爭力的發電方式。尤其近年煤、石油、天然氣等石化能源日漸枯竭、價格上漲,若非核能發電降低對國外石化能源的依賴,台灣的景氣更難維持。

核一廠也是因為當時的燃料進口來源地-中東地區局勢長期不穩定,為確保能源穩定供應以及更大的發電量以支持發展中的台灣,決定建核能發電廠來因應需要。

02. 全球環保議題轉向溫室效應
核能發電有效又環保,且利用新的核燃料循環技術回收,可減少廢棄物,用過的核燃料可重複利用,不僅減少廢棄物,還能降低核武擴散顧慮,且電力需求快速成長,若能有效使用核能發電將可使電價調降,故已越來越多民眾支持核能發電。
環保方面,核能具有非碳能源的特性,不排放二氧化碳、也不會造成空氣污染,在控制氣候變遷的要求下,核能、再生能源都是很好的選擇。
03.再生能源遙不可及,難挑大樑
據美國能源部分析,美國用於核能研發的支出總計達600億美元(其中有1/3為廢料處理相關科技研發),提供了美國20%電力;反觀太陽能和地熱方面的研發花費了220億美元,卻只提供3%的電力。從各國案例分析,若無巨額補貼,再生能源根本沒有任何經濟誘因。[表3]總結各國為發展再生能源進行極不公平的補貼情況。

大家總是對核能的安全有疑慮,但我們總忽略,事實上,在建造核電廠時,專家們是會設計出許多防護措施的,以下是核能電廠的七道防線介紹
A.第一道防線-燃料丸
燃料丸(Fuel Pellet)是高溫燒結的陶瓷化的固體鈾氧化物,質地緻密堅硬,可以承受2,000℃以上的高溫,保護放射性物質的凝聚力量很強。因絕大部份放射性物質移動距離非常短,所以幾乎都滯留燃料丸內。
B.第二道防線-燃料棒
燃料丸裝入鋯合金燃料護套(Cladding)成為燃料棒(Fuel rod),可承受高溫高壓環境。護套破損的機率小於百萬分之一,只要護套不破裂,溢出燃料丸的放射性氣體及碘就可以有效的被阻滯。
C.第三道防線-反應度先天穩定設計
反應度是衡量反應器設計安全非常重要的參數。我國反應器規定必須設計成負的反應度,所以系統溫度、壓力升高時,會自動抑制反應進行。
車諾比爾電廠的設計就完全不同,當系統溫度與壓力升高時,反應會更加快、更不受控制,這就是車諾比爾電廠會釀成嚴重災害的原因。
D.第四道防線-反應器控制系統
保護反應器是維護電廠安全最重要的手段,控制棒(Control rod)群與備用硼液控制系統是不可或缺的安全系統。一旦反應器狀況超過設定,系統立刻自動停機,只要1.5秒就可以把核反應停止。若控制棒故障也還有硼液控制系統作為後備,必要時,數十噸高濃度硼液會自動注入反應器,立即終止反應。
E.第五道防禦-厚實反應器壓力槽
核反應器是厚達30公分,重達1,000噸的高強度金屬容器。放射性物質從燃料棒洩漏出來,也被侷限在密閉的反應器內,只有發生極嚴重的事故,放射性物質才會洩漏到系統之外。
F.第六道防線-緊急爐心冷卻系統
只要保持反應器水位就可以防止反應器「乾燒」而傷及燃料,所以在嚴重事故時,保持水位是最重要的行動。我國核電廠都有39迴路的緊急爐心冷卻系統,這些系統視反應器壓力啟動,只要有1迴路把水注入反應器,系統就安全無虞。
G.第七道防線-圍阻體Contaminant
圍阻體是防止放射性物質外釋最重要的外層防線,它由超過2公尺的強化鋼筋混凝土構成,內部用1/4英吋的鋼板做襯裡,把反應器及密閉冷卻水循環系統通通納入它的防護範圍。任何自反應器或冷卻水系統釋出之放射性物質,均無法釋放到外界環境。
圍阻體是西方核能電廠(如我國)與俄國核能電廠安全措施相當大的差異處。車諾比爾事故[附錄]發生石墨大火時,就是因為沒有圍阻體的設計,所以放射性物質隨火勢而直衝雲霄,造成大面積污染。在另一方面,美國三哩島事故[附錄]結果就完全不同,儘管有20%核燃料受到損毀,卻因為圍阻體發揮功能,幾乎沒有放射性物質外釋到環境中。
03.溫排水影響
核四廠冷卻水排放管路設計採用潛盾工法,興建地下暗渠,將冷卻水引導至離岸約800公尺,水深約11公尺處排出,此即所謂「潛式排放」,可將對環境的衝擊減至最低,且對溫排水的擴散有較佳的效果,與一般電廠在海岸邊的「岸邊排放」不同。
04.核能是最安全的發電方式
核能電廠的事故發生機率極低,其安全度遠遠超越其它人為及天然意外事故,100座核能電廠發生事故造成死亡的機率和彗星撞擊地表造成傷亡機率一樣低。
世界能源協會(WEC)統計1970至1992的22年間,全球發生了2次重大核能事故,即美國三哩島事件與蘇聯車諾比爾事件,共有31人死於這兩起事故。分析1969-1996年發生的1,943次重大能源事故,其中與石油有關的死亡為15,000人、與煤有關8,000人、與水力有關5,000人。如果比較單位電力供應造成人員傷亡,火力與水力發電都超過核能百倍以上。
核能發電之經濟效益
01. 石化原料價格日漸高漲,核能是目前唯一具有經濟效益的永續能源
石化能源有限,而人類對它的消耗卻是天天增加,核能可輔助化石能源消耗之不足。相對於石油在40年、天然氣在60年內耗盡,核能可以多種燃料供應,幾乎取之不盡用之不竭。目前我國核能發電的電價成本,比煤便宜三倍,比石油發電便宜四倍,在世界經濟不景氣中,核能發電之助益良多。
核能是最穩定的能源-據美國分析各種發電方式的容量因素(即每年能發電的時間比例),核能平均高達91%,燃煤只有68%、燃氣與風力都只有30%。如果要用風力來取代核能,必須投資3倍的機組。
核能發電系統 雖然複雜,建廠初步投資也高,但燃料體積小、重量小、費用極少,故能夠和一般電廠在經濟上競爭,是種很經濟的發電方式。但目前由於經驗不足,核能發電在技 術上尚不及普通發電,其主要原因是過分重視安全,時常停電或不准開機所致。但總觀從經濟的立場來看,核能發電在台灣是個解決能源問題的理想途徑。
02. 內部成本及外部成本
內部成本來看,核能遠低於其他發電方式。我國各種主要發電方式成本如。根據資料,台電核能部門發電量占23%,卻替該公司淨賺232億元,占該公司當年稅後盈餘的94%!

03. 核能是實踐二氧化碳減量的希望,且每年為國家省3,900億碳稅
核能發電每年為我國減少3,000萬噸排放,幾乎減少的13 %CO2排放,每年替社會節省3,940億的碳稅,若少了核能,根本不可能達到減量目標。據美國經驗顯示,二氧化碳減量貢獻,有40%要靠核能,其他所有電力的改善加起來只有10%,要靠再生能源(4%)與節約能源(9%)來達成目的,實在很困難。
核能發電絕對不是唯一能源的選擇,但在利弊權衡比較下,其可靠性、穩定性、經濟效率、輸出功率、對環境衝擊及鈾礦存量豐厚等因素,卻是可以考慮的選擇。對於已開發國家來說,核能是最乾淨、清潔而且副作用最小的溫室效應解決方案;對於缺乏資源的國家,核能是最穩定可靠的能源。展望未來,地球溫室效應一定會愈來愈嚴重,為能有效解決此項問題,世界各國必會協議採取限制二氧化碳排放量的措施,且石油與天然氣也將成為歷史名詞,在世界上還沒有找到新的乾淨替代能源以前,核能發電確為必要的發電方式,大力發展核電更是必然的趨勢。
任何事情都有風險存在,不可能可能百分之百安全。發電的方式也一樣,核能發電固然有輻射風險存在,但其風險實在是微乎其微,且核能發電還可避免能源危機的衝擊。只要多多了解,就會知道核能發電其實是一種安全、經濟、又有效率的發電方式。不要只片面的聽說核廢料、放射線、原子彈等負面知識,核能也有許多的優點需要你我的共同推廣,別再讓核能發電躲在陰暗的角落裡了!能源危機正是他出頭天的大好機會,讓核能表現吧!

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