核能發電

核能發電的原理

核能發電的原理和水力、火力發電廠有同樣的共通點，就是設法使渦輪機轉動，以帶動發電機切割磁場，將機械能轉變為產生電能。
其中主要的不同點在於推動渦輪機所用的動力來源。
水力電廠以大量的急速流動水（例如由水壩或瀑布引出）直接推動渦輪機，而核能電廠與火力電廠則利用大量高溫、高壓之水蒸氣推動渦輪機，其中核能電廠是靠核分裂所釋放出的能量、火力電廠則是靠燃燒煤炭、石油或天然氣等化石燃料以產生蒸汽。

核反應爐分類

沸水反應爐
boiling water reactor, BWR

沸水反應爐以去離子水作為冷卻劑（coolant）和中子減速劑。
反應爐爐心進行的核分裂會產生熱能，使得已冷卻的水沸騰，變為高壓蒸汽，從而驅動渦輪機，然後通過發電機轉換為電能。
離開渦輪機的蒸汽，經過冷凝器凝結為液態水（給水）後，迴流至反應爐爐心，完成一個循環。
在爐心裡，已冷卻的水保持在75個大氣壓，這會促使它在285℃左右沸騰。

1. 反應爐壓力槽。
2.核燃料棒。
3. 控制棒。
4. 循環泵。
5. 控制棒電動機。
6. 蒸汽。
7. 飼水。
8. 高壓渦輪機。
9. 低壓渦輪機。
10. 發電機。
11. 激磁機。
12. 冷凝器。
13. 冷卻劑。
14. 預熱器。
15. 給水泵。
16. 冷水泵。
17. 混凝土圍阻體。
18. 連接至電網。

核反應爐分類

壓水反應爐
Pressurized Water Reactor， PWR

壓水反應爐利用輕水（普通水）作為冷卻劑和中子慢化劑。其冷卻系統由兩個循環迴路組成。
一迴路連接著爐心和二迴路中的蒸汽發生器，迴路內壓強保持在150 個大氣壓左右，在此壓強下可將冷卻水加熱至約343℃而不沸騰。
冷卻水在二迴路蒸汽發生器的傳熱管中將壓強約為70個大氣壓左右的二迴路水加熱至沸騰（溫度約260℃），形成的水蒸氣（過濾掉混雜的液 態水後）再通過二迴路送至汽輪機，推動渦輪發動機運轉。

核能發電的優點
核能工業是最尊重生命的工業：

美國核管會委Norman Rasmussen教授，研究反應器安全與風險，並於1975年出版。
如圖（下一頁）即為Rasmussen的研究結果。橫座標為事故發生後死亡的人數，縱座標為死亡人數超過橫座標值之意外事故的年發生頻率，顯示核能電廠的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慧星撞擊地表造成傷亡的機率一樣低。

核能電廠與其他人為災害發生機率與後果嚴重度比較核能電廠與其他天然災害發生機率與後果嚴重度比較

儘管這項報告出版已30年，但許多數據都證實此報告結論的準確性。
正因為我們重視安全，所以不止透過各種安全設備，把核能事故發生的機率降到最低；也透過各種保護設備，盡量把事故的後果減到最輕微。
前美國物理學會環境科學組主席Bernard Cohen曾整理生活中各種風險所造成的預期生命損失（少活日數）如左表。
我們發現連居家意外的風險都比核能電廠附近居民的風險高了5,000倍。甚至自然背景輻射風險也高了400倍。

《圖表》日常生活行為造成壽風命減少險比較

核能發電的優點
核能發電是最人道的發電方式：

根據世界能源協會（WEC）統計資料指出，在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故，共有31人死於這些事故。
然而同期，卻有超過6,400人、10,200人、3,500人與4,000人分別死於燃煤、燃油、燃氣與水力發電過程中的重大事故中，這些數字還不包括燃料開採、輸送過程中犧牲的人命。
如果把犧牲的人數，除以各種發電方式所佔的電力供應比重，就可以得到每提供全球1%的電力，可能需犧牲的人數。
我們赫然發現，核能是世界最人道的能源。因為在電力生產的過程中，如果使用其他化石燃料或水力，必須要付出比核能更慘重96到747倍不等的生命損失。

核能電廠附近民眾致癌是自然致癌機率的3百萬分之1：
1986年美國核管會為澄清民眾對於核能電廠安全的疑慮，特別擬定《核能電廠營運安全目標政策聲明》。
提出了兩項量化的健康目標 (Health Objectives )，作為核能電廠設計與運轉的基本準則：
a. 位於電廠界外1哩內的居民，因核子意外事故，而 致個人急性死亡之風險，不應超過所有其他意外事故造成之個人急性死亡風險總合的1/1,000。
b. 位於電廠界外10哩內的居民，因核能電廠營運所承受之癌症風險，不應超過所有其他原因造成之癌症風險的1/1,000。

核能發電的優點
是對環境最友善的發電方式：

或許大家不知道，燃煤發電造成的輻射傷害，遠超過核能發電10倍以上。很驚訝，是吧？煤或天然氣都有相當成分的放射性鐳(Ra-226)、釷 (Th-232)、鉀(K-40)，甚至微量的鈾(U-238)。
它們原本都安靜的存在地下，卻因為開採而重現江湖；因燃燒而濃縮。所有數據都顯示，煤灰 中放射性強度可以濃縮10到20倍，根據計算，如果你照常呼吸，每年造成的輻射劑量，其實比住在核能電廠附近要多上1到10倍不等（視集塵器效率而定）。
美聯社引用三個全國空氣清潔促進團體組成的聯盟進行的調查結果《全國清潔空氣》指出，在紐約州，每年有超過1,800人的死亡，是因為發電廠所洩出 的粉塵污染導致健康受損，使死亡率高居全國第三位，僅次於賓州與俄亥俄州。

核能是我國實踐二氧化碳減量目標的唯一希望：

溫室效應造成的全球氣候變遷是人類文明最嚴峻的考驗，二氧化碳減量是必然的國際義務。核能發電每年為我國減少3,000萬噸排放，20年間，總共為台灣減 少6億噸排放。幾乎減少的13 %的CO2的排放。不止每年替社會節省3,940億的碳稅，如果少了核能，我國不可能達到減量目標。
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，簡直是癡人說夢！

核能是唯一的主流永續能源：

核能的環境優勢，不是只有減少二氧化碳排放。更在於以經濟、安全的技術，積極創造氫氣與淡化海水，一舉解決溫室氣體與水資源匱乏的多重環境難題。這種加乘效應，是其他能源所無法辦到的！

真想解決全球暖化與資源耗竭問題，必須重新調整人類能源使用方向，應該導正為：
 1 . 煤炭與石油退出燃燒(如發電)行列，一則保存自然資源、再則應用在附加價值更高的用途上。
 2 . 天然氣應用於運輸部門，或發電的尖峰調節上。
 3 . 核能與氫能源作為發電的基本負載；水力、再生能源（包括風力與太陽能）用於發電的變動負載或產氫用途。
 4 . 氫能源與燃料電池應用於小型運輸工具。 如此就能改善二氧化碳與空氣污染排放最嚴重的發電與運輸部門，當然可以大幅降低環境壓力。

核能發電的缺點
輻射廢料對身體的影響：

一個核能燃料棒通常可用兩年，在這段時間內燃料棒會經常釋放出放射性元素，因此防護設施必須要有，燃料棒約兩年後可廢棄，此時稱作高輻射性的廢料。
而員工平常因為操作接觸放射性物質後，所產生之例如手套衣服等一般性廢棄物，則稱為低輻射性廢料，這些長期累積下來的放射性廢棄物質所帶來之危害，仍然足以威脅到我們的生命。
因此防護與處理核能廢料就顯得非常重要了，鈾核分裂時會產生碘131，銫137，鍶90與鍶89等放射性元素進入空氣或水中，而循環用水容易變成氚而成廢水排入環境。

其中碘131 對甲狀腺細胞的破壞力大，有導致癌症發 生，其他放射性物質的危險性則在於半衰期過長，例如銫137 的半衰期是30 年，鍶90是28年，它們如果長期污染水質或空氣，一但進入人體，則容易造成癌症而導致死亡。
即使不進入人體，在自然環境中進入植物體內，還是會因為生物鏈而進入我們的體內。這個例子以核子試爆廠附近的小麥或稻米田的污染為最明顯的例子，人會因為吃食物而受到輻射傷害，正如長期住在輻射屋內一樣。
尤其是核廢料，一般人認為核廢料放射性已減少，應該是安全的，事實上長期累積下來還是很可怕的，尤其是對人的骨頭，肝臟，或腎臟有高親和力的放射性物質，往往因長期累積會造成癌症。

人體受輻射感染有何病徵？影響有多深遠？

受高劑量輻射後，皮膚會出現灼傷、也會出現白內障及脫髮的情況，低劑量輻射亦會增加患癌和誕下畸胎風險。
人體在短時間內接受的輻射劑量超過一定程度時，可引致許多細胞死亡或無法復修。人體亦會產生疲倦、噁心、嘔吐、皮膚紅斑、脫髮、血液中白血球及淋巴球顯注減少等症狀。當接受輻射劑量更高時，症狀的嚴重程度亦會加大，甚至死亡。
核輻射影響會禍延下一代。根據切爾諾貝爾核意外的經驗，核電廠雖在1986年爆炸，距今20多年，但在當地發現當時受污染的人所生的下一代亦患上癌症。至於受影響的第二代所生下的第三代人會否受影響，則有待時間證明。

核能發電對環境的影響
熱污染

熱污染主要有三個方面：
a. 改變大氣組成，改變太陽輻射和地球輻射的透過率。如大氣中顆粒物濃度的增加、對流層上部水蒸汽增加、臭氧層破壞都會改變大氣的組成。
b. 改變地表狀況，改變反射率，改變地表和大氣之間的換熱過程。如過度農牧導致的沙漠化會改變地表的反射率，城市建設形成城市熱島，污染物排放導致冰面反射率降低而吸熱溶化等。
c. 直接向環境排熱。如煉鋼、煉焦向大氣放熱，電廠向水體放熱等。

311日本核能危機

2011年3月11日，日本時間下午2時46分23秒，日本發生有觀測紀錄以來規模最大的9級地震。地震除了帶來人命傷亡、奪命海嘯、家園破壞，還帶來重大的核洩漏危機。日本福島第一核電站、茨城縣東海村2號核電廠相繼出現冷卻系統故障，宮城縣女川核電站輻射含量亦一度超標，日本正同時陷入緊急狀態與核電危機。

地震為何會引發核電站爆炸：
福島核電站以及茨城縣的核電站發生爆炸，源於冷卻系統出現故障，並非由地震直接引致。地震影響日本的電力供應，導致核電站反應堆冷卻水供應系統的電力中斷。失去冷卻功能後，日本當局注入大量海水企圖冷卻反應堆，產生氫氣，壓力上升，最終產生爆炸。

311日本核能危機
海洋污染

日本福島第一核電廠漏出來的水，曾接觸過廠內已受損、並且輻射濃度極高的核燃料捧，當中更含可溶性的銫及碘。而核電廠漏出來的水能流入大海，是因為核電廠建築物受損範圍廣闊所致。
同時核電廠主動排出因海嘯沖入廠房而來的海水，這些海水都沾染了來自發生事故機組內的輻射物，這些帶有輻射的海水最後通過第5及第6機組的排水道排出。根據《倫敦公約及議定書》的協定，簽署國不能向大海傾倒放射性物質，包括受污染的水。
有些核輻射物半衰期很長(銫的半衰期是30年)，在海水的輻射物的體積更可達沙粒般大小。銫可於累積於肌肉組織之內，更可在食物鏈內擴散，對生態環境的影響可以相當深遠。

國際上嚴重的核洩漏意外：

歷史上最發生過最嚴重的核意外，是1986年的烏克蘭車諾比事件和1979年的美國三哩島事件。
1986年4月26日，烏克蘭切爾諾貝爾核電廠四號反應堆發生爆炸，期後出現嚴重核洩漏。這次意外導致輻射嚴重污染烏克蘭、白俄羅斯、俄羅斯地區，而輻射污染雲層亦飄向各地影響西方多個國家。聯合國事後估計有九千人因核輻射患癌死亡，但綠色和平則指受害人數高達九萬多人。
事發於1979年3月28日，美國三哩島核電廠意外是核能史上首宗反應堆核心融化事故，當時三哩島核電廠正是由於反應堆冷卻系統失效，六成鈾棒受損，造成美國史上最大的核泄漏事故。當地附近二十萬名居民被迫撤離，幸無人受傷。

核廢料的處理
放射性廢棄物的分類及來源：

放射性廢棄物依其來源與放射性活度，分為高放射性（簡稱高放）與低放射性（簡稱低放）兩種。
高放廢棄物是指核能發電運轉時用過的核燃料，或是用過核燃料經再處理所產生的廢棄物，其中仍有半衰期較長且持續發熱的核種，必須先冷卻，並等待其輻射強度逐漸降低。
低放廢棄物是發電過程中所衍生的產物，輻射量較低。濕性低放廢棄物包括反應器爐水或廢液過濾產生的粉狀廢樹脂，以及廢液濃縮器產生的濃縮廢液，如硼酸廢液或殘渣等；乾性低放廢棄物則包括受污染的廢棄衣物、手套、機具等。

低放射性廢料：

 A . 低放射性廢料係指原子能民生應用所產生之低放射性廢棄物。民國61年原能會指定蘭嶼龍門地區為國家低放射性廢棄物貯存設施，自民國71年開始接收作業，至85年貯滿不再運入，共存放97,672桶，其中86,380桶來自核能電廠，其餘11,292桶來自全國醫、農、工、學、研各界。民國79年7月，原能會將蘭嶼貯存場交由台電公司經營至今。
 B . 依據核能法規及政策我國核能電廠運轉及除役拆廠過程中所產生的核廢料營運工作係由台電公司負責。目前核電廠均建有廢料貯存倉庫，足以滿足低放射性廢棄物廠內貯存所需容量。同時政府正推動一項規範低放射性廢棄物最終處置場址選定程序的法案，預期在2004年經立法院通過施行。

高放射性廢料：

通指核能電廠運轉產生之用過核燃料，台電的用過核燃料營運將採目前可行技術，分階段實施，以符合對長期安全性的要求。
短程作法是進行用過燃料池貯存格架改裝工程，將貯存容量增加到最大。接著興建具有可監測、可回收特性的廠內乾式中期貯存設施，來滿足中程的貯存目的。
對於用過核燃料營運的最後步驟，台電已開始進行深層地質處置的長期研究與開發工作。按目前規劃，該處置場預計於西元2032年完工啟用。

台灣核電廠概況

目前我國有3座運轉中的核能電廠，供應全國民眾高品質、安全穩定與清潔的能源。核能發電是我國電力供應鏈中不可或缺的一環。
去年全國發電能量（又稱裝置容量）約為32,000 仟瓩，其中核能發電佔16%容量，竟發出22%的電力。相較之下，天然氣發電有19%容量，卻只發出14%的電力。
所以核能發電的效能，不只是天然氣的 1.8倍，也是所有發電方式之冠。可見核能發電的競爭力遠在各種發電方式之上。

第一核能電廠
Chinshan nuclear power plant

核一廠位於台北縣石門的天然峽谷，離台北市直線距離約28公里，佔地約為245公頃，廠區內裝置兩部63萬6千瓩汽輪發電機組，總裝置容量為127萬2千瓩。廠址附近人口稀少，附近有香火鼎盛的十八王公廟，沿廠側山路可達民風純樸的茂林社區。在廠址選擇階段，即就地形、地質、氣象、水文、洋流等資料有系統之勘查，並聘請國內外專家顧問會同縝密研討，咸認現址為興建核能發電廠之適宜地點。

第二核能電廠
Kuosheng nuclear power plant

第二核能發電廠位於台灣北端，離台北市直線距離約22公里，佔地約為220公頃，共裝置兩部機組，容量各為985,000瓩。目前為 台灣電力供應系統中，裝置容量最大的發電機組。
在選定廠址之初，本公司曾聘請國內外專家學者就地形、地質、氣象、水文、洋流等資料詳加分析、研討，咸認現址最為適合。另外，並聘請美國貝泰工程公司為顧 問公司，負責廠房之設計及指導現場施工。

第三核能電廠
Maanshan nuclear power plant

在石油危機之後，政府為了執行能源多元化除在台灣北部相繼成立核能一、二廠後，為了南北電力平衡，減少電力輸送，於 台灣南端的恆春成立第三核能發電廠，廠址離恆春鎮直線距離約6公里，佔地約為354公頃，共裝置兩部容量各為951,000瓩之機組。
核三廠址所在，事先就地形、地質、氣象、水文、洋流等資料聘請國內外專家學者詳加分析與研討，確認現址為最適合的核能電廠廠址。在設計與施工階 段，聘請美國貝泰工程公司為廠房設計及現場施工指導之顧問公司。

第四核能電廠
Lungmen nuclear power plant

第四核能發電廠位於 台灣東北端，佔地約為480公頃，裝置兩部機組，容量各為1,350,000瓩。建造完成後，將成為台灣電力供應系統中，裝置容量最大的發電機組。
在遴選廠址之初，聘請國內外專家學者就地形、地質、氣象、水文、洋流等資料詳加分析、研討，咸認現址最為適合。另外，並聘請美國石威工程公司 為顧問公司，負責廠房之設計及指導現場施工。

結語

核能發電有利有弊，而核能發電的外部成本是較其他發電方式來的低，這代表著核能發電只要安全的措施做好的話，對於環境衝擊是最小的，但是它的缺點也是不可忽視的，例如：核廢料、熱污染等等，而由於台灣是個海島國家傭有的資源並不多，而核能發電可以讓我們國家節省一些資源，所以核能發電是目前較經濟的一種發電方式，但目前我們仍無法完全地處理好核廢料，所以我們仍對核能發電有所芥蒂，不過在未來人類的科技更進步時，相信核能應能更加倍利用吧？！