跳到主要內容

科技大觀園商標

分類項目
Menu

高階用過核燃料的專屬處理器–新世代熔鹽式反應器

102/06/14 瀏覽次數 5111
對於全球 30 多個使用核能發電的國家而言,高階的用過核燃料處理,始終是個必須面對的問題。除了封裝貯存之外,更好的選擇為何?如果這些高階用過核燃料可以在處理後重新做為反應器的燃料,對於核廢減量將有重大貢獻。新世代的熔鹽式反應器正具備此一功能,它可以將目前輕水式反應器用過核燃料中的鈽、鋂、鋦等超鈾元素轉化成鈾 - 233 同位素,成為新的燃料。熔鹽式反應器採用熔融的鹽類做為冷卻劑及燃料,具有經濟安全、燃料使用率高,及防止核武擴散等優點。熔鹽式反應器發展現況如何?有無缺點?何時可以商轉?歡迎來聽我們細說分明。

清華大學工程與系統科學系的系主任葉宗洸教授,就「高階用過核燃料的專屬處理器-新世代熔鹽式反應器」這個主題,帶來了2013年春季系列的第二場演講。在臺灣社會為了核四和非核家園的期望吵得紛擾不休的時候,讓專家學者提供我們一些做判斷的參考知識是很有幫助的,葉主任也的確做到了這一點。

在演講開始的時候,葉教授和我們分享了他成長的歷程:「我從小喜歡看偉人傳記。尤其對於愛迪生發明電燈泡特別崇拜。」也因此葉教授在自身求學的過程中,自然就走上了能源這條道路。大學時代在清華大學念核工,出國求學也是研究核工。更由於對愛迪生的崇拜,給自己取的英文名字就是Thomas!

葉教授由輻射與生活開始,介紹輻射的分類:可區分為「游離輻射」與「非游離輻射」。其中,能量較高而為一般人所擔心的「游離輻射」,又可分為電磁波與粒子。葉教授以輻射鋼筋的新聞做例子,解說輻射對於人類的影響和輻射劑量的安全標準。其實輻射在我們生活的環境中充塞各處,依照來源可以分為「天然輻射」與「人造輻射」,各佔約50%。前者來自於太空的宇宙射線、大氣中的氡氣體、地表放射性元素、食物,甚至人體也含有放射線元素(例如鉀-40):後者人造輻射的來源可能為核武試爆的殘跡、核電廠事故等。臺灣一年的背景輻射值約為1.6毫西弗(mSv),全球平均為2.4毫西弗。

葉教授介紹了天然和人為的輻射量,也說明了臺灣目前的輻射安全標準:一般民眾除天然背景輻射與醫療輻射劑量外,每年不得超過1毫西弗。核電廠工作人員安全標準則為20毫西弗,不過核電廠平均每名廠內員工一年大約會接受到0.015毫西弗。照一次X光會累積20 ~ 50微西弗(毫西弗的千分之一)的量,臺北到紐約一趟飛機來回,約等於照了三張X光。有一件事是我們幾乎從未想過的:抽煙也會受到輻射的影響!如果一天抽30支煙,一年的輻射劑量為13毫西弗!想想看一輩子的老煙槍受到多少輻射照射!6西弗(6,000毫西弗)是100%致死劑量,但是要60西弗才能殺死癌細胞,不過這樣高的劑量是集中在病灶,用來治病的。

葉教授接著解說核能發電系統,他用一張簡單的示意圖,戳破了可以將核電廠反應爐更換為天然氣發電的流言。葉教授說,核電廠的壓力槽是經過計算的,在單位體積下可以產生多少壓力,才能推動氣渦輪機。因此如果要將核電廠更換為天然氣發電廠,所有設備都須更改,還不如再蓋一座新廠。至於目前核電廠所產生的「用過核燃料」,有三階段的處理方式:第一,濕式水池貯存,主要目的是將使用過的燃料棒降溫;第二,乾式貯存,將已降溫的燃料棒裝入混凝土及鉛桶,監控貯存;第三,最終處置,將用過的核燃料埋於深層地底。葉教授認為乾式貯存是最好的辦法,透過專業人員監控可以較最終處置來的安全,福島核電廠的乾式貯存場經過地震海嘯後仍是完好的,可見乾式貯存的安全性。

用過核燃料我們一般稱做「核廢料」,但因為還有使用的可能,所以大陸上將其稱為「核乏料」。葉教授強調,放射性廢棄物有兩種,高階用過核燃料和低階放射性廢棄物,前者雖然經過發電使用,但並非無用,仍可以有成為下一階段發電材料的可能,因此不應稱為「廢料」。熔鹽式反應器(Molten Salt Reactor, MSR)為第四代核反應器之一,就是利用「用過核燃料」當作發電燃料。熔鹽式反應器有減少高階用過核燃料、防止核武擴散、增加發電效率(由30%提高至超過40%)等優點。可在常溫常壓下運作。並且可以產生氫與鎝-99m(一種核子醫學追蹤劑)。雖然所使用的「熔鹽」有腐蝕性,且目前設計上仍有材料方面的困難,但是這種第四代核反應器,在目前世界各國仍使用核能時,應該是在核融合技術成熟前,我們可以期待的一項乾淨低碳能源。

我們很高興能請到葉教授使用理性的態度,提供大家一些核能知識和應用現況,希望能逐步將我們的社會帶向理性辯論邏輯分析的方向。葉教授最後告訴大家,好好節約能源才是解決能源問題的方法,而節約能源應從自身做起,期待大家能一起保護地球。

OPEN
回頂部