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財團法人海峽交流基金會

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兩岸合作推動核電安全 文╱潘欽《交流雜誌100年6月號第117期(歷史資料)》

前言

  日本東北外海於二○一一年三月十一日下午發生規模九‧○大地震,並引發福島第一核能電廠地區十四公尺大海嘯,導致該廠七級核災,造成大量放射性物質外釋。日本政府撤離該核電廠半徑二十公里的居民,以確保其健康與安全。福島核災後,核電廠安全更受到大家的重視。原子能委員會即限時要求台電公司對各核能電廠進行安全總體檢,運轉核能電廠的台灣電力公司已依原能會要求及世界核能發電協會建議,積極檢視運行中與在建中的核電機組,相信可再進一步提升國內核電廠機組的安全。
  值此之時,海峽對岸的大陸亦積極發展核電,其東南沿海靠近台灣的浙江、福建與廣東省,目前有十一部機組運行中,十六部機組在建中,其安全同樣受到國人的重視。因此,提升核能安全,保障民生福祉即成兩岸共同追求的目標。本文首先回顧我國核電的發展現況及大陸核電的建設,進而對兩岸在核安合作的方向提出建言。

一、我國的核電發展回顧與現況

  一九五三年十二月八日美國艾森豪總統在聯合國大會以原子能和平用途(Atoms for Peace)為題發表專題演講,之後美國也啟動原子能和平用途的計畫,提供核能技術與材料給世界上沒有核能技術的一些國家,發展從事原子能和平用途研究。
  在美國的協助之下,我國亦於半世紀前開始原子能和平用途的研發,首先於一九五五年成立原子能委員會,研究與發展原子科學與技術,並負責國內核子設施與輻射作業場所的安全監督,確保核能與輻射應用的安全。接著,一九五六年國立清華大學於新竹復校,設立原子科學研究所,並籌建清華水池式反應器。該反應器於一九六一年四月首次臨界,開始我國原子能新紀元。之後,清華大學先後成立核子工程學系及研究所,以及原子科學院。再之後,原科院又擴充成立輻射生物研究所及原子科學系,培育核能人才並從事核能安全與輻射應用與防護相關的研究。
  為進一步協助台灣電力公司的核能發電計畫培育人才,原科院更自一九六八年開始,成立核能發電建廠與維護營運人員訓練班,培訓台電公司從火力部門所招募的工程人員為核能工程師。從一九六八年至一九七八年,總共培訓了五百三十四人(註1)。
  有了這些優秀人才為基礎,核能一廠於一九七一年興建一、二號機,分別於一九七八年的十二月與一九七九年七月順利商業運轉;核能二廠則於一九七四年開始動工,一、二號機分別於一九八一年的十二月及一九八三年的三月商轉;核三廠於一九七八年動工興建,一、二號機分別於一九八四年七月及一九八五年五月完工商轉。六部運轉中的核能機組,核一廠與核二廠採用沸水式反應器,核三廠則採用壓水式反應器。三個核電廠六部機組之總額定功率為五‧一四四百萬瓩(GWe),二○一○年提供全國大約一九‧三%的電力,達四百億度。
  核能一廠一號機組於一九七八年商轉至今已超過三十載,最後商轉之核能三廠二號機組亦已運轉超過二十五年。二十餘年來,運轉中的六個機組之安全績效逐年顯著提升。圖一及圖二顯示,六個機組的異常事件與非計畫性停機(即一般所謂的跳機)從一九八九年至二○○九年大致呈指數的遞減,異常事件從一九八九年三個電廠約兩百次減少至二○○九年的約十次;非計畫性停機亦從一九八九年令人疑慮的二十餘次減少到二○○九年的一次,二○一○年更減到零次。
  此外,原子能委員會效法美國核管會核能電廠安全績效紅綠燈制度的各種視察與績效指標,亦皆呈現無安全顧慮的綠燈,如圖三所示。安全績效的提升亦反映於運轉績效的提升。的確,六部運轉中的機組發電量與容量因素亦逐年提升如圖四所示。二○○九年發電量達三九九‧八億度,容量因素達九二‧一七%,在國際核工協會(Nuclear Engineering International)的運轉績效評比排名第四。二○一○年更突破四百億度,容量因素創下九二‧三二%的新高。在低放射性廢棄物減容方面,在採用原子能委員會核能研究所的固體廢棄物減容技術後,廢棄物之桶數亦呈指數遞減,如圖五所示,這是台電公司另一項傲人的績效。
  我國核能安全與績效之提升,除了核能電廠嚴謹與良好的設計之外,下列的因素亦有重要的影響:
  1.核電的法規與架構日趨完善。因此,管制的原子能委員會可以更合理而周全的管制核能電廠;電力公司也致力於自我的安全管理。
  2.核安文化的建立。電力公司及管制單位均以安全為最優先的考慮,尤其電力公司訓練員工安全優先、尊重程序,並針對事件之發生或設備的故障等進行肇因分析,不讓相同錯誤或故障重複發生。
  3.國內研發能力的提升。國內核能研發與教學單位安全分析能力的提升,協助電廠安全分析工作的進行,因而提高安全運轉的績效。
  4.國際合作。原子能委員會與美國核能管制委員會針對核能管制議題合作,台灣電力公司亦與世界核能發電協會(World Association of Nuclear Operators, WANO)及美國核能運轉協會(Institute of Nuclear Power Operations, INPO)合作機組營運,透過同業評估、技術支援與人員派駐,提升核電廠的安全及可靠度。台灣電力公司也參與美國電力研究院研發專案,引進新的檢測技術或評估方法,使其技術水準與世界同步,確保核能安全。此外,台美每年舉辦民用核能會議,台日每年舉辦核安會議,從事交流並互換安全與運轉資訊,亦有助於核能安全的提升。
  5.資訊透明與全民監督。原子能委員會與台灣電力公司均依法將核能資訊透明化,讓全民了解核能管制與核電廠運轉與安全的資訊,形成全民監督,有如民間的原子能委員會(註2),有利於核能文化的落實,並提升核能安全。
  6.培育優秀的核工人才。學術單位,如國立清華大學,在我國核能發展各階段所培育的優秀核工人才,成為管制單位、研發及營運單位的骨幹人才,對於核能安全的維護亦非常重要。
  這些提升核能安全與績效的作為值得與海峽對岸分享。

二、大陸的核電發展現況

  由於大陸煤源豐富,其能源結構以煤為主,達六八%;油次之,佔一九%;天然氣佔四%;再生能源與核能則佔九%(註3)。燃煤會放出大量的二氧化碳及其他的汙染物質。燃煤發電每一度電會排放九七五克的二氧化碳,再加上大陸經濟的成長,大陸溫室氣體排放成為國際注目的焦點。
  近年來,大陸積極發展再生能源與核能發電,二○○六年,大陸修改其核能政策從「適度發展」到「積極發展」。胡錦濤主席更於二○○九年聯合國氣候高峰會承諾,大陸於二○二○年時,非化石能源將達一五%。這與現在的九%相比,核能與再生能源仍有很大的成長空間。因此,大陸發展再生能源與核電的腳步非常快,直到最近日本發生福島核災,才暫緩新核電機組的審批。
目前大陸有十三座核能機組運行之中,額定功率為十一百萬瓩,提供全國約二%的電力。這十三部機組分別是中國廣東核電公司(China Guangdong Nuclear Power Holding Co., CGNPC)運轉之廣東大亞灣核電站兩部,廣東嶺澳三部;中國核工業集團(China National Nuclear Corporation, CNNC)之浙江秦山核電站第一至第三期共六部,以及江蘇田灣第二期的兩部。這些機組包括法國與大陸自行設計的壓水式反應器(Pressurized Water Reactor, PWR)機組,加拿大設計之CANDU-6反應器機組,以及俄羅斯設計的VVER反應器機組(註3)。
  為達到二○二○年非化石能源達一五%的目標,大陸原規劃於二○二○年時,核電的裝置容量達八十百萬瓩,提供全國約五%的電力。目前建造中的核能機組共二十四部(國際原子能總署的統計則為二十七部),總額定功率為二七‧二百萬瓩,是目前全球最積極從事核電建設的國家。
  這二十四部在建機組,包括CGNPC的廣東嶺澳二期一部,遼寧紅沿河四部,福建寧德四部,廣東陽江兩部,廣西防城港一部共十二部機組(以上皆為大陸自行設計的CPR 1000),以及廣東台山的兩部(法國Areva之EPR),CNNC之浙江秦山二期擴建一部,浙江海鹽方家山(秦山擴建)兩部,浙江三門兩部,海南島昌江一部,福建福清兩部(其中三門兩部為西屋公司提供之AP 1000,其餘為壓水式反應器)共十部機組,再加上中國電力投資集團(China Power Investment Corporation)於山東海陽核電站興建的兩部AP 1000。大陸運行與在建中的核電機組分布如圖六所示。
  浙江、福建與廣東共有十一部機組運行之中,十六部機組在建之中,比例甚高。這些機組與台灣的距離較近,其核能安全與台灣息息相關。目前運轉中與在建中的機組額定功率接近大陸二○二○年的初步目標,但離八十百萬瓩的最終目標仍有段距離,未來將增建更多機組。福島核災使大陸放慢腳步,暫停審批,但相信會在檢視各廠安全之後,再恢復核電廠建設,並進一步向內陸擴散。
  大陸原訂的目標是二○三○年,運行與在建核電機組達兩百座;於二○五○年時,運行與在建機組達四百座,將成為全世界擁有最多核電廠運行的國家。此外,他們也注意到核燃料的限制及鈾資源的有效使用,最近宣布完成用過核子燃料再處理,並開始研發快滋生反應器,目前北京近郊已有實驗快滋生反應器運行之中。
  大陸的核電營運者也強調核安文化。以中廣核為例,該公司的核心理念是「安全第一,品質優先,追求卓越」,提供「深度防禦」為其安全管理的特色,並建立團隊精神。的確,中廣核營運的核電機組,如大亞灣一號機、嶺澳一、二號機與法國同型電廠或美國的機組之績效評比皆有突出的表現(註3)。大陸的核電管制單位(即環境保護部之核安全局)的資訊也相當透明,其網站提供豐富的資訊,包括近幾年的年報,提供大眾參考。
  此外,為了因應大陸蓬勃的核電計畫所需之核工人才,傳統有核工系的學校如上海交通大學與西安交通大學都擴充原來的學系為學院,增加招生名額;也有許多學校增設核工或核科學系所或學院,如中國科技大學、廣東中山大學與廈門大學。根據統計,大陸最近增加核工或核科學系的學校已由傳統之北京清華大學、上海交通大學、西安交通大學、哈爾濱工業大學擴充至三十餘所大學。然而,核工學系的師資有其特殊性,師資之培育需要時間,這些新增或擴充的核工學系普遍有師資不足的困擾。因此,如何培育充足而優良的核工師資,對於大陸核工教育品質保證與未來核電永續發展相當重要。

三、兩岸可能的核安合作

  提升核電安全,保障民生福祉是兩岸共同追求的目標。兩岸發展核電的歷史不同,但目前兩岸核電的安全與運轉績效良好。兩岸應可透過積極的合作,進一步提升核電安全。我們建議的作法如下:
  1.效法世界核能發電協會的運作,建立兩岸核能發電合作平台,其宗旨是透過兩岸積極合作,經由相互支援、運轉經驗分享、核能資訊交換、甚至共同研發,以提升兩岸核電機組的安全與可靠度。台灣目前採用的反應器包括沸水式及壓水式反應器,大陸採用的反應器則為不同設計之壓水式反應器,包括大陸自行設計者,亦有法國、俄羅斯、加拿大及美國設計者,其安全設計機制與原理雖相近,但安全系統的設計卻有很大的不同。兩岸的積極合作即可增進對彼此核能系統的深入了解,共同支援與緊密合作才可行,兩岸核電安全更可進一步提升。
  2.核電事故時,建立機制共同減少事故的後果。本次福島核災顯示,核災發生時,資訊的透明與及時的相互支援將可顯著減少事故的後果。因此,兩岸的核能發電合作平台亦可建立機制,彼此即時交換核安與輻射偵測資訊,並設立核安支援中心,儲備重要支援物質或設備,如硼液、大型吊車、備用發電機、水泵、熱交換器等等,以為應急救災之用,顯著減少甚至消弭事故後果。未來該中心亦可以擴充為東亞區域核安支援中心。
  3.國際原子能總署(IAEA)在核子保防及保安與核能安全均扮演重要的角色。然而,我國並非聯合國會員國,無法參加IAEA正式會議、獲取核能資訊或援助。基於核安無國界的理念,大陸不僅不應阻撓,更應協助我方參與IAEA的活動,以提供建言並獲取相關核能資訊與援助。相信,這對於兩岸核安的提升將有很大幫助。
  4.兩岸合作培育核能師資。優秀核能人才是確保核安的第一道防線。大陸因應核電計畫的擴張,需才孔急。大陸各大學增設的核工院系所如雨後春筍,然卻苦於師資不足,難以確保教育品質。惟師資培育不易,在最近一次兩岸核能教育論壇,上海交通大學的楊燕華教授曾倡議成立核能教師培育中心。兩岸的清華大學核能師資相對充足且富有經驗,可以合作帶頭進行是項任務。

參考文獻與附註


1.國立清華大學原子科學院策劃整理,黃鈞銘主編,原子能與清華,第一及十一章,國立清華大學出版社,台灣新竹,二○一一年。


2.行政院吳敦義院長二○一一年四月二十一日於原子能委員會舉辦之「核電廠緊急事故整備與應變公聽會」致詞時的用語。


3.Wenquan Hu, "Fulfill China's Commitment on Energy Savings and Emission Reductions. Enhance the Safety and Nuclear Power Campaign.", Pacific Basin Nuclear Conference, Plenary Talk, Cancun, Mexico, October, 2010.

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