沒有廁所的大廈──日本核廢燃料棒處理概況 | 環境資訊中心

沒有廁所的大廈──日本核廢燃料棒處理概況

2019年10月03日
文:宋瑞文

說到日本的核廢燃料棒問題,媒體常常使用「沒有廁所的大廈」一詞來形容其中的窘境。目前日本累積的核廢燃料已達儲存容量的75%(下圖),尋找新的去處迫不及待。而儘管政府宣稱再處理可以相當程度地縮減儲存問題,實際上卻屢屢挫敗。

台灣與日本、韓國都在太平地震帶上,日本已經發生福島核災,而且4號機的燃料池失水事故,造成全世界核能界的驚恐,台灣非但不顧福島的前車之鑑,核一廠、核二廠在已屆除役前,把燃料池、反應爐所有可以插用過核燃料的地方「插滿插好」,準備一路玩到掛。反觀日本在儲存容量到達75%的情況下,就已經要準備下車了。

以下就日本核廢燃料的現況、風險,與解決方案的可行性,為讀者做個介紹,同時給有類似困境的台灣參考。

據日本經產省資源能源廳2019年資料,日本目前存有的核廢燃料多達18000噸,儲存容量為24000噸,還能夠儲存的空間約剩25%。而以一年1000噸的增加速度來看,不出數年,其所存放的核廢燃料池,有部分便會放滿,也就是日文漢字所謂的「滿杯」狀態。

核廢燃料池就算不至於「滿杯」,擁擠地存放也會增加風險。由於核燃料棒在使用過後會不斷放出餘熱,一旦起火燃燒,會釋放大量輻射。因此需要放到核廢燃料池冷卻數年。


核廢燃料池裡的核廢燃料棒間隔越小、密度越高,越危險。(出處

而儲存方式越密集,失去冷卻時上升的溫度就越快(參考上圖)。核工專家Arnie Gundersen曾解釋日本把剛用過的核廢燃料棒放一起,會加快升溫速度,增加危險,反之,美國則是把新舊核廢燃料棒間隔放,減少升溫速度。

福島核災時,日本原子力委員會長報告,倘若福島核電4號機核廢燃料池失事,強制撤離範圍遠達250公里,連首都東京都會覆滅。(上圖、出處)。

災後,因為福島核電4號機核廢燃料池的建築物受到地震影響,結構不安全,為免再次遭遇地震傷害,導致不堪設想的後果。

於是電力公司先補強建體,接著趕工搬出核廢燃料棒,直到2014年12月才把1535束核廢燃料棒全數搬出到較安全的新池。順便一提,相對於福島核電4號機的1535束,台灣核二廠核廢燃料池存放的核廢燃料棒則超過一萬束,風險程度大不相同。

由福島核電4號機的例子可知,搬運核廢燃料棒曠日費時。因此日本在討論火山爆發對核電廠的可能影響時,專家藤井敏嗣表示:「就算三個月前預測得到,搬移核廢燃料棒也要好幾個月。人可以避難,核電廠卻不行。」因此不能讓核電廠位於火山附近。又,因為火山熔岩最遠會噴到100公里外,他建議核電廠應該遠離火山160公里以上(下圖、參考)。

核廢燃料池不能一直放,核廢燃料棒之後該何去何從?對此日本政府時常提及所謂的「再處理」,請看下圖,再處理大分為左右兩種路徑,右邊是直接從天然鈾加工為鈽燃料,然後送到高速增殖爐,其核廢經過再處理,又變成鈽燃料及其剩餘核廢。

左邊是天然鈾經過濃縮,成為(鈾)核燃料束,送到熱中性子爐(原子爐),產出核廢燃料棒之一部分,再處理變成含有鈽的MOX燃料,再送往原子爐,完成回收利用。


核廢燃料再處理全貌圖示,左邊中間橘色的日文(プルサーマル 、plu-thermal)是指,使用混合鈽的核燃料(MOX燃料)的原子爐。(出處

這套看似美好的再處理計畫,現實上卻不斷碰壁。請看圖表,右邊路徑裡的高速增殖爐,日本法國都已中止。而左邊路徑裡的(含鈽的)MOX燃料與再處理,從核廢燃料棒裡抽出鈽,實際成績極其有限,且不符合經濟效益。

前京都大學核反應爐實驗所助教小出裕章解說道,「MOX燃料的使用多為試驗性質,在世界上核電的使用比例不到1%,多數國家也已中止。」儘管官方宣稱MOX燃料的成本,只要鈾燃料的兩倍。

然而,日本位於六所村的再處理工廠,原本預定在1998年開始運轉,至今不斷遭遇瓶頸與延期,耗資超過兩兆日圓,直到今年2019年3月,日本原子力規制委員會都還認為有必要追加審查,合格日期仍是未定之數。

退一百步說,如同前述的示意圖,即便再處理可行,還是有高階核廢要處理。又,因為日本還無法決定最終處置場,目前日本核電公司試圖先找中間儲存設施,但同樣是困難重重。


截至2019年3月底,日本各核電廠核廢燃料棒佔儲存空間比例的程度。(出處

關西電力為例,因為再過幾年旗下核電機組的核廢燃料池也要「滿杯」,從2013年開始,在各地舉辦超過7000回以上的說明會,卻還沒有地方政府同意設置。關西電力旗下有11座核電機組位於福井縣,去年原本期待知事候選人杉本達治能夠支持,但他當選之後一樣表明不同意

有報導爆料,關西電力有意使用,目前日本唯一一個在廠區外的(滿足核電所在地不接受的條件)、專為再處理工廠使用的中間儲存設施,但所在的青森縣陸奧市知悉後也不同意

儘管因為沒有地方同意,連候補的地點都不可得,但日本對於中間儲存設施的選地仍有要求,據關西電力岩根茂樹社長說明,地點條件為:一、2-3萬平方公尺的平地。二、堅固的地盤。三、能夠搬運儲存容器等重物的道路與港口。對比台灣核一(廠區內)的乾儲預定地(中間儲存設施),又有斷層又鄰近山坡溪流,條件差距甚大。

如果沒有中間儲存設施,核電機組就算重啟,未來幾年內仍然會「滿杯」而無法繼續。關西電力旗下的大飯核電便處於這樣的窘境。這是台灣在談日本(少部分)核電機組重啟時常忽略的背景,也因此,日本政府希望達到的核電重啟目標,被批評不切實際

從日本處理核廢燃料棒(高階核廢)的窘境可以認識到,不管是核廢燃料棒在池內的擁擠程度及其風險,或者核電廠應該和火山保持的距離等等,儘管日本做得不盡人意,但台灣距離及格更加遙遠。大廈不能沒有廁所,核電不該在未能確實處理核廢之前繼續,不過是基本的事理而已。

※ 本文原刊載於《地震與核災》特刊

作者

宋瑞文

媽媽監督核電聯盟特約撰述、加州能源特約撰述、台達電低碳生活部落格專欄寫手、QueerWatch 酷新聞駐站作家。演講講師,範圍包括福島核災、同志、日本節能等題目。台灣中島美雪介紹會住持,相關作品散見於上報關鍵評論網KKBOX等。教育廣播電台節目音樂二三事不定期來賓。男同性戀,小王。