政府不會告訴你的核能的真相- 由日本地震談核能災變 | 台灣環境資訊協會-環境資訊中心

政府不會告訴你的核能的真相- 由日本地震談核能災變

2011年11月29日
作者:賀立維(美國愛荷華州立大學核子工程博士、曾任職行政院原子能委員會核能研究所)

日本東北地區的宮城縣北部,在今年3月11日下午發生了芮氏規模9.0的強震,並引發了10公尺高的大海嘯,這件事震驚了世界,也喚醒了沉睡中的核能的使用者。大地震最令人擔憂的是核電廠危機,這項危機可能比整個地震直接造成的災難還要嚴重。談核色變已成為現代人的寫照,政府過度保守,一說錯話,官員立即被批得體無完膚,前後不是人,甚者面臨下台的風險。媒體又過度誇張與聳動,唯恐天下不亂,一些非核能專業的名嘴也大談核能科技。政治人物未得政權前反核,得到政權後又擁核,失去政權後又反核,弄得百姓精神錯亂。

在這裡告訴您一些核能的真相,當您弄清楚核能是怎麼回事時,您再決定要擁核還是反核還不遲,相信大多數的百姓只是單純的核能使用者,但還是有權力知道核能到底是什麼?

筆者早年研習物理,在讀研究所寫論文時,整天耗在一座研究用重水式原子爐裡邊作實驗。畢業後就被分發到這個單位繼續與原子爐為伍,後來有幸得到公費獎學金到國外進修,讀的仍是是核子工程,研究室就在一座原子爐裡面,博士論文是對原子爐內中子能量的分析,這生與原子爐結了不解之緣。學成返國後還是回到原先的單位原來的那座原子爐邊工作。當時身為公務員,盡忠職守是我們的天職,一轉眼就默默的工作了近十年。

在立法院裡常見的場面是,完全不懂核能的立委,質詢不太懂核能的政府官員,再由稍懂核能的記者,以驚悚的標題,斷章取義的內容向閱聽大眾作驚人的報導。現在遇到了日本的災變,媒體更是威力全開,弄得神經小條的民眾,每天唱著杜蘭多公主「公主徹夜未眠」的歌。

此時應將一些有關核能的事實告訴大家,給大家一個客觀真實的背景知識,告訴大家一些專家不想說,政府不能說,媒體又亂說的事實。筆者在為政府服務期間,主要是研究原子反應爐裡中子的各種特性,如從一個中子產生的過程,分布狀態,能量移轉,一直到它們的消失,一代代的連鎖反應下去。後來又參加一項核能災害的警急應變計畫,由原子爐內部的研究跳到原子爐外面的世界。那項計畫談的是說一旦原子爐發生災變,政府該怎麼做?百姓該如何疏散?學校、家庭、民間機構等該怎麼作?先用紙上談兵,大家談得認為有道理,再到現場實際演練。當然少不了電腦模擬,將一堆電腦連起來,互相傳達訊息,不過總覺得一切照本宣科,太理想化了。如這次日本海嘯,海浪將一切捲走,將一切震垮,包含房子,包含電腦,那該怎麼辦?事情發生了,政府說很抱歉,海嘯不在規劃的劇本內,老百姓不禁會問,那還有些什麼意外因素沒有規劃進去?

一般人對已發生過的災難尚有一些經驗與掌握,總是盡量設法去減低它的破壞力。但對從前沒發生過的災難恐怕就束手無策了,不知如何應對。除了物質上,身體上的受創,在精神上的恐慌更是另一種難以處理的問題。在地球村的環境中,整個地球都已變成了一家人,今天發生在您鄰居的事情,明天很可能發生在自己的家園裡。我們與日本都處在地震帶上,千萬年來地震颱風有如一年四季的春夏秋冬,年年會發生。我們在這塊土地上建立家園、建立都市、蓋高速公路、蓋101層高樓、蓋核能電廠。大前提要先認識的是,地震颱風已不是天災,而是自然就會發生的事情。在這種自然環境下,要做什麼事情,就要先考慮如何適應自然的環境。一棟大樓為何會被震倒,要先了解它的結構是否可以承受地震的考驗,在蓋下一棟大樓時如何克服同樣的問題,而不是推給天災。住在裡面的百姓是無辜的,它們花了前半生的積蓄與後半生的負債,買了一個家,結果地震來了,房子倒了,再推給天災,不太公平的。

再談到核子災害,相信在日本災難中,核電廠危機是一般人最不了解的,也最害怕的。一些專家學者用很艱深難懂的術語來向大眾解釋,要大家安心不要怕。媒體又發揮語不驚人死不休的專業特質,弄得人心惶惶,發生民眾搶購鹽巴猛吃海帶的荒唐事也就見怪不怪。

那就讓我用最簡單的話來說說原子爐是什麼罷!既然它會爆炸又為什麼要去蓋它呢?先說原子吧,原子就是物質的最小單位,但能保持它原有的化學性質。一個原子包含一個精密的原子核及幾個圍繞在原子核周圍的電子,這些電子帶著負電。原子核是由帶正電的質子和沒有帶電的的中子組成,所以原子是中性的。根據質子和中子數量的不同,原子的類型也不同。鈾235是自然界至今唯一被發現能夠裂變的同位素,它通常與鈾238共同存在鈾礦中,但它的比例相當低,只有0.7%。若用一些科學的濃縮方法,可以將它的濃度升高到3%,這就是一般原子爐發電用的低濃縮鈾,若濃縮到90%以上讓它瞬間爆炸,就可以當核子武器來用。也許上面的解釋大家會稍微清楚一些原子爐與原子彈的不同。經常有人問,原子爐會像原子彈一樣爆炸嗎?答案是要看什麼樣的爆炸?原子彈的爆炸是由鈾235或鈽239原料因連鎖反應直接爆炸,它的威力是不得了。如二次大戰,美國丟在日本的那二棵原子彈。而原子爐的爆炸,主要是由過熱的氫氣所引起。

當一顆鈾235的原子核被其它原子核所釋放出來的中子撞擊而裂變時,它就會釋放出新的中子,這些新的中子又去撞擊其它的原子核,又引起其他鈾原子的裂變,這就叫做連鎖反應。連鎖反應的結果會釋放出熱能以及其它帶有放射性的同位素。核反應爐就是用這個原理來產生能量的,利用這些熱能讓通過的水產生蒸氣,這些蒸氣再去推動發電機。發電的過程與一般傳統燒煤或燒石油的發電方式差不多,只是產生熱能的方法不一樣而已。而同時產生的輻射物質若洩漏到環境中就會造成輻射汙染。當然原子爐的控制方法是非常的精密,由不得有一些差錯。像這次日本的地震與海嘯,損毀了一些重要的冷卻系統,所以一發不可收拾。核電廠的燃料因為濃度很低,核燃料不會直接爆炸。但是當它的冷卻水因管路斷裂或電力中斷,會讓爐心溫度急遽升高,使冷卻水產生氫氣,這些氫氣會爆炸。氫氣的爆炸會將保護的週邊建築物炸毀,輻射線就會外洩,造成環境嚴重的汙染。若這時還不立刻降溫,爐心的核燃料就會繼續升溫,由固體變成熔漿,就如煉鋼廠將鋼鐵燒成鐵水一樣。這就叫做爐心熔毀,一但爐心熔毀,會造成不可收拾的場面。所以為何日本發生災變時,要不停的由外部灑水的原因。

核電廠既然這麼可怕,為什麼它會存在呢?核電廠在平時永遠是默默的為人類服務,它沒有像火力發電廠排出黑煙冒出二氧化碳,它也不會因石油漲跌而使電費起伏緊張,它發電的成本又比其他方法低。遇到選舉時,有人會拿它來吸選票,拿它來消費,雖然消費它的候選人並不一定瞭解它是什麼。在它出狀況時,環保人士會抗議,來引起社會注意;但它每天就是在那裏靜靜的發出巨大的電力。目前全球有4百多座核電廠持續在運轉,其中美國有1百多座、法國與日本都有50多座,它們供應了全球15%的電力。台灣有3個核電廠,總共有6座原子爐,供應了台灣20%的電力。當核四完工時,又多了2座,台灣核電廠的密度已列世界第一。不管您反對它也好,您擁護它也好,直到有一天,一但它出事了,那可是世紀大災難。這種災難有時比一場戰爭還可怕,而它的影響層面會延續到您的子孫,您子孫的子孫,世世代代一直延續下去。

日本核電廠的災難除了反應爐本身的問題外,它的使用過燃料儲存池也出了問題,這是一般人不太瞭解的事。為什麼使用過燃料儲存池也會這麼嚴重?事實上人類享用核能發電帶來的好處時,並不一定瞭解,核廢料問題的嚴重性。大部分主事者都採避而不談或是用艱深的用語來一語帶過。如濕式儲存,乾式儲存等等,依照官方的公告如下:

「第一種方法是直接以核燃料的方式儲存,儲存在反應器附近的深水池中,以水流冷卻並降低輻射強度,靜待深地層最終處置。目前我國的高階核廢料採用此方式暫存。第二種方法是經過再處理的程序,以化學萃取其中的鈽或鈾,重新製造新燃料,可以增加30%的能源,而剩餘的廢液再以高溫燒結成硼矽酸玻璃固化體。如此可將處置安全時間從1萬年降低至1千年。最終處置場的選擇與設計,主要考慮到放射性核種的遷移,所以在場址選擇、工程障蔽設計、廢料包封容器等設計上,均可使廢料保存在其中至少萬年以上而不移動,即使在數十萬年後逃逸出來了,其放射強度也只剩下百萬分之一,甚至更低。」

上面這段話我們比較看得懂的部份是,時間上都是以千年甚至數十萬年為單位,其它的就不太清楚了,我們不禁要問:

「靜待深地層最終處置」,是什麼意思啊?靜待要待多久?一千年還是一萬年?深地層在那裏?不會又是蘭嶼罷!

「目前我國的高階核廢料採用此方式暫存」,高階核廢料是指啥?這個暫存是多久?一千年還是十萬年?

「將處置安全時間從一萬年降低至一千年」,一千年還是很久啊!好個天馬行空,時空旅遊,請問那時候你我在那裏?也許我們的子孫比較聰明,讓他們解決罷。政府能保證一千年一萬年內,不發生大地震大海嘯嗎?

「所以在場址選擇、工程障蔽設計、廢料包封容器等設計上,均可使廢料保存在其中至少萬年以上而不移動」,口氣不小!目前能夠維持萬年的障蔽與廢料包封容器發明出來了嗎?能作實驗給我們看看嗎?誰能保證萬年以上地殼不移動呢?

「即使在數十萬年後逃逸出來了,其放射強度也只剩下百萬分之一,甚至更低」,但若是在數十年後就逃逸出來了,那放射強度又有多強啊? 上面的問題政府能回答嗎?

在日本發生災難前若有人提出這個問題,也許有人會說,這是杞人憂天。現在真的發生了,除了媒體以極為聳動的方式報導,立法院作秀式的鬧劇外,政府有沒有明白的告訴百姓,事情若發生在台灣時到底該怎麼做?小百姓除了靠誇張的新聞與網路流傳的訊息,好像也別無辦法。其中有真的、有假的、有誇張的、有樂觀的、有悲觀的,小百姓每看完一段就又得再唱一次「公主徹夜未眠」。

全世界以及日本的核電廠都是將使用過的核燃料放在原子爐廠房內反應爐邊上的水池裡,用水來降溫,讓放射性強度慢慢衰減。日本的核電廠只過了數十年就遇到大地震,將冷卻系統震壞,這些使用過燃料池產生的氫氣發生爆炸而造成大災難。只能祈求世界上那幾百座以及台灣的核電廠在一萬年內都不要發生天災啊!

美國三浬島與前蘇聯車諾比爾事件的調查報告,都指向人為疏失,所以核能災變除了天災外又有人為疏失的風險。另外這種毀滅性的結果,不知會不會被恐怖分子動歪腦筋呢?

核能的安全考慮,主要著重在原子爐本身的設計安全。要嚴格遵循世界先進國家的規範,絕對不允許有任何差錯。要以最安全的工程係數來確保運轉安全,各種標準法規,標準流程多如牛毛。它可以做各種實驗,各種測試,但對外來的災難,如日本的情況,是無法做實驗的。就如設計一架飛機,工程師只管這架飛機是否夠安全,是否夠舒適,卻管不了這架飛機遭受攻擊時是否能安全返航。這就是一項科技產品必要的風險,一個消費者可以選擇搭飛機或不搭飛機,但是我們能夠選擇用或不用核電嗎?

新聞節目又有一個新的傳說,指出日本福島核電廠中使用的燃料是鈾與鈽的混合物,有製造核子武器的企圖,這下好不容易睡著的公主又被嚇醒了。鈽又是什麼東東?先撇開政治陰謀不說,在此告訴您一些鈽的故事罷。鈽的原文是Plutonium元素符號是Pu,是一種具有放射性的原素,粉屑狀的鈽會自己燃燒起來,好可怕喲。它也是一種毒物,吸入體內時會聚集在骨髓裡,若真的發生了,就不得不與癌症奮鬥餘生。鈽最重要的同位素是鈽239,它的半衰期為二萬多年,也就是每隔二萬多年它的輻射強度才會衰減到原來的一半。它是窮人的核武原料,原因是假若將鈾原料中的鈾235由自然鈾礦中的0.7%濃縮到90%以上,是非常困難的,只有那些核子大國才有這些設備。而號稱核武第三世界的國家如北韓、印度、巴基斯坦等,還有一個國家遠在天邊近在眼前在此就不說了。想製造核子武器又無能力發展濃縮鈾的技術,鈽239就是最好的一種選擇。就是將天然鈾放在一個超大的實驗用重水式反應爐裡燒,這裡說的燒不是拿火來燒啦,是讓它在原子爐裡面不停的發生核子反應。就是讓佔有絕大比例的鈾238的原子核不停的被中子撞擊,當鈾238吸收一個中子時,它就變成了鈽239。原理就這麼簡單,如此日以繼夜的燒,燒個十年八年的,整個爐子裡的鈽239就愈累積愈多了。當累積到某個程度時,再神不知鬼不覺的將鈽239提煉出來,這下子全世界的王子們公主們全都徹夜不能眠了。

剛才說的重水式原子爐還有一種特性,它裡面的核燃料燒到差不多時,不用像發電用的輕水式反應爐,要定期停爐才能換新的燃料。它使用了運轉中更換燃料的技術,就好像飛機不用回航就可在空中加油,它的續航力就增加了。什麼又是重水式又是輕水式反應爐呢?好像說不完了,好人做到底就再說說吧。重水式反應爐就是用重水當中子的緩衝劑,中子剛由核子分裂產生時,能量太大,也就是速度太快,其它的原子核抓不到它,發生連鎖反應的機會就低了。就好像棒球投手的球速太快,會使打擊手揮棒落空一樣,球速慢了打擊率自然就高了。一般的輕水(就是天然的水啦)是由二個氫一個氧所組成,重水是由二個氘一個氧所構成,氘就是重氫,比氫重了一倍,所以重水就比一般的輕水重了一些。中子碰到比較重的東西速度就慢了,所以輕水式反應爐要用較高濃度的鈾235,重水式反應爐就可以用天然的較低濃度的鈾235了。二戰時美國投在長崎市的那顆「胖子」,就是使用了鈽製作的鈽原子彈,總算說完了。

當然在世界上已經存在四百多座原子爐,這是已定事實,我們又能說什麼呢?核四廠工程也已近尾聲,由新聞媒體得知,核四弊案不斷,目前被起訴被收押的人數不下一打,這些弊案到底對核四的安全產生多少影響?是否有補救措施?還是只告訴百姓這些人靜待司法處理,哪天若因弊案而發生災難,可能司法尚未定讞。

但有一件事我們可以大聲的說出來,那就是呼籲政府大力的鼓勵推動綠色能源,它們有太陽能、風力、水力、潮汐、生質能源等等。但是不知為何國內一家民營的風力發電廠卻面臨一波三折而撤資的命運?

上面所說的一些看法純是個人的見解,不希望給讀者們造成心理上的壓力。願讀者多為大家所生存的土地祈禱,祈求國泰民安,災難遠離我們,珍惜現有的一切,平安渡過我們這一代,以及子子孫孫世世代代的一萬年。