宋燕輝觀點:全球第一座海上浮動式核電廠「羅蒙諾索夫院士號」

2020-01-05 06:20

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2019年12月,「羅蒙諾索夫院士號」發出了第一股的電流開始運行,此核電廠將取代佩偉克現有的一座老舊陸上核電站和火力電站的發電產能。(資料照,AP)

2019年12月,「羅蒙諾索夫院士號」發出了第一股的電流開始運行,此核電廠將取代佩偉克現有的一座老舊陸上核電站和火力電站的發電產能。(資料照,AP)

 2019年 9月,全球第一座海上浮動式核電廠(Floating Nuclear Power Plant, FNPP)「羅蒙諾索夫院士號」(Academic Lomonosov) 被拖行5,000公里後抵達俄國位於北極圈沿岸、西伯利亞楚科奇 (Chukotka) 自治區的佩偉克(Pevek)港市。12月,「羅蒙諾索夫院士號」發出了第一股的電流,開始試運行。根據俄國營核子企業(Rosatom)所發佈新聞,此海上浮動式核電廠將於2020年接上佩偉克的供電/熱網路,並交付商業運營。此核電廠將取代佩偉克現有的一座老舊陸上核電站和火力電站的發電產能。俄國的原子能集團目前也正在研發製造第二代浮動式核電站。此新ㄧ代的核電站是一種優化的浮動發電機組,比現有的浮動核電站的機組更小,功率更大,配備兩個RITM-200M型反應爐,總容量為100兆瓦。

Academic Lomonosov(取自維基百科)
「羅蒙諾索夫院士號」Academic Lomonosov(資料照,取自維基百科)

俄國國立核能研究大學莫斯科工程物理學院核物理和技術研究所 (Institute of Nuclear Physics and Engineering, National Research Nuclear University)副所長格奧爾基∙季霍米羅夫(Georgy Tikhomirov)在接受衛星通訊社採訪時表示,「羅蒙諾索夫院士號」浮動式核電站的運營經驗將使中共和其他國家可以評估此類項目的經濟可行性。季霍米羅夫表示:「像所有擁有難以通行偏遠地區的國家一樣,[中共]對這種可以在沒有大量燃料條件下運行的可靠熱能和電力資源很感興趣。...『羅蒙諾索夫院士號』的運作經驗將使這些國家做出選擇。」2019 年2月,中共媒體以「俄羅斯浮動核電站首航,中國的還會遠嗎?」為題報導「羅蒙諾索夫院士號」建造與拖行進度。2020年俄國浮動式核電站正式啟動運營,中共是否會加快腳步完成FNPPs的建造?

根據俄國國營核子企業(Rosatom),包括阿爾及利亞、阿根廷、維德角共和國、中共、以及那米比亞在內的15個國家對俄國的FNPP科技感到興趣。東南亞國家中,包括寮國、越南、緬甸、柬埔寨、印尼、以及菲律賓對俄國的FNPP與相關科技也表示有興趣。2015年,印尼的國家核能局(National Nuclear Energy Agency)曾與Rosatom 簽署發展核能的備忘錄。最近,布魯金斯研究所批露,印尼的哥倫打洛省(Gotontalo)與俄國洽談建造FNPP事宜。 2019年11月,東亞峰會召開期間,俄國的政府總理迪米悌·梅德維傑夫(Dmitry Medvedev) 與東協國家討論購買俄國FNPP的事。2019年10月,俄國與菲律賓簽訂協議研究建核電廠可能。俄羅斯國家原子能公司執行長阿雷西.李克哈挈夫(Alexi Likhohcheve) 表示,俄國向菲律賓提議建造FNPPs。2019年10月,第一次俄國與非洲國家所召開的高峰會中,非洲國家也表示有興趣。根據《電力雜誌》(Power Magazine)的報導,俄國建造完成全球第一座海上浮動式核電廠,以及「羅蒙諾索夫院士號」的即將正式運營是2019年全球核能發展之六大成就之一。

位於日本福井縣的快中子增殖反應爐核電廠。(取自Nife@wikipedia/CC BY-SA 3.0)
位於日本福井縣的快中子增殖反應爐核電廠。(資料照,取自Nife@wikipedia/CC BY-SA 3.0)

當前,美國、南韓、俄國、法國、中共、阿根廷、日本、印度等有約50種不同的小型模組化反應爐(Small modular reactor, SMR)的設計。2019年11月,據美國海軍學會網站報導,BWXT公司正在開發一種卡車大小的移動式微型反應爐,可為美國前線軍事基地、定向能武器以及執行深空探險任務提供充足的電能。美軍針對可移動式核能系統提出具體應用需求,並指出理想的微型核電系統應能安裝在標準的40英尺(約12.19米)貨櫃內,可以裝載到軍用運輸機或海軍艦船上,並且可以在不換料的情況下,以20兆瓦電功率連續提供10年以上的電力。作為一項重要的研發計劃,美國的2019財政年度《國防授權法案》要求能源部在2027年底以前至少建造並運營一座此類微型示範原子爐。

2014年5月,中共國家原子能機構 (China Atomic Energy Authority, CAEA) 與俄羅斯國營核子企業簽署一項建造FNPPs之合作協定。兩個月後,俄羅斯國營核子企業的海外部與中共國家核能公司 (China National Nuclear Corporation, CNNC) 簽署進一步自2019年共同開發FNPPs的協定,此包括設在拖船上與能自主推進的浮動核電站此兩種模式。

2016年4月,國際媒體廣泛報導中共計畫在具領土主權與海洋權益爭議、且中美緊張對抗不斷升高的南海部署二十座浮動式核電站。據稱FNPPs之建造工作已於2018年11月在山東煙台市進行。2019年10月底,大陸媒體《新浪軍事》報導,中共首艘海上核動力平台 (型號HHP-25) 已接近完工。此平台的總噸位比俄國首座海上核電站「羅蒙諾索夫院士號」略小,只有2萬噸,搭載了兩套100兆瓦的分散式佈置壓水反應爐,單機發電功率25兆瓦,總發電量可達50兆瓦,採用單點系泊固定,配備DP-3動力定位功能,抗風浪能力遠超俄國的同類平臺。中共也計劃研製更加先進的海上平台和水下平台,以適應惡劣的南海氣候與海況。

2018年8月,美國國防部在提送國會的一份報告中對此計畫發出警告,表示中共在有爭議的南海島或礁部署FNPPs「將為領土爭端加入一項核子因素」。同月,菲律賓國防部長表示,馬尼拉「堅決反對」中共在南海部署核設施的計劃。針對美國的警告,越南外交部副發言人阮芳茶(Nguyen Phuong Tra)也指出,南海水域之和平與穩定係全世界每一個國家的共同利益,因此,「各方有義務對此目標做出貢獻」。不知為何,2019年,美國國防部沒有提及中共在南海島礁部署FNPPs的計劃ㄧ事。

2018年4月, 當「羅蒙諾索夫院士號」由聖彼得堡經過愛托尼亞、丹麥、瑞典、以及挪威之海域拖至莫曼斯克(Murmansk)時,環保團體譏諷稱呼此海上浮動式核電廠為「核子鐵達尼」(nuclear Titanic) 、浮動的車諾比 (floating Chernobyl)、或「冰上車諾比」(Chernobyl on ice)。國際綠色和平組織對俄國在北極部署架設海上浮動式核電廠提出一些關切與擔憂,並列出以下五個理由反對俄國的計畫:(一) 核災難大有可能發生;(二) 一旦核事故發生,將非常困難處理後果;(三) 俄國核動力船舶、破冰船、以及核子潛艇的出事紀錄相當不好;(四) 海洋將變成核廢料丟棄場;(五) 海上浮動式核電廠之使用將導致抽取更多的化石燃料。但核專家認為環保團體之擔憂並無充分科學依據。

 

俄羅斯國營核子企業表示,FNPP 是極為安全的核設施,而且FNPP符合俄國國內與國際原子能總署(IAEA)之安全標準;幾十年來,同樣的反應爐被裝置在破冰船與潛艇內都沒出問題。FNPP定錨在特別的安全碼頭內,四周也會建造沿岸設施、水閘、以及防坡堤,以保護FNPP免受海嘯與冰山撞擊之威脅。

此FNPP 採用ㄧ些主動式與被動式的安全系統,此包括一個電力自動系統,以及一個用地心引力將一控制桿插入反應爐芯以確保反應爐在緊急狀況發生時處於一個較安全的狀態。此反應爐也採用比濃縮鈾-235 少25%的低度提煉鈾,基此,此核燃料不能被用來製造核武。Rosatom 表示,由於有這種核安全措施的設計,根據FNPP故障損壞自我安全評估模型,FNPP發生嚴重核意外事件的概率是少於一個百分點的十萬分之一。

在俄國民間核子動力船舶工作長達35年之久的核安全管理人員Zolotkov表示,自1975年以來,此類核子動力船舶從未發生過嚴重意外事故。他指出,ㄧ但FNPP發生核事故,其後果可被內化在此核電廠,而核輻射物質外溢的成分也是相當少。FNPP內之核燃料,每隔三年要更換。卸下之已用核燃料將存放在船上的儲存槽,然後移至船上乾式貨櫃。FNPP的40年使用壽命期間,每隔10至12年,FNPP將被拖至一特定設施進行維修。FNPP除役後,核電廠將被拖至特定解體、回收場。在此場所,不會有用過的核燃料或輻射廢棄物會被拋棄在北極。已用的核燃料會被送回到俄國本土的特別儲存所。

Rosatom下屬負責建造與營運FNPPs的部門主管主任楚涅夫(Vitaly Trutnev)表示, 建造 FNPPs「是全球核子產業的重大里程碑」。他說:「依據長達300個堆年 (reactor-year) 安全核設施操作供電給破冰船的經驗,FNPP的特點就是擁有最前沿的核安全系統,因此可被期待是世界上最安全的核設施之一。」俄羅斯國營核子企業的李克哈挈夫(Alexey Likhachev) 主任指出:FNPP是ㄧ個新的計劃,「此計劃不只攸關電網孤立的俄國北極區域的利益,對世界各地國家之利益亦然。」

核科技之重大變化具有解決能源供求不斷增加之問題,以及對抗二氧化碳排放快速上升所帶來環境威脅的潛力。新的核反應爐科技,主要是輕水反應爐 (light-water reactors, LWRs) 和小型模組化反應爐(small modular reactors, SMRs),帶來多重安全進展、減少建造成本、並能協助解決核廢料和核擴散的關切,而非製造新的問題。

福島核災爆發至今已逾5年,對各地仍影響深遠。(翻攝推特)
福島核災爆發至今已逾5年,對各地仍影響深遠。(資料照,翻攝推特)

特別是在2011年3月日本福島核災事件發生後,全球各地關注FNPPs發展的興趣大幅提高。一般認為,美國三哩島核電站(Three-Miles Island Nuclear Generating Station) 和日本福島核電廠爐心熔化主因之一是欠缺冷卻水。基此,有專家建議,如果將核反應爐安置在海洋場所,因為有海水之無限供應,核爐心融化的可能性就可排除。全球建造FNPPs之興趣升高的另一原因是偏遠地區之開發,導致電力需求大增。此外,也有人認為,多加利用核能的話,有可能減少二氧化碳之排放量。雖然目前仍存在爭辯,但與陸基傳統核電站相比,FNPPs似乎較安全、較便宜、較容易建造與裝置。

浮動核電站可被界定為:「在工廠或造船廠建造、可被移動運送和安置於另一新場所之核電單位,一旦填充核燃料,就能夠生產最終能源產品,例如電力、熱能、及淡化水等。」FNPP 是一個獨立的場所,可為難抵達、極偏遠的地區提供電力和熱能,例如,屬中共位居南海之偏遠島礁,以及俄國在北極之沿海港市。 FNPP 也可被轉換成為海水淡化廠,提供大量淡水給那些高度欠缺水資源的沿海國家。浮動核電站也可對架設於大洋中的油氣鑽井平台提供電力、熱能、及淡水。 FNPPs 合併使用兩個已成熟、並成功供使用之科技,亦即,輕水反應爐和油氣鑽井平台。而小型模組化反應爐之使用可帶來一系列經濟和安全上的潛在效益。 俄國FNPP之造價成本約4億8千萬元,或每瓦特6.9美元。此造價傳統核電廠略高,日後一旦量產,造價就會變的更便宜些。

FNPPs 有潛能克服傳統陸基核電廠的缺點,此包括高建造費用、電廠基地選址困難、較大用地面積需求, 繁複轉傳到電網的必要基本設施、不斷冷卻水之需求、冗長申請使用執照程序、有「不要在我家後院」 (NIMBY)的心理之當地環保人士的反對、以及一旦核事故發生時所帶來的嚴重損害後果。基此,核專家與核企業列舉以下建造FNPPs之效益優點: (1) 遠離人口稠密區;(2) 設計建造時不用太過確定場址問題; (3) 較低限度的基本設施與岸上工作人員需求; (4) 減少選址成本與建造時間; (5) 電廠置放位置之海水深度有助防範例如地震與海嘯所造成之損害;(6) 電廠四周海域無限供應之緊急冷卻水可減少核反應爐過熱之風險;(7) 在工廠或造船廠建造可提升品管、標準化、以及效能;(8) 無須建築使用之水泥與較少的基本設施需求;(9) 可移動與更換地點置放; (10) 透過增加的核能儲存水平,以及可預測的電力和飲用水價,可提高能源安全; (11) 減少核輻射洩漏的威脅; (12) 較簡單的退役過程; (13) 使用現存核動力船舶的成熟、可靠科技和經驗,主要呈現在核潛艇、 破冰船、及航空母艦;以及 (14) 屬環保淨潔能源,無污染或溫室氣體排放。

儘管如此,建造使用FNPPs也引發一些問題或擔憂。由於浮動核電廠不只是熱與動能之來源,而是基複雜的設施,牽涉許多必須小心謹慎處理的問題,例如,核燃料之運送、核廢料與乏燃料棒之存放和管理、運作規定、建造定錨基地與挖掘工程對海洋環境可能造成的負面影響、侵蝕和沉積物增加、可能意外輻射外漏、熱度過高、船舶碰撞、失去浮動力、淹水、地理偏遠、無法由廠址外取得備用電力、以及恐怖分子或海盜之可能攻擊等。FNPPs 必須對抗惡劣海況和暴風。這些情況對核電船舶與平台帶來極大壓力,而單一的機械故障就可能帶來大災難後果。倘若反應爐之核輻射洩漏至海裡,其影響深遠,且幾乎不太可能去控制。雖然海流可提供有用的冷卻水,但也將洩漏的輻射帶至更遠的地方。海上輻射洩漏將造成環境災難,而稀釋又非解決之道。核電廠所造成的熱能污染是另外一個潛在危險。如果有大量熱水由電廠流入海裡,的確可能增加附近海水的溫度。即使只增加幾度的水溫,此對海中生物就可能造成致命的傷害,同時改變海水化學成分結構。

由法律觀點而言,基於船舶上核電設施之運作性質、應處理之燃料與廢料種類、可能發生的意外或攻擊事件,FNPPs之建造、運送、以及營運也引發一系列新的問題。就目前而言,有關建造與運送FNPPs之法規是欠缺的,此有可能導致核電管理者在日後必須介入時制訂更嚴格規定的風險。如果FNPPs之運送、核燃料運至FNPPs、以及由FNPPs運回核廢料過程中必須經過重疊或有爭議之海域,或者FNPPs是部署在領土主權有爭議之島或礁上時,例如南海,此將衍生更多的國際法律問題。

俄國建造「羅蒙諾索夫院士號」FNPP,並遠程拖至北極沿岸港市佩偉克運營將衍生核子安全法與國際海洋法等相關問題。就目前而言,針對FNPPs 此科技之出口、運送、以及營運相關的國際法規範仍有所不足。當前核子不擴散法律建制 (nuclear non-proliferation legal regime) 與 IAEA 安全保護措施 (safeguards) 人並不完備,不足以因應規範此新核科技之發展。

「羅蒙諾索夫院士號」是在北極圈內俄國所主張北方航道之領海海域被拖至佩偉克港市。俄國之核動力破冰船已常在北方航道航行,且俄國已制定完善之管理制度和措施。佩偉克之俄國之領土,位於達楚科奇自治區。因此,「羅蒙諾索夫院士號」之運送符合國際法規定。此外,「羅蒙諾索夫院士號」之營運將依據俄國之內國法規與適用之國際法。雖然俄國已批准《1963年維也納核損害民事責任公約》 (the 1963 Vienna Convention on Civil Liability for Nuclear Damage),但尚未建立履約執行機制。因此,有俄國學者建議,俄國應制定聯邦法去執行《維也納核損害民事責任公約》之相關規定。俄國之國內法規也欠缺有關損害賠償責任財政擔保方式 (formats of the liability financial support)、核裝置營運人之責任制度 (liability limits for the nuclear installation operators)、以及涉及核事故州的損害賠償責任 (the state involved in nuclear damage compensation)。

IAEA之保障措施  (safeguards) 是適用於「羅蒙諾索夫院士號」,因為俄國是IAEA會員國。依據《核武不擴散條約》第IX(3) 之規定,由於俄國是核武國家,因此並不需接受IAEA核物質或核設施之保障措施。但正如同其他四個核武國家(中共、英國法國與美國),俄國也是自願遵守IAEA之規範。俄國已提交一份核能廠清單給IAEA。2010年,俄國將其位於International Uranium Enrichment Center 加入此清單。基此,IAEA選擇此中心適用期保障措施。俄國學者建議,也應將「羅蒙諾索夫院士號」加入此清單內,供IAEA選擇做安全保障之用。如果俄國採此做法,將增加此新科技的可信用度和透明性,也可鼓勵潛在有興趣國家進口FNPPs。

未來,如果俄國要出口FNPPs,要遵守那些國際法規定呢?這些相關的國際法包括:核安全法、海洋法、環境法、核損害賠償責任法、以及IAEA 保障措施等。在決定以出口為目的建造FNPPs時,討論此核電廠之法律地位不但要考量製造國(或供應國)(the supply state)之法規,也要顧及接收國(the host state) 之國家管理法律架構,以及第三國之關切和利益。美國核專家曾建議,IAEA 、國際海事組織、以及聯合國對FNPPs之建造與核事故損害賠償法律建制之評估應建立指導綱領,並對供應商與進口FNPPs之國家建立載運、安全、以及核擴散之相關條約或協定。2013年,IAEA出版了一份題為「可運送核電廠之法律與制度問題:一個初期研究」。此報告出版時,「羅蒙諾索夫院士號」或其他類似FNPPs尚未出現。但此份研究報告之研究發現至今仍適用。

總體而言,俄國建造與運營FNPPs將衍生《聯合國海洋法公約》、《船舶安全載運包裝形式之照射過核子燃料、鈽與高放射性廢棄物國際章程》、《國際海上人命安全公約》、國際海事組織所通過之《核子商船安全章程》、《制止核恐怖行為國際公約》、 《核安全公約》、《乏核燃料及放射性廢棄物安全處置聯合公約》、《核事故或輻射緊急情況援助公約》與《及早通報核事故公約》、《核材料實物保護公約》、《防止傾倒廢物和其他物質污染海洋公約》、以及IAEA的《政府、法律和管理安全架構》、《輻射防護和輻射源安全:國際基本安全標準》、《基本安全原則》、《安全運送輻射物質規則》、《核電站安全:設計、特別安全要求》、《核電站安全:試運行與操作》、 以及《核子或輻射緊急事故之準備與反應》等文件的法律義務與適用問題。此外,規範核事故發生所衍生之民事損害賠償責任的國際法律文件也包括:《關於核能領域協力廠商責任的巴黎公約》、《關於核損害民事責任的維也納公約》、 《修訂關於核損害民事責任的維也納公約之議定書》;《核損害補充賠償公約》、以及《修訂巴黎公約之議定書》」等也都有可能適用。

2020年,全球第一座海上浮動式核電廠「羅蒙諾索夫院士號」開始運營,此將啟發國際核科技法、核安全法、海洋法、海商法、環境法等之修訂討論。中共緊追俄國加速研發FNPPs、加入國際核科技與核能供應市場之競爭、以及計畫部署到南海供電給其遙遠所占領島礁和海上鑽油平台將引發另一輪的地緣政治與國際法律爭論。我政府相關單位有必要重視此核科技發展所觸發戰略安全、核能、航運、核保險、氣候變遷、以及海洋環境保護的相關問題,並評析可能對我之影響。

*作者為中央研究院歐美所研究員、台灣國際法學會常務理事。本專欄由台灣國際法學會、中華民國國際法學會共同合作提供。

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