「核電廠要除役,燃料棒卻拿不出來,這種事全世界都沒聽過!」核一如何走到無法除役這一步?

2018-12-17 08:10

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運轉40年的核一廠原訂今年除役,但卻卡在燃料棒無法從反應爐裡拿出來,核電廠形同還在運轉,核一除役也成為難解的習題。(顏麟宇攝)

運轉40年的核一廠原訂今年除役,但卻卡在燃料棒無法從反應爐裡拿出來,核電廠形同還在運轉,核一除役也成為難解的習題。(顏麟宇攝)

核一廠運轉40年,原訂要在今年正式除役,然而,40年前被視為尖端科技、成為十大建設之一的核電廠,如今最後一哩路卻走得艱辛:除役在即,用過核燃料棒卻仍放在反應爐裡拿不出來,核電廠形同還在運轉。若核電廠不能除役,後果會是什麼?核一又是如何走到無法除役的這一步?

車子緩緩駛入核一廠大門。正是刮起東北季風的時節,站在門口的保警拉高衣領,露出的眼睛仍警戒地清點車內的人數。來到2號反應爐控制室前,保警指揮著每個人再刷一次證件,通過一道安檢門,參訪者還必須在此交出手機,一切比照國際核子保安實體防護規範中,為防範恐怖或惡意攻擊而有的保安措施。

20181101-今(1)日風傳媒專訪核一廠長,圖為二號作業機。(簡必丞攝)
核一廠的安檢設施嚴格,但事實上,從去年6月開始,核一廠即沒有任何一座反應爐運作。(簡必丞攝)

事實上,從去年6月開始,核一廠即沒有任何一座反應爐運作,其中一座反應爐的運轉許可更已在今年12月5日到期。然而,至今廠內一切之所以維持運轉狀態,是因為驅動核反應的核燃料棒還放在反應爐中沒拿出來。

「一座要除役的電廠,燃料棒卻拿不出來,這種事全世界都從沒聽說過,」曾在隸屬美國核安局(NNSA)的桑迪亞國家實驗室(Sandia National Laboratories,SNL)工作的卓鴻年說。燃料棒無法拿出,核電廠就無法拆除,自然也無法真正除役。

20181215-風數據/核一除役專題。卓鴻年,麻州理工學院核工博士、美國Sandia國家實驗室退休員工。(卓鴻年提供)
核一廠已經到了除役的年限,但燃料棒卻拿不出來,曾在隸屬美國核安局的桑迪亞國家實驗室工作的卓鴻年說,「這種事全世界都從沒聽說過。」(卓鴻年提供)

核一運轉40年,如何一路走上無法除役這條路?

1970年,台灣經濟正要攀上成長高峰。當時的行政院長蔣經國,為了滿足日漸增加的用電需求,同時又不過度仰賴進口能源,決定由台電在北海岸石門地區興建台灣第一座核電廠。7、8年後,2部由美國奇異公司設計的沸水式反應爐陸續商轉,裝置容量總共1.2GW。3年之後,核二、三陸續完工商轉,正式開啟台灣的核電年代。高峰時期,3座核電廠所發的電力曾佔全台用電5成以上。

20181212-SMG0035-風數據/核一除役專題。核一大事紀
 

曾連續運轉538天,員工眼中的核一廠相當可靠

除卻安全及核廢料問題,在核一員工眼裡,核一廠相當可靠。2005年,核一創下連續運轉538天紀錄,讓台電員工為之振奮。之所以在意連續運轉天數,核一機械部經理方慶隆解釋,核電廠除了更換燃料棒需停機大修外,平常還會因各種零件故障而需停機檢修;而核一在2次更換燃料棒間沒有任何停機記錄,顯示設備很可靠。

這些燃料棒在反應爐中進行核反應後,會產生高溫,因此使用後必須直接移到反應爐旁的燃料池裡存放降溫。然而,核一、二興建時,卻沒有設計足夠放置運轉40年所需燃料棒的燃料池。台電2000年初稱,將比照國外做法,在兩座核電廠內增建乾式貯存設施,把部分燃料棒從水池內移出,放在置於室外的鋼筋水泥桶子裡,透過自然通風的方式讓燃料棒慢慢降溫。如此一來,燃料池裡就有空間可以放更多核燃料棒。

20180914-原能會辦理「107年核安第24號演習」,核一廠內的「斷然處置」設備,以防受到複合式災害失去功能後造成更大的災害。(甘岱民攝)
除卻安全及核廢料問題,在核一員工眼裡,核一廠相當可靠。圖為原能會在今年9月間辦理「107年核安第24號演習」,核一廠內的「斷然處置」設備,以防受到複合式災害、失去功能後,造成更大的災害。(資料照,甘岱民攝)

2011年日本發生福島核災事件,連帶衝擊台灣核能政策。在延役及除役的交叉口,民意核災及斷層的疑慮,讓當時的執政者備感壓力。同年10月,前總統馬英九親自宣布,全台3座核電廠在執照到期後,將不再延役。

新北市政府不發水保證明,核一乾貯廠卡關

儘管除役幾已成定局,台電卻未料及乾貯會在電廠關門前先踢到「鐵板」。當2013年乾貯廠正式完工,新北市政府以水土保持工程不合格為由,拒絕發放能啟用乾貯廠的水土保持證明。每當又一根用過核燃料棒從反應爐中移出,燃料池距離滿載又更近了一點。

20181215-風數據/核一除役專題。核廢料乾貯設施模型。-1(廖羿雯攝)
雖然核一的乾貯廠已於2013年正式完工,但新北市政府以水土保持工程不合格為由,拒絕發放能啟用乾貯廠的水土保持證明。圖為核廢料乾貯設施模型。(廖羿雯攝)

2014年底,台電按例行計畫為核一1號機更換燃料棒時,發現其中一束燃料棒的把手鬆脫。當時在野的民進黨立委認定為重大安全議題,要求機組重啟前必須到立法院專案報告。而這場重啟機組的專案報告,至今未曾召開。

運轉許可到期前,核一廠兩座反應爐早已停止運作

2016年政黨輪替,台電確定撤回核一延役申請,同時燃料池空間持續減少,新北市政府則仍不願發放水保證明。台電先後提出各種能延長核燃料棒使用的方式如改裝燃料池、秋冬暫停運轉等。無論哪種方法,最後都因機組調度不及而喊卡。在各種想方設法之間,核一就此用完了燃料池中最後一絲存放空間。

2017年6月,全台降下史無前例的大豪雨,新北市三芝測站最大3小時累積雨量突破210毫米。暴雨讓核一廠所在的石門鄉連外道路全數中斷。核一運轉部課長王文圓回憶,當天交通車載著從台北出發的員工準備進廠輪班,巴士駛到淺水灣就無法再前進,副廠長當下找數名員工一起改乘小車,循產業道路翻山入廠,「一路上我們都很害怕,路這麼小,又沒開過,遇到狀況怎麼辦?」

 20181018-核一廠專題,核一廠及出水口。(顏麟宇攝)
核一廠的反應爐早已停止運作,但因核燃料棒還放在反應爐中沒拿出來,廠內至今仍維持運轉狀態。圖為核一廠及出水口。(顏麟宇攝)

一行人好不容易進到廠內,等待他們的,卻是一座停擺的電廠:大雨沖刷導致土石鬆動,負責外送電力的高壓電塔倒塌,反應爐自動停機。1天後,台電高層判斷,由於燃料池已經沒有空間,再轉的可能性不高,決定直接讓核一2號機提早除役。至此,核一廠內沒有任何一座反應爐運轉。

核一除役的第一個考驗:同時運轉和除役

表面上看來,電廠不運作、要提早除役,廠內員工應無事可做,但實情卻是截然相反。

國際統計,有3成的核電廠事故都是發生在電廠停機時;而反應爐核燃料無法移出,代表核電廠即使沒有發電、卻仍形同運轉,導致廠內的安全及維護水準必須完全比照運轉時等級。另一方面除役日又將屆,員工必須提早開始規劃拆除工作,釐清一座40年前蓋好的電廠今日該怎麼拆。運轉和拆除之間的尺度如何拿捏,成為重要課題。

卓鴻年即指出,核電廠內的設備,分成安全系統和廠內其他系統(balance of the plant),而即使非安全系統,也可能演變成為嚴重的安全系統事故,如當年美國三哩島核災,起因即是源於其他系統出狀況,但控制室的操作人員卻無從得知哪個環節出問題。卓鴻年提醒,當反應爐內還有核燃料,在拆卸電廠內其他設施時,也需考慮緊急狀況時是否會需要這些看似不重要的安全設備,才不致釀災。

20180914-原能會辦理「107年核安第24號演習」,台電人員在連接大型電源前確認狀況。(甘岱民攝)
核一廠同時要運轉和拆除,之間的尺度如何拿捏,成為重要課題。圖為核安演習時,工作人員在連接大型電源前確認狀況。(資料照,甘岱民攝)

核一除役的第二個考驗:全台首次除役

原能會給台電拆除電廠、恢復為一片平地的期限是25年。當核電廠拿到除役許可後,首先需先經過8年的停機過渡期,等待反應爐及周遭的輻射值衰退至一定程度,台電並將同時對核電廠各處進行特性研究調查及安全評估,確保反應爐拆除時不會有任何輻射外洩。

過度期結束,接下來12年則進入實際拆廠期,電廠內最關鍵的反應爐、燃料池、圍阻體等核島區,需要逐一透過人工及機具拆卸,透過燃燒、碎化等方式縮小體積,與水泥混合、再放進55加侖大桶內。「蛋黃」拆完後,再逐步拆至包含汽渦輪機等在內、較無輻射影響的「蛋白」區,最後將所有廠房拆除,並進行最終狀態輻射偵測,確認電廠的輻射值已與背景值相同。

工作排程看似已完整分配,但電廠拆除時的關鍵,都在於細節能否不出錯。卓鴻年指出,核電廠內分有安全系統,及相對不重要的廠內其他系統(balance of the plant),一般認為非安全系統與反應爐安全無涉,但過往三哩島核災,即是肇因於非安全系統出狀況、最後演變為安全系統事故。因此台電在拆卸電廠前,需全盤考慮各種系統間的連動關係,才不會拆掉零組件後,才發現緊急狀況時仍需要使用。

曾任職核研所的賀立維也說,核電廠內就連鋼製管線上的粉塵都含有輻射,要能夠區分一座偌大核電廠中何處劑量高、何處低,需要大量的實際操作經驗,屆時拆卸難度恐怕比興建還要高。

20180301-核工博士賀立維1日出席「大屯火山如何影響緊鄰的核電廠?」記者會。(顏麟宇攝)
核工博士賀立維指出,要區分核電廠中何處劑量高、何處低,需要大量的實際操作經驗,屆時拆卸難度恐怕比興建還要高。(資料照,顏麟宇攝)

世界核工產業專家邁可‧史耐德(Mycle Schneider)日前接受專訪時也表示,全球目前173座關閉的核反應爐中,只有19座完成除役程序、10座真正恢復綠地狀態,顯示除役工作的困難及複雜程度。

拆除核電廠,工程複雜、花費高昂

工程複雜、漫長,背後代表著更多的成本。根據台電所公布的核後端基金預算,不計核廢料處理,拆除核一要花158億新台幣,機組容量較大的核二、三則要花超過200億。民間更認為台電估計過於樂觀,引用OECD核能署於2016年發布的核電廠除役報告,指拆完3座電廠,起碼要花上千億新台幣。

20181108-SMG0035-風數據/核一除役專題。除役成本,官民版本差很大。切割圖-1
 

撇開種種挑戰與困難,儘管核一員工們自認做足準備,放在反應爐中的816束核燃料,仍阻斷核一除役之路。「台灣所有的核電問題,核一都是第一個碰到的,」廠長蔡正益苦笑。

除役進度落後,每年得花30億維護核電廠安全

燃料棒一天不移出,除役工作即一天無法展開,如此首先就影響台電原本規劃的除役時程。依台電規劃,核一室內乾貯場預計將花費282億新台幣,最快2022年才能動工、2030年啟用。由於台電希望盡快展開除役工作,因此提議仍先啟用室外乾貯場,待室內場址完工後再移入,但仍未獲環團及新北市政府同意。

若唯有待室內乾貯場完工後台電才能展開乾貯工作,則目前存放在反應爐內的核燃料棒,將等到2030年才能移出,核一的除役時間形同必須往後延長12年。原訂25年後除役的構想恐嚴重跳票。

20181101-台電核一廠長蔡正益今(1)日接受風傳媒專訪。(簡必丞攝)
核一除役遇上諸多困難,廠長蔡正益說,「台灣所有的核電問題,核一都是第一個碰到的。」(簡必丞攝)

主管核安的原能會核管處主任高斌指出,由於核燃料棒未移出反應爐,考量爐心安全,一切安全措施如冷卻水補水系統等,都需比照電廠運轉期。這也代表,即使領到除役許可,在燃料棒移出前,台電仍不能拆除任何電廠設備。高斌說,如此可能導致除役的進度「變得比較趕」。

對台電來說,核一無法除役也更花錢。根據台電計算,在核一正式除役前,每年仍要花30億預算,確保這座一度電都發不出的核電廠能維持安全狀態,成本也都全數要轉嫁至電價中,由全民負擔。相較之下,除役工作開始後,依台電估算,平均每年需要的工程及人事費用,僅有現在的3分之1。

除役路迢迢,核電廠會成為下一代的包袱嗎?

為了儘快解決核一既運轉又除役的「曖昧」狀態,台電今年以來動作連連,先是向主管水土保持的農委會提出訴願,意圖推翻新北市的處分。今年農委會雖判台電「勝訴」、撤銷新北市處分,但10月新北市府又直接認定乾貯計畫已超過原訂施工期,直接失效。11月台電再次向農委會提出訴願,力拚盡早從新北市手中要到那張證明。

新北市長朱立倫則表示,台電計畫要在新北市進行室內乾貯40年,「不是4個月或40個月,」安全因此相當重要。朱立倫說,台電的水保計畫必須按圖施工,室內、外乾貯也要說服專家學者沒有安全疑慮,也必須要說明40年後核廢料的去處,「留空白是大家不能接受的。」

諷刺的是,當年核一啟用時,核廢料處理同樣是一片空白。當時的執政者和營運者相信,40年後的社會會為燃料池、以至於核廢料找到去處。然而40年將屆,此刻大家卻仍在為40年前遺留至今的問題傷透腦筋。如今核一除役卡關,核二則預計3年後除役,如何不讓核電廠成為下一代的包袱,或許是每個電力使用者,都該思考的問題。

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