愛達荷國家實驗室重啟核能試驗反應爐 美國研發更安全的核燃料與反應爐

2018-12-19 09:10

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美國愛達荷州的愛達荷國家實驗室暫態試驗反應爐(Transient Test Reactor)。(AP)

美國愛達荷州的愛達荷國家實驗室暫態試驗反應爐(Transient Test Reactor)。(AP)

全球暖化、環境污染等環境議題近年來影響各國能源政策,原先因核廢料保存問題與安全疑慮遭摒棄的核能發電,重新受到各界重視。位於美國愛達荷州沙漠的愛達荷國家實驗室,從1949年以來就是美國核能研究重鎮,《美聯社》記者實地走訪發現,該實驗室從去年起重啟中斷23年的核能反應爐實驗,期望研發出更安全的核燃料與新一代的核子反應爐。

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59座核電廠、98座反應爐,美國核電占發電量20%

美國能源資訊署(EIA)統計,美國目前共有59座核電廠、98座反應爐還在運作,占美國發電量20%,然而美國面臨核電廠老化危機,現役核電廠除了1座2016年才啟用的核子反應爐之外,其他核子反應爐服役時間全超過20年,核子反應爐數量也因為老舊核電廠退役,比1991年反應爐的112座來得低,以經濟效益而言,老舊核電廠無法與便宜的天然氣火力發電廠競爭。

隨著全球暖化議題抬頭,尋求低碳排放的能源成為各國焦點,美國政府再度重視碳排放較低的核電,但推動核電仍然面臨兩大挑戰:讓核電廠具有經濟競爭力、改變大眾認為核電不安全的看法。在前任總統歐巴馬(Barack Obama)政府主導下,美國政府重啟愛達荷國家實驗室(Idaho National Laboratory)核子反應爐的實驗,並由川普(Donald Trump)政府繼承這項政策。

311福島核災 讓美國重啟「暫態試驗反應爐」

「如果我們未來20至30年要在這個國家發展核電,就是因為這個核子反應爐。」愛達荷國家實驗室「暫態試驗反應爐」(Transient Test Reactor)經理畢格斯(J.R. Biggs)指出,這座核子反應爐在能在短時間內供給1400萬戶足夠的電力。

這座暫態試驗反應爐對美國核能發展貢獻巨大,曾在1959年至1994年進行6604次核子試驗,但之後因為核電的安全疑慮而停止試驗,直到去年重啟之後,已進行10次核武燃料的實驗。畢格斯說,日本2011年受311地震、海嘯重創,引發福島核災,是美國政府重啟試驗反應爐的主要原因。愛達荷國家實驗室的研究人員正試圖研究,核電廠能否使用可承受災害的燃料,得以在緊急時刻安全地關閉反應爐。

美國愛達荷國家實驗室暫態試驗反應爐(Transient Test Reactor)經理畢格斯(J.R. Biggs),站在反應爐之前。(AP)
美國愛達荷國家實驗室暫態試驗反應爐(Transient Test Reactor)經理畢格斯(J.R. Biggs),站在反應爐之前。(AP)

美國力推小型模組式核反應爐

研究人員運用鉛筆狀的燃料棒放入反應爐實驗,並在800公尺外遠端操控,實驗燃料在可控制之下融毀的情況,最終創造較安全的燃料。那些細小的燃料棒,包括已經熔毀的燃料棒,則送往實驗室的熱燃料檢驗機構(Hot Fuel Examination Facility),研究人員透過厚達1.2公尺的鉛玻璃檢驗燃料棒。輻射材料特性實驗室(Irradiated Materials Characterization Lab)則有強大的顯微鏡,能將檢驗燃料精細至原子層次。

美國愛達荷州的愛達荷國家實驗室暫態試驗反應爐(Transient Test Reactor),工作人員在120公分厚的含鉛玻璃外操作放射性物質。(AP)
美國愛達荷州的愛達荷國家實驗室暫態試驗反應爐(Transient Test Reactor),工作人員在120公分厚的含鉛玻璃外操作放射性物質。(AP)

主導實驗室燃料安全研究計畫的瓦克斯(Dan Wachs)表示,全世界只有其他3國擁有核燃料測試能力的反應爐:法國、日本與哈薩克,沒有一國能像愛達荷國家實驗室的暫態試驗反應爐一樣,執行一系列的實驗。瓦克斯與其他15名科學家拿到實驗結果後,會諮詢燃料製造商,以及發放核燃料執照的美國核能管理委員會(Nuclear Regulatory Commission)。美國現在也力推小型的模組式(modular )反應爐,這種小型反應爐具有經濟競爭力,比現有的反應爐設計來得安全。由於新式反應爐採模組化設計,能降低剛開始建造的成本,能因應地區能源需求,增加額外的反應爐。

美國愛達荷州的愛達荷國家實驗室暫態試驗反應爐(Transient Test Reactor),中斷23年後,去年重啟核能試驗。(AP)
美國愛達荷州的愛達荷國家實驗室暫態試驗反應爐(Transient Test Reactor),中斷23年後,去年重啟核能試驗。(AP)

7萬公噸核廢料放哪裡?仍是難解問題

在這面積廣達2300平方公里(相當於8.5個台北市)的愛達荷國家實驗室,仍埋有美國1979年賓州三哩島(Three Mile Island)核電廠2號反應爐融毀的爐心,紀念美國史上最慘的核災事故。目前三哩島核電廠未受影響的1號反應爐仍在運作,不過擁有三哩島核電廠的愛克斯龍電力公司(Exelon)指出,除非賓州提出財政紓困案,否則將在2019年關閉三哩島核電廠。

除了經濟與安全疑慮之外,《美聯社》(Associated Press)指出,核廢料貯藏問題也是核電面對的困境,美國現有7萬公噸的核廢料,都沒有最終處置場,核廢料通常放在核電廠裡。1990年代,實驗室所在的愛達荷州贏得法院訴訟,避免愛達荷國家實驗室轉為核廢料處置場,美國其他各州也對核廢料避之唯恐不及。

監督愛達荷州核廢料的蛇河聯盟(Snake River Alliance)核能計畫主任布拉里斯佛德(Beatrice Brailsford)就認為:「我認為愛達荷國家實驗室對核能的未來,遠比保證的還要樂觀。」但美國官員仍視核能發電為降低溫室氣體排放的關鍵,瓦克斯聲稱:「核電是到達那裏(降低溫室氣體排放)最主要的方式。這真的是唯一到達那裏的方式。」

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