乾淨．成本低．效益高．安全無虞——核能發電究竟是怎麼回事？

人的肉眼雖看不見「電」，但在現代生活中，「電」卻無所不在。現代生活中的各種電器用品為我們帶來極大的便利與福祉，某些電器甚至使人感到不可一日或缺；至於工業生產、農植畜牧、漁業養殖等，也多少要用到「電」，某些產業甚至無電即停擺。

建造工人夜間趕建原子爐底座的情景。（台電提供）

用電不斷增加，能源必須創新

早期人類多半借水力發電，只要有適當的水源即可建廠發電，原料不必花錢，又可兼收防洪、灌溉之利。及至工業發展，對電的需求量愈來愈大，水力資源大多已開發利用，仍不足以應付所需，於是煤、石油、天然氣也都加入發電行列，是為火力發電，而以石油發電為最多。

不幾年功夫，「石油」也漸感力絀，有心人士開始積極研究，找尋新能源。於是，經多年研究，技術已相當純熟的「鈾235」原子核分裂能源，遂吸引各地電力事業單位的注意。

「鈾235」存在於天然鈾礦中，南非、美國、澳大利亞、加拿大等國均有蘊藏，但天然鈾中的鈾235含量極低，僅佔0.7％。

西元一九三八年，德籍科學家哈恩和史特拉斯曼發現，「鈾235」的原子，經過某些物質撞擊後，核心部分會分裂為二，並產生很大的能量。由於這種能量來自原子核的分裂，就稱之為「原子能」或「核能」。

後來，義大利籍科學家費米心想：若能造成不斷的分裂，產生持續不歇的能量，即可加以運用。他集合一群有志於此的科學家，在美國芝加哥大學的一個實驗場，展開各項實驗。

原子爐加封蓋後成為密閉的大鋼槽，以防止原子核分裂時的輻射線外洩，圖中工程人員正為原子爐加蓋。（台電提供）

核分裂能量大，應善加利用

科學家經過多次實驗發現：天然鈾礦中的鈾235含量太少，不易產生連鎖性核分裂反應，必須加以濃縮，使鈾礦中的鈾235成分增加到3％左右，才易達到連鎖反應的臨界值，進而產生持續不斷的核分裂反應。西元一九四二年，他們成功地完成了這項實驗，創造了可資運用的新能源。

當時正值二次世界大戰，各項能源均被用來發展武器，鈾235也用來製成殺傷力極強的原子彈。投在日本廣島和長崎的原子彈雖使戰爭結束，卻也造成人們對核能的恐懼。

二次大戰結束後，美國總統艾森豪認為，核能是種難能可貴的能源，用於武器、戰爭，固然有強大的殺傷力；若用來發電，或推動船舶、火箭，將為現代文明開創新局。他有心將核能運用導入和平用途，便在聯合國發表演說，獲得各方響應，成立「國際原子能總署」，一方面推動原子能和平用途，同時監督各國運用情形，避免造成危害事件，或轉作武器之用。

西元一九五六年，英國Calder Hall地方率先建造核能電廠。核能用於發電，確有種種好處：乾淨、效益高、運輸貯存方便。

核能電廠運轉前，在原子爐裡填放鈾燃料。（台電提供）

核能發電效益高

鈾燃料的發電效益高，一噸鈾燃料產生的熱能，相當於四萬五千噸石油，或七萬噸煤燃燒的熱量。鈾燃料的使用期又長，原子爐運轉後，每年只須換裝燃料一次，每次更換四分之一即可。而核能發電的廠房均經特殊設計，包括多重安全設施，能有效處理、吸收有害環境的物質，不會產生火力發電後的濃煙與廢氣，對環境的污染小。

核能發電的高效益引起各國的興趣，爭相採用。迄今，全球已有廿二國、二百六十餘座核子反應器運轉發電。

核能發電的能源主體是核子反應器，稱為原子爐，是一個橢圓形大鋼槽，內有爐心、控制棒和冷卻水三種裝置。爐心部分有填裝鈾燃料丸的燃料棒，排列成方形矩陣，是核分裂、產生能量的地方；爐心上方或下方的控制棒可控制核分裂速度；爐心周圍則灌滿冷卻水，藉不斷循環，帶走核分裂產生的熱量，並利用這些熱量推動汽輪發電機的葉片運轉發電。此外，冷卻水還有保護原子爐壁，避免爐心溫度過高，爐壁被熔化的危險。

核能一、二廠均位於北海岸，依山傍海，附近環境幽美。為核能二廠，。（台電提供）

未雨綢繆，臺電及早儲備核電人才

當國際間有關核能發電的研究仍在實驗階段，技術尚未成熟之時，民國四十四年，臺電公司當時的總工程師孫運璿，即主動召集一個六人組成的「原子動力委員會」，一面蒐集資料、推廣核能知識，一面訓練人才。

現任臺電原子動力處處長劉培鋆，當年也是六人小組的一員，他回憶當年：「核能發電在當時是項新嘗試，國際間核能人才和可供參考的資料有限，國內專家更寥寥可數。我們六個人也非核能專家，只是認為這件事值得做、必須做，並且在做之前，應預先儲訓、培養人才，推廣這方面的知識與觀念，因此便埋頭去做。」

他又說：「為提高同仁興趣，增進大家對核能發電的認識，我們不斷翻譯外國的有關資料，自己刻鋼版，編成油印刊物供同仁閱讀；並常舉辦演講或討論會，邀請學者專家為我們解說核能發電的原理與運用。另外又陸續派人出國進修，回國後將新知傳遞給其他同仁。」

此時，清華大學在台復校，成立原子科學研究所，並於民國五十年建造完成我國第一座原子爐。五十三年，設立核子工程學系。五十九年，成立原子核工程研究所。國內核能人才訓練逐步健全。

是核能一廠。（台電提供）

興建第一座核能發電廠

民國五十九年十一月，我國第一座核能電廠開始動工建造，廠址選擇及建廠作業完全按照國際原子能總署的安全規定進行。選址、廠房設計、購買設備及施工，亦聘請美國工程顧問公司指導和參與。

國際原子能總署為避免核能使用不當造成危害，對興建核能電廠有各項安全要求，除廠房結構須能承受當地曾發生過的最大災害外，並須有層層防護措施，阻隔原子核分裂的分裂產物及輻射線外洩。若廠房安全未達標準，就無法購得原子爐及鈾燃料。

民國六十七年，核能一廠第一部容量六十三萬千瓦的機組開始運轉發電，將臺灣的電力事業帶入核能新紀元。第二年，第二部機組也運轉發電。緊接著，核能二廠的兩部九十八萬千瓦的機組也相繼啟用。於今，兩個電廠、四部機組的裝置容量達三百餘萬千瓦，名列世界第九位，在亞洲地區僅次於日本。據臺電統計，核能發電的總成本較經濟，每度只佔燃煤的三分之一、燃油的四分之一，因此離峰用電時大多以核能發電為主，有時瞬間發電率高達總發電量的75.3％。

擬於民國七十四年竣工啟用的核能三廠。（台電提供）

國內核能電廠多建於海濱

由於核能發電須有大量冷卻水，而本省河川多狹短，水量不夠充沛，因此核能電廠均建於海邊。

核能電廠的興建，不但能提供更充裕的電力，同時也促使國內相關工業的技術提昇。不論是鋼鐵、土木、機械業，以及廠內的運作、維護人員，莫不藉建廠的過程邊做邊學，增進了技術，培養了人才。點滴累積的學習成果，可從核一至核三廠建廠工程倚賴外國顧問的程度遞減看出。

臺電原子動力處處長劉培鋆指出：「興建核能一廠時，從設計、施工到運轉、維護，所有工作都在外國顧問的指導下完成。幾年的經驗累積，到興建核三廠時，部分器材已可購自國內，由中船、中鋼、唐榮、台機等公司承包原來我國無法製造的特殊鋼板、鋼筋及零件。此外，原子爐廠房以外的土木工程設計，也由我國中興工程顧問社執行。還有就是最重要的運轉、維護工作，已由我國工程師全權控制。顧問只擔任事後驗核、分析及有問題時的處理。」

民國六十八年三月，美國賓州三哩島核能電廠運轉失調，輻射線大量外洩。核能電廠的安全性，一時成為各方關注的焦點。

行政院原子能委員會是我國監管核能安全最高單位，秘書長鄭振華認為，我國核能電廠絕不至發生三哩島事件。他說：「臺電所使用的反應爐機組，較美國三哩島電廠的進步、安全，均裝置了自動緊急防護設施，一旦原子爐內的核分裂反應失去控制，防護設施會自動發揮作用，阻止危險事件發生。」

整個核能電廠的運轉控制，都由「中央電腦控制室」負責，圖中操作人員正檢視各部門運轉情形。（台電提供）

防護措施精密，意外發生可能性少

鄭振華進一步解釋，我國核能電廠使用的反應爐屬於輕水型反應器，也就是以普通水為冷卻劑的機組。這種機組只有在爐內冷卻水流失，爐心熱度過高，造成原子爐及外包封體熔化破裂、失卻阻隔效果時，才可能造成輻射線外洩。

我國核能電廠的原子爐裝置有「核心緊急冷卻系統」，當反應爐的冷卻水流失時，緊急系統會自動向爐心灌水或噴水，使爐心冷卻，並阻止反應爐內繼續進行核分裂反應。這是目前國際間最進步的安全設施，不會發生像「三哩島事件」那樣因人為疏忽、控制失當而造成的輻射線外洩。

在正常運轉情況下，臺電的核能電廠也有層層設備以防輻射線外洩。六層防護設施由內而外依次是：陶瓷性燃料丸、燃料護套、反應器壓力槽、包封圍阻體、反應器廠房及廠區管制區城。這些屏障全由高密度物質構成，爐心核分裂產生的輻射線，經過這六層阻隔，散放至外界的可能微乎其微。

核能電廠員工工作一天後，均經偵測器測驗身上的輻射劑量，一方面保障員工健康，一方面防止將輻射帶出影響其家人親友的健康。（台電提供）

運作人員素質高

核能電廠的操作運轉工程師，也是千挑百選出來的，鄭振華說：「必須具備大學以上程度，有三年火力發電廠實務工作經驗，受過核能發電一年以上訓練，才具有考試資格。考試內容除筆試外，還有核能電廠模擬室操作及現場操作，領有核能發電廠運轉工程師執照後始可參加工作。並每兩年須復核一次，以提高操作員的警覺性，不致因疏忽而造成不可挽救的災禍。」

臺電還在核能電廠附近安置近二百個輻射偵檢站，分每日、每週、每月取樣檢驗附近空氣、土壤、水質及海洋的輻射劑量，及生態變化情形，一旦發現輻射劑量超過法定容許量，立即予以改善。

原子爐外有一層「包封圍阻體」建築，由二吋厚的鋼板和近四呎厚的混凝土築成，能進一步阻止輻射外洩。圖中為已近完工的包封圍阻體，圖右為竣工後的外觀。（台電提供）

運轉五年，環境生態未有改變

一般人擔心核能電廠輻射外洩，除來自上述核分裂時所產生的輻射線外，還有就是廢棄物的處理。

核能發電廢棄物可大別為兩類：核燃料分裂後的產物，如鍶、銫與殘餘的鈾、鈽等元素；及運轉過程中，被輻射污染的氣體、冷卻水及固態物。前者為高放射性物質，這些殘餘元素可經處理轉用於製造核子武器；國際原子能總署為避免野心家圖謀不軌，均予嚴格監視、查核，不准任意運用。臺電核能電廠將用過的燃料置於廠內貯存池中，不向外運送、排放。

但貯存池的容量有限，總有「物滿為患」之時。目前，有些運轉時間較長、貯存物較多、面臨容量飽和的核電廠，正積極研究適當處理措施，以有效處理這些用過的燃料。

至於運轉過程中受污染的物質，大多是微強度的廢棄物料，對人體的影響甚微。臺電核能電廠將這些物質，依氣體、液體及固體三種型態分別處理。

氣體廢料以延長管路滯留法，或低溫活性碳吸附長期滯留系統，在廠內滯留相當時間，讓受污染氣體的輻射強度減至安全標準以下，才向外排放。

國立清華大學曾於核能一廠運轉前後，作過電廠附近環境生態輻射量的比較研究，發現輻射劑量的改變並不顯著。

核能電廠的輻射偵測站有各種檢驗設備，隨時監視電廠周圍環境的輻射量變化情形。（台電提供）

廢料處理程序符合國際標準

液體廢料則依放射性程度分別處理：放射性高者經濃縮、加水泥固化，密封在鋼桶中，與固體廢料一同處理。

低放射性液體大部分經處理後回收使用，僅餘放射性極微的，經處理並稀釋減低輻射強度，達排放安全標準時，才向外排放。

國際環境科學委員會臺灣分會，自民國六十四年起，對北部核能電廠附近的海域生態，做過長達七年的研究，環科會副主任委員洪楚璋教授指出：「我國核能電廠的運轉，對附近海域生態並無不良影響。但由於電廠排放的冷卻水尚存有發電的熱量，溫度比一般海水高，這種水溫的改變可能導致海邊養殖物與漁獲物的改變。」

至於固體廢料，均經脫水、壓縮，密封於鋼桶中，置於廠內貯存庫中貯放三年，等放射性減弱至可運輸的安全標準，才運往蘭嶼「國家待處理物料貯存場」，也就是習稱的「廢料處理場」。

檢驗員執行各項取樣與偵測工作。（台電提供）

蘭嶼貯存場堅固安全

廢料貯存於蘭嶼，曾引起各方的爭議，反對的理由大致為：破壞自然景觀，影響蘭嶼觀光資源，或可能危及蘭嶼居民生命安全。

鄭振華對選擇蘭嶼為貯存場有如下解釋：「廢料貯存場選定蘭嶼，是集合專家、學者的意見。早先我們曾考慮選在臺灣四周的無人島，以遠離人群。但由於無人島多半天災、地變頻仍，地質不穩固，廢料容易流失而危及公海安全；且無人島大多面積太小，無法大規模興工，以滿足貯存的需要。幾經權衡，才選定蘭嶼島北端。當地方圓五公里內人跡罕至，且與土著居住的部落間有山相隔，產生自然阻隔的效果。」

貯存場內的貯存溝，壁厚卅五公分，以加強鋼筋混凝土建造，是目前最可靠的埋貯法。原子能委員會於貯存場附近，設置了廿個偵測站，隨時偵測輻射狀況，若有異狀，立採適當防護措施，以確保安全。

臺電原子動力處處長劉培鋆說：「沒有一個國家會在境內裝置危險設施，如果核能電廠充滿危險，政府必然不會允許建造。核能電廠是有潛在的危險性，但只要我們用心防護，危險性幾乎可減至零。事實上，臺電核能廠的安全措施在國際間是數一數二的。」

將來國內的用電量必將不斷增加，現有的發電量總有短絀不足之時，核能電廠既有乾淨、安全、效益高及成本低等種種優點，發展核能發電為勢之所趨，臺電也將繼續興建核能電廠。但為了不重蹈當年過分仰賴火力發電，造成「能源危機」時的恐慌，臺電將採「能源多元化」的原則，兼顧水力、火力與核能發電的均衡發展。

檢驗水中的輻射量。（台電提供）

檢驗員執行各項取樣與偵測工作。（台電提供）

台電將核能電廠發電後的廢料壓縮裝桶，運往蘭嶼貯存場，埋藏於堅實的壕溝中。圖為蘭嶼貯存場外觀。（台電提供）