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議題背景：

在減碳的壓力下，各國在COP28提出各種減少化石燃料使用的能源選項，包含再生能源設置在2030年增加三倍、能源效率加倍，核能也是眾多討論與提案中的一個。此外，今年台灣的總統大選，候選人們也都提出對台灣核能未來的規劃。然而，距離2050淨零排放的目標僅剩27年的時間，當前受到關注的小型核能反應爐（SMR）與核融合技術，有可能發展到成為商業化的技術嗎？台灣科技媒體中心邀請專家提供觀點。

專家怎麼說？

2024年1月2日
國立中正大學物理系教授 曲宏宇

Q. 2022年與2023年都曾有新聞提及核融合技術取得新進展，然而，無論是雷射點火或是電漿拘束式的核融合技術，目前都仍極具實驗性質，距離商業化有很大的距離。目前技術上哪一種比較有機會先達到可以發電的目標？台灣主要研究的是哪一類型的核融合技術？您認為在2050年前，核融合技術有可能有更靠近商業化發電的進展嗎？原因是什麼？

雷射點火及磁約束核融合方式都有可能成功，但離商轉發電尚有一段不短的距離，各具有不同實驗困難。目前這兩種技術在國科會的支持下都有開啟基礎的研究，但也都是在剛起步的階段。今日的核融合技術與二十年前的技術已有相當多的推進，相同的，相信在二十年後，核融合技術肯定會比現在更接近商轉的階段。世界上不同的國家中，在政府支持的大型核融合研究站，大學級的核融合相關研究，私人公司出資以商轉為目的的核融合設施都在往提升約束時間，電漿溫度等做努力，像是機器學習介入控制以及超導線圈的使用都是目前科技引進的提升項目。

利益聲明：我研究電漿技術，並參與國科會自然處的相關計畫。

2024年1月5日
清華大學工程與系統科學系特聘教授    葉宗洸

Q1. 國際上的核能倡議呼籲發展小型核能反應爐（SMR），以及核融合技術，然而這兩項技術目前在台灣與全球發展到什麼程度？建一個小型核能反應爐（SMR）需要什麼樣的技術？台灣有相應的技術與規範嗎？是否能夠跟上當前規劃的減碳時程？

台灣目前並沒有小型核能反應爐（SMR）的實體研究與開發計畫，所以也沒有相對應的建制規範與管制法規，但有包括清華大學與國家原子能科技研究院等研究團隊正在蒐集文獻資料，分析在台應用的可行性。此外，有數家國內企業已表達高度興趣，如台塑重工與台積電。以目前的進度來看，無法及時趕上政府規劃的減碳時程。

SMR基本上是傳統反應器的縮小版，因此建置SMR所必須具備的技術並不難，我國目前尚有相關人才可進行此一領域的研究開發工作，但必須從政府端取得充分支持與資源，方可進行。

全世界目前有多個國家正在發展SMR，包括美洲的美國、加拿大、阿根廷；歐洲的英國、法國、瑞典、捷克、俄羅斯，以及亞洲的日本、韓國、印度、中國。其中又以俄羅斯的浮動式反應器（KLT-40S）腳步最快，其發電功率為70 MW（關於MW的解釋，請參考能源名詞解釋1），可提供高機動性的電力；中國也有自製的SMR，屬於第四代高溫氣冷式反應器（HTR-PM），其發電功率為210MW，一號機已在2022年12月完成商轉倂網前測試。

此外，目前各國興建中的SMR機組共有四部，中國有兩部，ACP100（又稱玲瓏一號）及TMSR-LF1，發電功率分別為125MW及10MW。俄羅斯的機組（BREST-OD-300），發電功率為300MW，以及阿根廷的機組（CAREM），發電功率介於27至30MW之間。另有已取得使用執照的SMR，如韓國原子能研究中心（KAERI）設計、發電功率為100MW的機組（SMART）；已取得設計許可執照的SMR則有美國NuScale Power設計、單一模組發電功率為77MW的機組（NuScale）。

Q2. 2022年與2023年都曾有新聞提及核融合技術取得新進展，然而，無論是雷射點火或是電漿拘束式的核融合技術，目前都仍極具實驗性質，距離商業化有很大的距離。目前技術上哪一種比較有機會先達到可以發電的目標？台灣主要研究的是哪一類型的核融合技術？您認為在2050年前，核融合技術有可能有更靠近商業化發電的進展嗎？原因是什麼？

台灣目前並沒有具體且全面性的核融合研究與開發計畫，但有包括成功大學、清華大學與國家原子能科技研究院等研究團隊，正在蒐集資料與研究分析可行性。國內有私人企業宣稱已開發完成桌上型核融合反應器（人造太陽），並預計於2027年商轉發電，成果如何仍有待觀察。

國際間核融合研究機構多達134個，其中進行托卡馬克（Tokamak）類型研究的有74個、仿星器（Stellarator）類型研究的有13個、雷射約束類型研究的有9個，其他類型則有38個。最大型的核融合研究計畫是「國際熱核融合實驗反應器計畫（ITER）」，該計畫於2006年11月21日由歐盟、印度、日本、中國、俄羅斯、韓國和美國等七國與地區共同成立，計畫期程為30年，地點在法國的卡達拉舍，ITER的設計目標是讓50 MW的輸入功率，可以生產500 MW的核融合功率（Q值等於10），預計2025年開始進行實驗。

必須先釐清的是，核融合技術開發完成，不代表可立即進入發電應用的階段，因為包括熱流、材料、系統整合等項目，必須同步完成，才能發電應用。核融合技術要達到實用的發電目標，挑戰仍多，至少還需15至20年。我個人比較看好ITER計畫，因為該計畫資源較為充足、目標明確，目前依照規劃進度執行中，較可能最快達到發電目標。使用托卡馬克高溫電漿原理的核融合技術，也許有機會在2050年進入商轉發電。

Q3. 在台灣，使用核能會受到的質疑之一，是目前仍無法選擇出合適的核廢料貯存場址（無論是低階、乾式貯存或高階），您如何看這個問題？原因是什麼？

核電在台灣使用超過40年，既有的高階用過核燃料本就必須加以處理及處置。依照台電目前規畫，最終處置場將於2055年完工啟用，因此我認為2050年之前找到場址是必然的步驟。就算核電不續用，政府拋出一句「核廢問題無法解決」的政治語言，便可對現有用過核燃料置之不理嗎？ 

事實上，用過核燃料的處理與處置技術，只要參考國際作法，其實不難發現解方不只一種。首先，用過核燃料可以透過再處理技術，進一步減少其體積至原來的25%。而剩下的元素經過再加工後，可重製為新型燃料繼續用來發電。台電本欲在2015年將一部分用過核燃料送往法國進行再處理，後因立法院反對而作罷。

其次，乾式貯存技術也是選項之一。此技術具先天安全特性，可利用空氣自然對流冷卻用過核燃料，風險與成本極低，其優點是未來第四代核反應器技術發展成熟後，可把用過的核燃料充當其燃料。

另有一種長半衰期核種處理技術叫作核轉化，利用先進的「加速器驅動次臨界系統」將此類難以處理的核種轉化為短半衰期核種，甚至是不具放射性核種，過程中更可同步進行發電。

最後，若不想進行再處理或核轉化，亦可仿效芬蘭或瑞典的作法，建置最終處置場以同時進行用過核燃料與低階放射性廢棄物的地下永久封存。

我認為在台灣核廢處理一直都是政治性問題，不是技術性的問題，我國現行作法及未來規畫在國際上早已行之有年，即使不續用核電，執政者也應面對核廢在技術上有解的事實，在政策上落實核廢處置，而不是把無法處置作為反核正當性。

Q4. 現有核電廠的防災規劃，是否有新的技術進展？如果天災導致核種遷移，對人體的潛在風險是什麼？當面對像日本這樣的輻射風險時，我們能夠怎麼保護自己？

核電廠安全及停機後重啟均須經專業評估後，再做出理性判斷，過程中若出現意識形態的因素，就永遠不會有客觀的共識。事實上，我國核電機組在政治力介入之前的運轉績效，一直都是全世界排名前端的績優生，足與核能先進國家並列，更遠遠超越日本。

三一一日本東北大地震之後，福島電廠一至三號機的運轉時序紀錄顯示，在反應器急停之後，各機組的緊急爐心冷卻系統均正常運作。不幸的是，後來的海嘯侵襲導致了舉世震驚的核能事故。日本的科技一向先進，為什麼還是讓事故發生？日本專家批判東京電力公司從未考慮過核電廠可能發生長時間的交、直流電源喪失的問題，也批評日本核電廠從未有嚴重事故的教育訓練及處理手冊，而這正是日本過度自信的核安文化。

福島核能事故數年後，日本重新啟動了數部機組，核能專家對於未來的電廠運轉安全，擔心的並不是大規模地震可能造成的威脅，而是可能伴隨而來的海嘯對電源設施所造成的破壞。

有鑑於此，我國多年前自行發展了「斷然處置」措施，針對常規電源設施損壞的可能性，提出具體的因應作為。這項措施不僅已發表於國際學術期刊[1]，並且獲得國際沸水式反應器電力公司合作組織（BWR Owners’ Group）的正式函文認可與肯定。台電公司也要求三座核電廠，每年均須針對超越設計基準的事故，進行斷然處置措施演練的緊急應變與核安演習。

考量台灣不可能完全排除海嘯侵襲，現實上也不容許大規模人員疏散，當核電廠面臨機率微乎其微的超大型天然災害時，既有的安全防護設施若不足以因應的情況下，必須不計任何經濟代價，以額外建構的安全維護防線來應對。避免爐心熔毀及後續的放射性物質外洩，核電廠附近的居民因此不須進行疏散，這就是斷然處置措施的精神。

斷然處置措施啟動後，會立即使用機動式電源（電源車），搭配階段性洩壓（因此不會造成爐水快速且大量汽化）與及時注水（利用消防車或移動式抽水泵抽取任何可用水源），達到順利冷卻反應器爐心的目的。即使因為使用海水，導致電廠未來無法恢復運轉發電，也在所不惜。這將使我國的核電廠相較他國核電廠，更增一道安全防護的屏障。

結論是類似車諾比的事故不可能在台灣發生，因為反應器的設計不同；類似福島的事故也不會在台灣發生，因為安全強化作為完備。

天災不會直接導致核種遷移，只有發生事故的核電廠出現氫氣爆炸（如車諾比電廠）或汙染水外洩（如福島電廠）時，才會有放射型核種外釋的安全疑慮。防止放射性核種大量吸入是自保的首要工作，遠離輻射源是最有效的做法。此外，汙染水的過濾處理也是降低人員輻射暴露的必要作法。

以日本含氚廢水排放為例，據東電的說明，所有廢水排放前，會先經美國技術支援的「先進液體處理系統（ALPS）」（日稱「多核種除去設備」）過濾處理。此一系統搭配日方的既有技術，可將廢水中現有62種放射性核種的活度，過濾至遠低於排放限值。全數63種放射性核種中，唯獨氚完全無法透過該系統加以濾除，原因是氚以水的型態（HTO）存在，因此只能以稀釋的方式處理，將廢水中的氚活度控制在每公升1500貝克以下（此數值為日本氚水排海限值的1/40），排除其對生物體產生影響的可能性後，再進行排放。廢水開始排放後，東電及國際原子能總署（IAEA）都派員前往排放點海域進行海水取樣並進行分析，目前兩方的分析結果都顯示，所有樣品水中的氚活度皆低於每公升10貝克，符合日方本身及國際標準，不致對海洋環境造成影響。

補充與註釋：

[1]Wang, Te-Chuan, et. al. (2017). "The ultimate response guideline simulation and analysis using TRACE, MAAP5, and FRAPTRAN for the Chinshan Nuclear Power Plant." Annals of Nuclear Energy.