核電延役的兩大基本問題 美核安專家:業者敢面對嗎?

▲▼南韓慶尚北道慶州市月城核電廠22日發生2.3噸儲存水外洩事件。(圖/翻攝自韓國水電與核電公司官網)

▲南韓慶尚北道慶州市月城核電廠在今年(2024年)6月22日發生2.3噸儲存水外洩事件。(圖/翻攝自韓國水電與核電公司官網)

● 萊曼博士(Edwin Lyman)/憂思科學家聯盟核電安全主任/綠盟整理

關於核電廠延役安全的基本問題有兩個。首先,核電廠業者是否能夠確實,並且定期地檢查和維護所有經歷老化、劣化的零件,以在問題惡化成為隱患之前,及時發現。其二,對於無法修復或更換的零件,業者是否能確保,它們在核電廠延役期間內保持完整性和功能性?業者可否證明,這類零件在核電廠最終關閉時,它們仍然正常運作?在考慮更新核電廠運轉執照時,我們應該確實提問。

不過,在考慮核電廠是否延役時,還要提出許多問題。隨著長期累積的機組運轉經驗, 現今人們已然認識更多新型事故,或更為嚴重的事故。問題在於,當年核發運轉執照時,從未考慮過現今的新型事故,如此一來,核電廠是否真的安全無虞?業者能提供有關該核電廠的足夠資訊嗎?其次,長期運作出現一些未曾預料的事件,這也引發對核電廠基本安全的風險。

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此外,核電廠最初的執照是基於幾十年前,基於當時知識所理解的地震風險、洪水風險,以及其他自然災害風險。然而,隨著知識持續累積,現今更加理解地震風險和洪水風險。

再者,氣候變遷造成更嚴重的自然災害,增加颶風強度。美國最近所經歷颶風海倫,造成始料未及嚴重洪患。這些資訊演進,必然引發疑問,核電廠現今是否仍然安全?

最後,在過去幾十年中,關鍵基礎設施的恐攻風險或潛在威脅已然增加。例如:美國在2001年9月11日對世貿中心和五角大廈的攻擊。正如我們先前所述,核電廠所在之處可能會淪為戰區,正如在烏克蘭的札波羅熱核電廠的情況。而該等核電廠最初獲得執照和建造時,並非為承受軍事攻擊所設計。由於情況持續變化,讓核電廠的延役,便不盡合理,而核電廠所在之處更可能不再安全。

但不幸的是,美國核能管制機關在考慮延役許可時採取非常狹隘的觀點。他們並不考量我剛才所提,在外在情況不斷變化的所衍生的問題,而是僅關注核電廠的老化,並假設其他一切,一如既往。因此,在執照延長時確實需要考慮相關基本問題,而不僅僅專注於核電廠機齡。我們並不全然認同美國管制機構的做法。其他某些國家在考量核電延役時,會更全面地檢視問題,在這方面做得比美國好。

美國管制失敗案例:戴維斯貝西核電廠

美國有個著名案例,彰顯老化管理不善的後果。這是在俄亥俄州戴維斯貝西核電廠(Davis-Besse)所發生。 正如我先前所述,老化管理的目標是建立嚴密的檢查制度,以便在問題危及機組,造成嚴重事故之前,及早發現。

早在2002年就發現,戴維斯貝西核電廠反應爐容器頂部已形成約莫菠蘿大小的孔洞。 事實上,頂部只剩很薄一層金屬。若未及時發現,反應爐壓力容器很可能會破裂,繼而發生冷卻劑流失,引發爐心熔燬。由其他核電廠的運轉經驗顯示,這類問題之所以會出現,是多方面失誤所致。

核電延役的成本壓力

其他核電廠的運轉經驗強烈顯示潛在問題,而核電廠和管制機關卻忽視警訊。儘管潛在的問題相當嚴重,管制機關仍然出於經濟原因允許核電廠繼續營運。

造成問題的根本原因是經濟考量,因為核電廠業者關閉電廠之時,遂有責任購買替代電力,提供給原先用戶,所以能拖就拖,盡可能去延後昂貴的檢查和維修,延後購買替代電力。

▲▼綠色公民行動聯盟整理於2024年10月16日舉辦的講座「科學觀點看核能科技與風險—談核電延役與小型模組化反應爐(SMR)」,邀請憂思科學家聯盟(The Union of Concerned Scientists)核電安全主任埃德溫.萊曼博士(Edwin Lyman)進行線上演講。圖為:戴維斯貝西核電廠反應爐頂部的洞。(圖/綠色公民行動聯盟提供)

▲綠色公民行動聯盟邀請憂思科學家聯盟(The Union of Concerned Scientists)核電安全主任埃德溫.萊曼博士(Edwin Lyman)進行線上演講。圖為:戴維斯貝西核電廠反應爐頂部的洞。(圖/綠盟提供)

上圖這張著名的反應爐容器頂部孔洞的照片引發關注,因為隨著世界各地的反應爐老化,問題越發彰顯。隨著反應爐的老化,腐蝕會加劇,零件故障的發生率也將隨之增加。因此,隨著反應爐的老化,檢查應該更為頻繁和深入,並且應投入更多資金用於修復和更換老化和故障的零件。隨著電廠的老化,維持正常運行越具挑戰性,成本也越來越高。

但與此同時,核能產業在美國和許多其他國家面臨著日益增加的成本壓力。正如我之前提到,許多核電廠的運行成本已經非常高,尤其是考慮到風能和太陽能等再生能源成本的下降。因此,這給電力業者帶來沉重成本壓力,業者不願增加檢查頻率與維護費用,只想反其道而行。

這裡的危險在於,由於老化問題日益嚴重,類似戴維斯貝西核電廠的事故可能陸續出現,並增加事故發生的風險,而發現問題和修復前,可能已經造成潛在危害。因此,為確保核電延役的安全,管制機構必須確保這些財務壓力不會損及有效的安全檢查。

此外,即便財務壓力不會影響檢查的有效性,但是核電廠裡面,仍有不易檢查,無法檢查之事,只能從外觀,大致判斷機組零件是否正常,是否構成核電廠延役的風險,這種不確定性代表,核工業無法完全消除核電廠因老化而衍生風險。

反應爐壓力容器脆化

反應爐壓力容器是機組關鍵零件,這是一個鋼製容器,用於儲存核燃料。泵水進入反應爐爐心,並在容器內循環,最終將水轉化為蒸汽,驅動渦輪發電。所以反應爐壓力容器是保護核燃料的主要包覆層之一。

如我之前所提,老化的主要影響是鋼製反應爐容器的中子輻照,特別是連接容器各部分的焊縫。中子輻照會使容器隨著運轉而脆化,這是個嚴重問題。因為如果發生冷卻劑損失事故,緊急爐心冷卻系統會向反應爐容器注入冷水,而這些冷水可能會導致容器出現裂縫。在壓水式反應爐中,這種情況被稱為壓力沖擊,反應爐容器實際上可能會急劇破裂,導致一場難以控制的事故。

這裡的問題在於,這種老化現象不易預測,它非常複雜,尤其是因為反應爐容器由不同材料製成,並且受到不同程度的中子輻照。焊縫特性使得問題尤為棘手。因此很難準確預測老化情況,特別是在超過60年的使用年限。

經正常的分析方法發現,美國某些老舊反應爐在運轉期間,特別是在延役60年期間零件會脆化。為解決這個問題,核能管理委員會遂改變規則,並允許核工業者使用替代方法,證明反應爐運轉超過 40年的合理性。在我看來,目前此事是否安全,尚未可知,因為分析本身依賴於某些可能不必然有效的假設。

核電廠環境的變化

由於這些不斷變化的情況,尋求延役的機組可能會面臨與最初興建時截然不同的環境。例如:人口密度可能會增加。許多反應爐最初設置在美國鄉村地區,周圍人煙稀少,在40年後,既有機組卻位於人口密集地區。

核電廠是否足以因應潛在的自然災害,例如:洪災規模遠高出建廠之時的預期災害規模。再者,在福島核災後,分析美國每座核電廠,發現它們實際所面臨的洪災風險,遠比最初取得興建執照時的風險要高。不過核管會卻未要求核電廠就此升級防洪措施。為維護核安,在考量是否延役核電廠時,必須審慎評估這類機組,是否仍然位於最初合適興建的地點。

● 本文獲綠色公民行動聯盟授權。以上言論不代表本網立場,本網保有文字刪修權。

關鍵字: ESGSDGs核電綠電綠盟清潔能源核災SMR

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