院士核四觀點的科學解析

作者/林基興(任職行政院科技會報)

今年4月27日,中研院發布「對核四問題的看法與建議」院士連署書,關懷國事很可佩。本文分析其中誤解處。

日本的地震與海嘯波及我國

院士說,美國自然資源保護委員會「已點名全球位於極高震災風險區的核反應爐有12座,其中有6座在臺灣。」

地理地質適合建核電廠否?這是很專業的問題,以美國自然資源保護委員會反核有名的立場,說詞可信度多高?其實,為了核四地質等安全,我國已經花費甚多,若該廠地不適合,我國不會自找麻煩;例如,1965~1992年間, 國際原子能總署、美國貝泰(Bechtel)工程顧問公司等不同機構7次地質調查,均確認附近屬緻密堅硬岩盤;1994年,中華民國地質學會證實枋腳斷層至少5萬年來無活動跡象。2001~2004年間,中大地科院、國家地震中心再確認耐震安全餘裕。2010年,中央地質調查所研究顯示,核四廠半徑35公里附近區域並無任何活動斷層。2011年,國科會研究顯示,西太平洋海嘯對核一、二、四廠造成的最大海嘯高度,均遠低於此三核電廠高程;大海嘯多半源自與海岸線平行板塊大斷層錯動(例如福島的情況),而我國東部琉球海溝與東海岸並非平行,因此我國不可能發生如福島那種規模的海嘯。今年4月28日,中國工程師學會聲明,臺灣因地理與地質,並不會發生像日本福島的地震海嘯。

英國皇家科學院院士史畢格哈特(Spiegelhalter)為劍橋大學的「民眾理解風險」教授,福島事故後,他告訴媒體,願意住在核能電廠旁邊,因相較於地震海嘯的巨大摧殘與傷害(兩萬人死亡與失蹤),他不認為福島核能電廠釋放輻射是個「災難」,其威脅有限,而且能夠相當地量化其風險。

今年5月,某核能專家的院士指出,如何調配符合國情、兼顧環保、提供穩定可靠的電力,需要專家的評估,尤其具國際驗證的電廠經驗者,才有資格評斷電廠的安全可靠度,旁人不要憑「感覺」判定電廠安全與否,嚇唬別人,也嚇唬自己。

核電的使用向來備受爭議嗎?

院士說,核電的使用向來備受爭議。其實,幾乎任何議題均有人反對,就說「爭議不斷」,公平嗎?就像美國國家科學院報告所說,即使抽菸致癌的證據如山,還是有人反對致癌說詞;即使到今天,美國人有組織宣稱「地球是平的」;均可稱爭議不斷嗎?

對於核四,院士建議尋求公投共識後,再決定是否續建及運轉。2009年,英國民調核電,約半數英人答說「我對核能不夠瞭解,不足以表達意見」;為何英人這般「謙虛」?我國多少人瞭解核能而足以表達意見呢?否則,民調可當國家能源政策依據嗎?各院士專業研發產品,也要問民意而決定是否存廢?愛因斯坦相對論提出時知音寥寥,學界也沒用公投定奪其對錯。

37年前,臺北市長林洋港籌建翡翠水庫而捱罵「太危險了,若水庫被炸就淹死多少人」,若他屈從反對者,哪來今日的順暢供水?社會需要高瞻遠矚的領袖,參酌專家意見,引導社會進步;今天社會人多口雜(「十個經濟學家十一種意見」),討好民意往往弄得「父子騎驢」的窘境。

核四工程不統包就不對嗎?

院士說:「核四廠興建工程並非採取統包方式,而是分由多家廠商合作興建,工程介面複雜,一旦有緊急事故,可能無法即刻統籌因應。」

國際先進產品本來就會採用不同高科技廠商所擅長生產的系統做整合,核四廠雖然各個部分分別有負責的廠商,但同樣有統包商負責整合。現代科技的生產結構重視專業分工:現代科技的生產結構,任何一項產品絕對不可能是由單一廠商獨立完成。核四主要設備的核能蒸汽供應系統由奇異公司負責提供,汽輪發電機系統由三菱公司提供,核能廢料處理系統由日立公司提供,各依專業分工負責執行。某核能專家院士指出,拼裝不是問題,要看怎麼拼裝、管理、控制、設計好系統,以及是否能透過系統的自動控制減少人為的操作不當。反而,拒絕拼裝的公司,諸如AT&T(以前的電信巨人)、TWA(以前的航空大將)、Wang(王安電腦),因為產品不夠兼容(compatible),不具競爭力,逐漸式微,甚至消失。

其實舉世重大工程包括核能,統包多為業主自身經驗不足或在新興國家,臺灣當時已有三廠六機組經驗,且選擇及要價等種種考量,決定分由多家廠商合作,正是表現臺灣的實力和自信。我國工程師累積經驗而主導,遠勝於一些國家只能找統包商而被吃得死死的。我國比韓國早發展核電,但韓國今天已可統包設計等整廠輸出,而我國呢?反核者不知進步,而輕視自己工程師。

民眾深切體會核電災害的嚴重性?

院士說:「1979年美國三哩島核災、1986年蘇聯車諾比核災,與2011年日本福島核災後,民眾深切體會核電災害的嚴重性。」其實,此三事件並不嚴重,若和其他能源事故相比,則更明顯。

三哩島事故
三哩島事故肇因是人為操作錯誤與機械故障,造成核電廠部分燃料棒因缺水無法冷卻,導致燃料金屬護套熔裂。反核者只知散播錯誤資訊,例如,2000 年,《民進黨立院黨團環境政策小組廢止核四評估》提到,三浬島事故後,周圍居民肺癌、白血病、總體癌症發生率,都隨所受輻射劑量之增加而增加。《新黨反核四白皮書》引述反核的臺大化工施教授說,三浬島事故造成孕婦生畸形嬰兒、嬰兒死亡率突增(賓州40%、紐約北部52%)。

事實呢?該事件釋出輻射劑量約0.01毫西弗,而一次胸部X光照射約6 毫西弗,天然背景為1~1.25 毫西弗。美國國家科學院等的深具公信力報告均指出,釋出的輻射劑量對人與環境的劑量均可忽略。事實上,美國賓州(包括三浬島核能電廠所在地)因為氡氣含量高,三浬島核能電廠所在地居民,平日受到氡氣的輻射劑量大於該核能電廠事件釋出的量。美國三浬島事件並沒導致任一人傷亡或生病,但媒體卻一再把該事件說成大災難,恐慌連連。

人們從錯誤中學習,核能界在三浬島事件後,即在加州成立核子安全分析中心(NSAC),也在喬治亞州創立美國核能運轉協會(INPO)。「總統委員會」提出報告,核管會也有獨立報告《從三浬島事件學到的教訓》。核管會從事件分析中提出改善意見,立即在每個核能電廠執行。可說從三浬島事件學到的教訓徹底改變整個核能產業。例如,自三哩島核能事故發生以來幾十年,美式核電廠沒再發生類似嚴重核能事故。

車諾比事故
車諾比事故主因是蘇聯設計錯誤,例如,緩和劑使用石墨,但它像煤炭容易燃燒,而釋放大量火焰與煙霧,夾帶放射性物質擴散飛揚。(西方美式則使用濃縮成3%鈾–235,以水當緩和劑。)車諾比反應器危險,為何蘇聯要建造?車諾比反應器志在產生鈽(製造核彈用),也產生電力。該款反應器適合製造鈽,因為鈽的產量和「鈾–235 與鈾–238 比值」成反比,則可大量產生鈽;其次,為維護「武器級」鈽燃料濃度,在反應器中不要超過30 天,而車諾比反應器就配合此目的。西方反應器的燃料放在容器中,需要1 個月時間關掉反應器、開啟反應器、抽換燃料。因此,西方反應器不適合生產武器級鈽。另外,為了抽換燃料,需要相當的空間和操作,因此,像美式反應器安置在圍阻體中,就空間狹窄而又很不適合操作,所以,車諾比就無美式圍阻體的安全保護。

搶救的消防隊員遭受很高的輻射劑量,主要來自放射性物質附著在他們身上,也受到高熱與化學燙傷;最嚴重效應來自皮膚上的貝他射線,但如果他們穿了防護衣就可防止。事實上,當初若他們注意到移除身體暴露部位皮膚的黏附(放射性)物質,傷害大可減低。

車諾比事件顯示美式反應器為正確的設計(幾乎所有蘇聯集團以外的核能電廠均用美式設計)。西方協助改善蘇式設計後,至今均無類似事故發生。

福島事故
日本東北外海規模9強震並引發強大海嘯,沖毀福島第一核電廠輸配電系統,造成廠源喪失,後來備用直流電耗盡,喪失所有餘熱移除功能,導致氫爆與放射性物質釋放。日本福島核電廠設計沒有周詳考慮到當地的地震海嘯歷史紀錄,例如,福島核電廠可承受規模8.2地震,雖然此次地震規模9.0,但在其安全餘裕內;至於海嘯,則設計為5.7公尺,但此次海嘯高達14公尺。此兩紀錄在公元869年即已有。

其實,當初日本若在反應器缺水時,不要顧慮存留反應爐後續使用,儘快打入海水,福島事故就不會發生。福島事故顯示,核電業不但沒比其他產業或能源事故嚴重,甚至更安全。龐大天災(2萬人死亡和失蹤、多處大火),福島電廠(近40歲)承受著超過其設計基準的衝擊,發生事故,卻沒有造成任何人因輻射而亡。但是,全球每年2~4輻射死亡案例,肇因於醫療或產業設備,和核能電廠無關;然而媒體或民眾「根本」不在乎。在同一週,有30位煤礦工人死亡;2012年1月,日本北部大雪,因鏟雪事故死亡即50人;但社會均視若無睹。

2013年,世界衛生組織報告《健康風險評估:2011年東日本大地震與海嘯後的核子事故》總結,不論日本或外界,目前結果顯示,可歸因於福島輻射的人類疾病發生率增加,可能一直低於可偵測值。除了福島縣的最受影響區外,預估各地因福島輻射的癌症風險,均遠低於基準的通常變動值。

院士把三哩島、車諾比、福島三核電事故並列,好像核電業不會改進。其實,三事故後,科學家找出原因,據以改善,不會重複類似事故,這正是人類文明進步的動力。例如,三哩島事故機組旁的另一機組,不但繼續運轉,還延役20年。美國運轉機組現有100部,其中73部已獲准延役至60年。今天的核工界已把安全提高到相當高層次,美、英、法、日、韓持續發展,連沙烏地阿拉伯等中東產油國,也知其油氣即將耗盡而發展核能,但臺灣反核者只知恐慌,卻要我國廢核。

核四廠讓全國人民信服的數據分析?

院士說,核四沒有讓全國人民信服的數據分析。但核四廠依據美國核能管制委員會規定,並經認證的安全度風險評估(PRA)方法評估,其安全測試紀錄與安全報告數十萬言巨冊。測試結果為爐心融毀頻率(CDF)是每百萬年7.93次,早期大量(輻射)外釋頻率(LERF)是每百萬年0.57次。

這些測試過程與結論均為專業(充滿工程剖圖與數據等),隔行如隔山,民眾哪有興趣瞭解或閱讀?院士看過這些資料嗎?院士憑什麼斷言「未有讓全國人民信服的數據分析」?哪一件工程個案是「全國人民信服」的?怎樣定義「全國人民」和「信服」?需要訂定具有「工程」背景者之類資格?或任何人均一人一票決定?但院士接著又說「因此核四廠之續建及商轉與否,迄今爭議不斷」,核四爭議不斷和數據分析可說沒什關係, 倒是和不解核能科技有關, 有些則只因意識形態的堅持,例如,2000年,民進黨執政而再評估核四,會議委員之一為臺北縣長蘇貞昌,多次會議缺席大半,但是最後結論時,蘇貞昌說反對到底(一路走來,始終如一);既然如此,何必再評估?另外,有些如清大李敏教授所言:「對核能有意見的人永遠可以說核四不安全,因為他們對安全的認知是主觀的」。

大臺北人口密集之首都地區,並且緊臨翡翠水庫?

院士說:「大臺北人口密集之首都地區,並且緊臨翡翠水庫」。在美國,紐約州印第安點(Indian Point)核電廠,距大紐約一千萬人口不到五十公里,其冷却水來自哈德遜河,正是紐約人的飲用水。美國人可曾因而寢食難安?

至於說「萬一天災釀成核電廠事故,或因人為疏失發生輻射外洩,將是萬年不復的末日浩劫」,其實,核四廠事故的天然和人為因素,已經量化納入正式風險評估中,最後機率不是「萬一」,而是低於每百萬年一次。另外褔島事故後,電廠全黑(喪失所有電源)造成的不確定性,相關反應器降壓和灌水的能力已補正,例如,美國發展出的多元及彈性應變策略(FLEX)導則和聯邦法規10CFR50.44ii,或是臺灣發展出的斷然處置措施。經過三哩島和福島的教訓,用多重裝置將反應器洩壓灌水冷却,其輻射污染外洩的可能性趨近零。「萬一」並非負責任的說法。院士不提「讓全國人民信服的數據分析」,輕率用「萬一」假設情况,指責「將是不可承受之罪」,又說那是核四爭議之因,只是順著反核民眾說辭,缺乏科學根據。

我國缺乏決心努力發展替代能源嗎?

院士說我國缺乏決心努力發展替代能源,又說:「在全國大量減碳的過程中,同時廢核。」

2011年,德國「過渡能源」(Energiewende)政策要求淘汰核能與燃煤,代之以太陽能與風能。其如意算盤是,目前德國能源將近四分之一為再生能源,2050年提升到八成,就可將二氧化碳排放量減少到1990年時的5%。但是太陽能與風能不穩定,一遇到缺風或日照不足時,即需找到備用能源,亦即要有可隨時啟動和關掉的能源。因天燃氣貴也倚賴外國,只好器重煤,而且一直燃燒以備不時之需。當前的德國雖有工業化國家中最多的風機與太陽能板,但其燃燒的褐煤(最糟的能源)也是工業化國家中最多。要減少全球暖化,同時需佐以「碳捕獲與封存」,但是德國人又反對碳捕獲與封存(就如反對核電)。

因為強調再生能源,德國電費大漲和停電(2011年超過3分鐘停電計20萬次)。2013年德國住宅電價約為我國的4倍,其貧戶(能源支出超過所得一成)數已由2008年13.8%增至2011年17%(約為690萬戶);為解決再生能源高比例影響電網穩定,德國投入巨資(200億歐元)更新電網,但受民眾抗爭而建置進度嚴重落後。

2012年,美國的發電量中,再生能源的比例5.33%(水力6.75%);日本則為1.6%(水力8.4%)。以美日的強大研發能力,為何還弄不出優質的「太陽能與風能」再生能源?英法等其他強國亦然。

對於我國,再生能源(主要是太陽能與風能)缺點為,屬間歇性電源而不穩定、土地可用面積有限、近期內成本仍昂貴。我國風力發電年利用率陸域28%、離岸38%,太陽光電14%;無法作為基載電力。電力輸出不穩定,易對既有電網造成衝擊,再生能源電力占比逾20%時,須克服系統供電穩定問題。我國發展太陽能很有限,例如,一旦設置,其設置土地即至少20年無法他用,若廣泛設置會影響糧食安全、生態等;佔地大,例如若其發電量占30%時,須地77290公頃;發電成本偏高,例如,太陽光電每度4.9 至7.2 元,若大量使用對產業用電及民生用電都是沈重負擔;國內部分陽光充沛地區併網饋線容量已滿。在風能方面,民眾抗爭風機噪音、距離民宅過近、炫光等,致無法施工。我國為島嶼獨立電網,不像德國有外國電力可支援。反核者對上述國情有何貢獻嗎?

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