在核能議題中,除了反應爐本身的安全性,核廢料的議題也為各界所關切。尤其近40年來,全球每年有數百座核子反應爐維持運轉,合計一年提供至少2兆度的電力,滿足人類近10%的電力需求;卻也因此產生相應數量的核廢料,為地球造成負擔。
根據國際原子能總署(IAEA)估計,自第一座核電廠投入運作至2022年,全球已產生39.2萬噸廢棄核燃料重金屬。其中,估計90%的體積屬於低階放射性的廢棄物。至於高放射性固體廢棄物總存放量約為2.9萬立方公尺,以分散暫存於各國核電廠周邊為大宗。若把全球的高階核廢料集合起來,體積已相當於一座占地一個足球場的3公尺高建築。
▍燃料棒96%成分 其實可以再利用
至於台灣,根據核能安全委員會截至24年12月的統計,三座核電廠合計共貯存了逾11.3萬桶低階核廢料,還有自1996年後停止接收放射性廢棄物的蘭嶼貯存場也存了逾10萬桶。至於使用過的核子燃料,也就是所謂的高階核廢,總計也達2.1萬束。
日前受台灣氣候行動網絡研究中心與綠色公民行動聯盟邀請、專長於全球核電與安全分析的學者M.V.拉瑪納(M.V. Ramana)出席論壇時便指出,有些人主張核電是低碳排放的,不過台灣社會也應考量,核電會產生影響萬年的放射性廢棄物,必須權衡「想要哪種汙染物」?
針對廢料問題,首先必須要釐清的是,使用過的核子燃料,不完全是「廢料」。其實為了達到分裂反應的最高效率,經使用而汰換的核子燃料棒,其中仍有96%的成分可以再利用。核能科技協進會顧問廖識鴻指出,使用過的核燃料棒中,成分包括95%為未燃燒的鈾,另有1%為中子反應過程產生的鈽、不到1%為具高放射性的次錒元素;至於完全無用、必須廢棄的物料,其實僅占約4%。
事實上,使用過的核子燃料再處理技術並不新穎,除了第一批核電大國美、法之外,連印度都在1970年代便已掌握核子燃料再處理技術。只是隨著80年代進入全球核工衰退期,低成本的化石燃料成為能源主流,加上再處理過程中將產生核武重要元素鈽,國際間對核武擴散的疑慮,讓相關技術開發的腳步隨之停滯。
▍全球掀起返核潮 核廢料處理仍存爭議
如今隨著循環經濟概念崛起,再加上第四代反應爐的技術競賽正如火如荼在國際間展開,「返核」風潮興起。根據國際市場調查機構預估,2024年至2031年間,全球放射性廢棄物管理市場將以3%的複合年增率大幅擴張,讓核廢料處理又成了當前全球核能產業研發的熱門議題。大致可以分為以下方向:
第一,讓核燃料在反應後的廢棄物降至最低,無須再處理。例如在第四代核子反應爐技術中,美國 Kairos Power 及 Terra Power 等公司,利用熔鹽或液態金屬作為冷卻劑的快中子反應爐,就可以直接透過添加或滋生鈽同位素,達到不須替換燃料棒的效果。
第二,讓汰換後燃料棒其中的可利用成分,發揮最高價值。也就是將燃料棒中的鈽及鈾,經過再處理回收,重新製成混合氧化物核子燃料(MOX fuel,Mixed oxide fuel),可直接用於改良後的第二及第三代輕水式反應爐。甚至是燃料棒中放射性最高的次錒元素,也可再應用於醫學領域,例如X光、核磁共振、鈷60等放射性檢測診斷及治療所需的同位素,原本也就來自核子反應爐。
這項技術在法國從1972年就已經商業化,日本後來也開始加入。而這兩大方向,目的都是讓核子燃料的應用成為封閉式零廢棄循環,可以想見的是至少目前興建中的核電廠,核廢料可望因此大幅減少。甚至連初設核電廠的新興國家,也可望透過國際合作得到解方。
業內人士指出,目前包括法國核電龍頭Orano在內的多家核燃料公司,已經在規畫核燃料整體解決方案——亦即除了出口燃料棒給外國核電廠,也提供使用過的燃料棒回收服務,讓高階核廢料處理不再成為是否應該設置核電廠的考量。
不可否認,再處理技術的成本仍然偏高,因此多數國家目前仍舊將地質掩埋廢棄列為核廢料的最終處置方案。但因為現今各核電廠的高階核廢料,最多只到第二階段的乾式貯存狀態,需要再存放數十年才能掩埋。再加上民意溝通不易,除了已選定場址的芬蘭,多數國家雖然持續進行選址作業,也仍繼續觀望技術的發展。
和碩董事長童子賢就對核能相關技術的發展相當樂觀。他舉例,現在把手機丟到水裡,都還能繼續運作,但這件事在10年前是做不到的,「材料科學和工程技術,只要有市場、有誘因,就會很快有所突破。」
根據法國Orano集團的財務報告,在2023年的核燃料再處理業務,營收和獲利分別有21%、54%的年增率,並看好該項業務的成長前景。美國自然不會坐視,位在華府的新世代核電公司Curio,2025年2月也宣布將與核電廠合作部署使用過核燃料再處理技術,推動核燃料的回收,並提高核子材料的再利用率。顯示在需求驅動下,除了新世代反應爐技術,核後端市場也開始成為兵家必爭之地。
▍找出安全解方 技術成關鍵課題
至於台灣的核廢料處理,與其直接相關的法律有二:《放射性物料管理法》,用來規範整體核能物質安全;《低放射性廢棄物最終處置設施場址設置條例》規範低階核廢料場址選定程序。但是最敏感的高放射性廢棄物,因地質條件嚴苛,缺乏法源,地質調查工作屢遭地方抗爭無法辦理,社會難取得共識,因此難以選定最終處置場址。
目前台電對高放射性廢棄物的處理進度,核一廠自2024年開始逐步將燃料束移出燃料池,進行第二階段的乾式貯存。而核二廠更是由於政治因素,室外乾貯計畫工程直到2024年12月31日才正式動工,預計於2027年啟用。
無論台灣未來要繼續走向非核家園,關閉所有核電廠;或是暫停非核政策腳步,讓現有核電廠延役;甚至決定跟隨國際「返核」潮流,引進新世代核電技術,這些既成的核廢料究竟該何去何從?是否考慮境外處理?都將是政府不可迴避的嚴肅課題。
作者:陳雅潔(本文獲授權轉載自財訊雙週刊)