核一廠用過核燃料的乾式貯存

 文．編輯室

       核一廠興建於民國67年，是我國最早的核電廠，因此累積的用過核燃料數量最多，由於設計的用過核燃料水池容量有限，因此，參照核能先進國家的作法，台電公司計畫在核一廠區內興建乾式貯存設施，以使核一廠能持續安全運轉。至於為何需要興建乾式貯存設施的相關議題，以下詳加說明。首先來談用過核燃料的處置方式：

 如何處置用過核燃料？

        核燃料在核電廠的反應爐內經過分裂反應發電之後，退出反應爐就是用過核燃料。我國用過核燃料的營運流程分為3個階段：

1. 近程—放在核電廠內的用過核燃料池內，等待熱度降低、輻射減弱；
2. 中程—在核電廠內的乾式貯存設施繼續降溫、減少輻射；或是送往國外進行再處理，回收可再利用的核物料之後，剩餘的萃取殘渣物，再以玻璃固化；

3. 長程—設置最終處置設施，進行最終處置。

        用過核燃料只要妥善處置，不會對人體健康造成傷害。 

 一、水池冷卻

        剛從反應爐中移出來的用過核燃料，溫度還很高，必須放進用過燃料水池中以循環冷卻水冷卻，同時等待它的放射性日漸衰減。

二、乾式中期貯存

        用過核燃料退出反應爐，在用過燃料池內經過充分冷卻之後，因為熱度降低，如果不經過再處理，就可以移到乾式貯存設施。以核一廠為例，用過核燃料每束的熱量小於125瓦，因此放在乾式貯存設施內經由空氣的自然對流，就可以有效降溫。乾式貯存是運用自然對流的方式，常溫空氣經由混凝土護箱底部的進氣口流入，空氣變熱後上升，再由混凝土護箱頂部的出氣口自動排出。即使發生停電也不必擔心冷卻的問題。

核一廠乾式貯存設施示意圖

        世界核能先進國家的乾式貯存設施已有20年以上的安全使用經驗，這類設施能有效防止過熱或輻射外洩等意外事故的發生。         

        截至2013年12月為止，全世界的乾式貯存設施共有123座，分布於歐洲、美洲、亞洲及非洲共22個國家；其中美國的乾式貯存設施已有69座，德國16座、加拿大有7座。

三、再處理
        用過核燃料中含有鈾（96％）及鈽（1％），都是珍貴的有用資源，可以經過再處理的程序回收再利用，最後剩餘的廢棄物只有3％左右，需要最終處置的廢棄物體積與數量將會大幅減少。我國未來將會適時評估用過核燃料再處理的可能性。
 

四、最終處置
        將用過核燃料經過極嚴密的包封之後，直接埋在地表下數百公尺深的地層之中，使它們與人類的生活環境相隔絕。
        目前加拿大、芬蘭、瑞典、西班牙等國家已經採用最終處置的策略。瑞典也已經選定佛斯馬克為最終處置場址，並於2011年3月申請建造執照，預定於2025年完工啟用。
        芬蘭則選定在歐基盧歐圖建造最終處置設施，2012年提出建造申請，預計2020年開始進行最終處置。

核一廠用過核燃料乾式貯存設施

        目前台電公司推動的核一廠乾式貯存設施位於核一廠廠區內西南方的空地（約0.45公頃），興建完成後，可供核一廠運轉40年（至民國107年）的需要。本計畫預定裝置30組混凝土護箱，用來貯存1,680束用過核燃料（每組護箱容量56束）。

        核一廠乾式貯存設施設計採更保守更安全的廠界劑量限值0.05毫西弗，是國內及美國法規劑量限值0.25毫西弗的1/5 。

        對於用過核燃料完整性的檢驗，除依據法規要求進行運轉紀錄的審視確認外，更進一步進行抽樣啜吸檢驗加以驗證。同時24小時監控乾式貯存場區的輻射劑量、溫度、邊坡穩定與保安管制。

        核一廠的用過核燃料乾式貯存設施目前正向新北市府申請核發水土保持計畫完工證明書，之後才能進一步進行熱測試，以取得使用執照。 

美國 Vogtle 核電廠──混凝土護箱實景（HI-STORM 100 乾式貯存設施）

美國 Connecticut Yankee 核電廠──混凝土護箱實景（NAC-UMS 乾式貯存設施）

 

 

乾式貯存設施安全嗎?

        核一廠的乾貯設施是以密封鋼筒包覆，同時外加水泥屏蔽，如同室內處置；事實上，過多的障蔽反而不利空氣對流散熱，國外也多是採用露天存放。 

        值得一提的是，密封鋼筒使用的材質為304L不銹鋼，經過美國金屬協會測試證明，不易腐蝕；而且乾貯期間的密封鋼筒溫度高於環境溫度（約70℃），會產生空氣自然對流，鹽分不易潮解，不易有氯離子腐蝕現象。過程中並有完整監測計畫，不會造成放射性物質外洩。

        目前美國已有3個核電廠的乾貯設施經過美國核能管制委員會（NRC）核定共可使用60年。核一廠用過核燃料乾貯設施的貯存護箱設計使用年限訂為50年。未來原能會若核發核一廠乾貯設施運轉執照，執照期限最長為40年，比設計使用年限50年更為保守。且要求台電公司每10年都應執行安全評估，安全管制作業遠比美國還嚴格，民眾可以放心。

核一乾貯設施不會成為最終處置場

        至於民眾最關心的核一廠乾貯設施會不會成為最終處置場？依據環保署環境影響評估審查委員會第170次會議決議，「開會單位應依承諾用過核燃料應於本計畫設施使用40年後移出，且本中期貯存設施不得轉作最終處置場所」。

        原能會對於用過核燃料乾式貯存設施運轉執照的有效期間，依據物管法施行細則27條規定，最長為40年，不會做為最終處置場。

        此外，台電公司依物管法提出用過核燃料最終處置計畫，處置場預定於2055年啟用。原能會已要求台電公司參照美國藍帶委員會建議，研究規劃未來乾式貯存設施執照到期的因應替代措施，於用過核燃料最終處置計畫第二階段「候選場址評選與核定階段」結束時，若無法依時程順利提出候選場址，則應參考美國藍帶委員會對美國能源部的建議方式，於2029年啟動集中式乾式貯存設施的場址選擇，以確保乾式貯存設施的用過核燃料可以移出，所以民眾可以安心乾貯設施不會成為最終處置場。

本文出自核能簡訊 149 期 2014.8