核電是否屬於綠能,在全球並沒有一致的定義。(美聯社)
近來有許多產業界人士提倡改用類似芬蘭的OL3核電站、小型核電站、核電是綠能,這些都是刻意美化包裝的謊言,背後耗費的成本早就超過原先設計,並不能降低台灣的電價,更不能成為台灣永續經營的契機。
作為軍事研究者,對於核彈的原料(核廢料)當然非常關注,也由於為了台灣安全與永續經營,因此對於核電廠的安全更加關注。
一、OL3(ERP型)核電站:首先Olkiluoto核電站是芬蘭的三座核電站(二座沸水式BWR與一座EPR)之一,該工廠由Teollisuuden Voima(TVO)擁有和運營,位於芬蘭西部Eurajoki市波的尼亞灣岸邊的Olkiluoto島,由Teollisuuden Voima(TVO)擁有和運營,Olkiluoto是由兩個沸水反應爐(BWR)一號機、二號機和一個容量為1,600兆瓦的EPR型反應爐的三號機所組成。三號機組目前是歐洲最強大的核電站機組,也是全球第三大核電站機組。
三號機組的建設始於2005年。原定於2009年5月進行商業運營,因為工期延宕而於2023年5月1日開始,但又因為給水泵的問題而將其調試推遲,最近才修復完成恢復試運轉;原本主承包商阿海琺(Areva)以30億歐元的固定價格建造三號機,2012年12月,阿海琺估計建造反應爐的全部成本約為85億歐元,遠高於之前估計的64億歐元,TVO和阿海琺都通過國際仲裁法院向對方尋求賠償,2018年3月10日,法國報紙《世界報》宣佈阿海琺和TVO已達成協定,阿海琺將向其支付4.5億歐元的延誤和收入損失賠償金,TVO披露其總投資約為55億歐元。阿海琺累計虧損55億歐元。
因此,該專案的總成本估計為110億歐元;2013 年至 2017 年間,OL1 和 OL2 的年產量在 13,385 GWh 至 14,740 GWh 之間,容量係數在 87.2% 至 96% 之間,生產成本約為18歐元/兆瓦時。OL3預計每年將額外產生12,000-13,000 GWh。即使考慮到所有OL3建設延誤,所有三座工廠的運營生產成本(不包括投資和補貼)的長期目標為33歐元/兆瓦時,僅OL3反應爐的生產成本估計為49歐元/兆瓦時,OL3的發電成本遠遠高於OL1-2的沸水式反應爐,因此雖然芬蘭議會於2010年7月批准了在該地點建造第四個反應爐的原則決定,但在2015年6月TVO決定不申請Olkiluoto 4的施工許可證,就不知那些說OL3比較便宜的說法從何而來?
在Frank Bass 所撰寫發表在Institute for Energy Economics and Financial Analysis (IEEFA)的一篇研究報告指出:歐洲加壓反應爐:核電最新的昂貴和延遲失望(European Pressurized Reactors: Nuclear power’s latest costly and delayed disappointments)European Pressurized Reactors: Nuclear power’s latest costly and delayed disappointments | IEEFA裡面就有寫道:歐洲加壓反應爐(EPR)被吹捧為早期核電站設計的更安全的替代方案,但到目前為止,歐洲加壓反應爐(EPR)不但沒有反駁到傳統觀點,反而核電站的成本總是比估計的要高,建造時間也比承諾的要長,;另對文章內對於EPR 項目進行的審查表明,對於這些反應爐來說,不存在快速解決的辦法。已經建造或正在建造的四座EPR反應爐存在獨特的問題。Olikuoto的給水泵問題、Taishan的燃料棒問題、Hinkley Point的土方移動問題和Flamanville point的焊縫問題都表明存在需要大量時間和金錢才能解決的更大問題。
因此ERP型核電站雖然標榜安全,但由於技術還未完全成熟導致建造工期更長、費用更高、電費更不可能便宜三成,還有核廢料仍然無解,完全不能作為恢復核電的藉口。
二、小型核電站(Small Modular Reactor, SMR):因為有微軟創辦人比爾蓋茲投資而聞名,台灣現存還在運作的核三廠有兩部機組,每個機組的發電量大約為 950MW,小型核電站發電量通常在 20~300 MW,希望能用比較低的臨界溫度、較低的功率、也就是較低的發電量來換取安全係數,反應爐就不會一口氣釋放太多的熱,甚至能靠自然循環降溫,不用龐大的冷卻系統。
但小型核電站卻有著因為經濟體量小反而產生的核廢料量比傳統大型反應爐多的問題。
目前最著名的案例為美國核能管理委員會(Nuclear Regulatory Commission, NRC)於2022/7/29批准俄勒岡州核能公司NuScale Power的小型模組化核反應爐(Small Nodular Reactor, SMR)設計認證,NuScale原計畫預計最快可於2029年完工商轉。
不過NuScale於2020年時,針對當時預估的12座60MW反應爐,總裝置容量為720MW的興建規劃所提出的成本估算為61億美元。而2021年底,針對當時已修正成總裝置容量調降為462MW的規劃,提出的成本預估為53億美元。但在2023年1月時,該公司提出的新成本估算則大幅跳升至93億美元。根據IEEFA估算,NuScale的單位發電成本,從2021年時的58USD/MWh,增加至89USD/MWh。若扣除到政府總計40億美元的補助,其單位發電成本更將達到120USD/MWh,將是光電加上儲能系統的單位發電成本的五倍以上。
雖然其最新核子技術優秀,但 NuScale 仍面臨成本和訂單問題,加上美國禁止跨州運輸核廢料,所以目前距離商業運轉仍非常遙遠。因此該公司不得不在 2023年11 月終止與猶他州一家電力公司合作的 SMR 專案並預計今年第 1 季將提列約 300 萬美元的遣散費以解僱28%的員工。目前SMR僅有中國山東石島灣核電廠完成商轉。
另外小型核電站產生的核廢料量比現有反應爐多,根據《美國國家科學院院刊》發表的研究期刊指出,SMR產生的核廢料恐是傳統反應爐的2~30倍,管理與後續核廢料的處置恐比傳統反應爐更不易。
至於成本方面,根據美國能源公司NextEra Energy預估,SMR成本為105~135美元/MWh,較風力發電25~32美元/MWh、太陽能發電32~37美元/MWh還要昂貴,因此美國能源部唯一核准設廠的猶他州小型核電廠(Small Modular Reactor, SMR),已在2023年十一月初正式宣告流產,這家新核規格電力公司的執行長霍普金斯(John Hopkins)在記者會上坦承,小型核電廠發電成本「太貴」;過去兩年成本暴增超過五成,算起來每百萬瓦時的發電成本飆升到八十九美元,這跟台灣的夏季電價用電三三○度的豪宅家庭每度電費也就新台幣二.三八元,用電一二○度以下的小家庭,每度電費才新台幣一.六三元,請問小型核電站便宜在哪?
小型核電站雖然較傳統核電站安全,但發電效率低、核廢料更多、發電成本更貴,加上美國禁止跨州運送核廢料,由於規模小,可以讓支持核電的縣市或者科學園區都自行建造一座自己發電自己用。
三、核電是綠能:核電是否屬於綠能,在全球並沒有一致的定義,這最常被舉出來的話題,卻也是最容易使人忽略的議題;歐盟於2022年8月將核能列為永續能源投資標的,但千萬注意必須符合許多嚴苛條件,包含:核廢料的管理、核電廠除役,乃至興建新核電廠的程序等採可被歸類為綠能,但這也是倡導的人故意忽略不提的,企圖蒙騙大家接受核能是綠能,而台積電所加入的國際再生能源倡議RE100則明確指出再生能源是指原材料可以再生的能源,如:水力、風力、太陽能、地熱等,並不包含核能,因為核廢料目前全世界仍然無解,核能發電原理基本上就是運用具有放射性的燃料棒在反應爐內加熱,使水沸騰成為水蒸氣而推動渦輪機發電。
但是燃料棒的使用非常沒有效率,當鈾-235濃度(豐度enrichment) 3%在反應後之後濃度降低到1%,就必須更換新的燃料棒,導致高階核廢料的產生,目前都是存放的反應爐內跟電廠內的核廢料池進行冷卻,而平常維修所穿的防護衣及使用的工具還有換下來的零件就成為低階核廢料(要用水泥裝桶),低放射性廢料要監測 300 年才可以確定其安全穩定性,可是有些核廢料是屬於高放射性廢料,就算監測 300 年也沒用,因為放射性是一點也不會衰退。以鎝- 99(半衰期21.1萬年)和碘- 129(半衰期1,570萬年)為例,它們需要放置最少3000年才能有效地減低其放射性。而比它們更棘手的還有超鈾元素(比鈾重的放射性元素混合物)裏面的錼- 237(半衰期214.4萬年)和鈽-239(半衰期2.41萬年)。
台灣地狹人稠,現有三座核電廠就造成所在地未來萬年無法作為其他用途,台灣也無力在原處移除反應爐重蓋新電廠,在核廢料無處存放,以及屬於國際間高度管制項目,核廢料根本不能運出由他國協助處理(因為是核彈原料),若貿然重啟核電,各縣市首要面對核電廠蓋在誰家?核廢料未來要存放在誰家(哪個縣市)?現行電力公司並未編列核能發電未來處理費用的預算,導致電價遭到扭曲呈現看似便宜實則高昂的假象,當我們在墾丁南灣優游美麗的貝殼沙灘、當我們在東北角欣賞美麗海岸景色或吃著十八王公的肉粽,旁邊都有著要陪伴台灣子孫永生永世的核電廠矗立在那邊,這是我們這一代人享受電力所留下來的墓碑,值得全民審慎思考。
※作者為大學助理教授、軍事部落客YouTuber