世界及我國核能發展史

壹、核能發現歷史

近代世界核能發展可追溯至1937 年「核分裂」發現前後，伊倫．居里與其 助手沙維奇利用中子設限撞擊鈾鹽，分離出化學性質似鑭（Lanthanum，La）的 元素，本以為是和鑭相近之元素，進一步追蹤後仍未確定其原子序。然而，德國 科學家哈恩 (Otto Hahn)與其助手斯特拉斯曼 (F.Strasmann)重複居里的實驗，亦 使用慢中子撞擊鈾，於一系列精密實驗中也肯定其中化學元素的出現，表示鈾於 慢中子的撞擊下能夠分裂，此一研究於1939 年經由德國科學家弗利胥 (O. Frisch) 建立理論模型，論證重核分裂的產生，並由弗利胥首先提出「核分裂」(fission) 一詞，經世界各地科學家持續深入研究後，其分裂後釋放的大量能量成為研究之 焦點，科學家亦發現，若要使核能不斷釋放，需要有某種連鎖之反應產生，於是 科學家約李奧和他的同事提出「中子過剩」理論，說明重核之中中子數較質子數 多很多，因此在重和分裂成兩個較輕的核時，必然出現中子過剩的情形，而過剩 之中子再去撞擊其他重核，促其分裂，再產生更多能去撞擊其他重核之中子，形 成連鎖反應。

在美軍的支持下，1941 年 12 月於芝加哥大學成立了「曼哈頓計畫」

(Manhattan Project)工程，為一座試驗性的核子反應堆，經反覆實驗，成功的利用 石墨吸收中子及慢化中子的特性及鎘吸收中子的特性，達到自持之連鎖反應，為 人類第一次實現核能可控制之釋出，正式開啟了核能使用之時代。

然而，美軍所領導之「曼哈頓計畫」真正目的在於軍備競賽的技術研發，並 成功研發至今仍於世界歷史留下不可磨滅深刻記憶之武器：原子彈。原子彈的研 發為第二次世界大戰畫下句點，而轟炸機將Fat Man 及 Little Boy 兩顆原子彈分 別投下廣島及長崎兩地產生之蕈狀雲畫面之破壞力，也讓世界也對如此大規模毀 滅性武器留下不可磨滅之記憶。

貳、核能和平使用緣起

自第二次世界大戰結束之後，美國及開始倡導核能和平用途，因當時世界大 多數國家尚未掌握核能科學以及技術，故論述核能之和平使用及歷程時多以美國 為主（表2-1），1946 年，美國國會通過原子能法案 (Atomic Energy Act)，同時 設立原子能委員會，以發展原能和平用途，法案中企圖在核武尚未有效進行國際

管理與限制之前，禁止國際核子科技之交換，以壓制國際核子科技發展，然而，

蘇聯於1949 年試爆成功，核能與早期始終停留於軍備競賽之科技，於和平用途 發展有限。

1950 年代開始，美國艾森豪總統提出「原子能和平用途」 (Atoms for Peace) 的口號，而與此之前，美國愛達荷州實驗用滋生反應爐 (EBR-1)第一次由核能產 生電力，縱使當時反應爐主要功能為生產元素鈽 (Plutonium，Pu)，發電只是附 帶之實驗項目，而艾森豪總統於和平用途口號下，呼籲其他國家共同協議分享核 能科技相關知識並試圖將核能和平利用轉移至民間機構上，雖立意甚佳，但仍有 多障礙難以克服，譬如當時核能許多技術上屬於軍事機密狀態，核反應爐龐大之 工程規劃及安全防護問題亦難有進展，使得電力公司對核能是否能成為新興之能 源利用並與石油及燃煤競爭抱持高度懷疑。

1954 年，前蘇聯莫斯科完成世界第一座核能電廠 (Obninsk APS-1 )，為以 石墨為緩和劑之小型輕水式反應爐，功率五百萬瓦，英國於1956 年完成發電用 氣冷式反應爐 (gas-cooled reactor, GCR)，稱為鎂諾克斯反應爐 (Magnox)，採天 然鈾燃料外包鎂合金護套並以石墨作為緩衝劑，發電量五千萬瓦。而美國於1954 年建造世界第一艘核子潛艦成功後，繼而於賓州西平港建立壓水式反應爐 (pressured water reactor, PWR)，功率六千萬瓦，而第一座重水式反應爐則於 1962 年於加拿大誕生。

由於世界許多反應爐陸續之運轉，證明核能之經濟效益及安全之可行性，

1960 年代全球商用核能發電廠時代正式來臨。1965 年至 1967 年間是美國核能發 電產業發展最高峰時期，隨之而來核能發展之方向亦成為美國原子能委員會及國 會原子能委員會爭執之重點，最終理念走向政府主導之嚴謹密控制之核能計畫為 主要方向。

然而，1970 年代核能發電衍生的許多問題逐漸浮上檯面，如核廢料處理問 題，牽涉的不止於技術層面更有政治因素存在，而1974 年美國聯邦政府發表一 份由麻省理工學院諾曼．拉斯穆斯 (Norman Rasmussen)博士領銜的反應爐安全 分析調查報告初稿，結論為反應爐核心發生融化的機率極小。然而，1979 年 3 月28 日位於賓州哈里斯堡城外的三浬島反應爐發生安全狀況，使 75%爐心暴露 達一小時以上，造成嚴重輻射汙染，清理耗費數年及數百萬美元，引發世人對核 能發電問題之重視，使得反核運動逐漸開始醞釀。

繼而1986 年前蘇聯烏克蘭發生之車諾比 (Chernobyl)核電災變，為史上最嚴 重輻射外洩事故，輻射散布至歐洲大部分地區，造成之後續影響難以估算，引發 了社會各層面之反對聲浪，此外，電廠建造成本的上升亦使能源業者逐漸對核能 失去信心，自1970 年代 1 億 7 千萬美元之造價，至 1980 年代末期飆升至 50 億 美元，以至於1978 年後美國即不再有核電廠之興建計畫。

表2- 1 近代世界核能發展史記事

年代 事件

1939 弗利胥首先提出「核分裂」 (fission)。

1941 芝加哥大學成立了「曼哈頓計畫」，人類第一次實現核 能可控制之釋出。

1945. 8 .6 美軍於廣島投下原子彈。

1945. 8 .9 美軍於長崎投下原子彈。

1946 美國國會通過原子能法案 (Atomic Energy Act)，同時設 立原子能委員會。

1951 美國實驗滋生反應器(EBR-Ⅰ)完成，為世界最初的核能 發展。

1953 美國艾森豪總統提出「原子能和平用途」 (Atoms for Peace) 。

1954 蘇聯莫斯科開始運轉世界最初的核能發電廠。

1954 世界第一艘核子潛艦成功後，繼而於賓州西平港建立壓 水式反應爐 (pressured water reactor ，PWR) 。

1955 第一屆國際原子能和平用途會議(日內瓦會議)。

1956 英國完成發電用氣冷式反應爐，稱為鎂諾克斯反應爐 (Magnox) 。

1957 國際原子能總署(IAEA)成立。

1974 美國聯邦政府發表一份反應爐安全分析調查報告初 稿，結論為反應爐核心發生融化的機率極小。

1979.3.28 美國三哩島發電廠二號機發生喪失冷卻劑爐心熔毀事 件。

1986.4.26 蘇聯車諾比爾(Chernobyl)發電廠發生事故。

1987.3.8 法國超鳳凰反應器發生洩納事件。

1989 世界核能營運協會(WANO)成立。

1995 聯合國通過停止核子試爆的決議。

2001

全球438 座核能電廠的淨裝置容量 351GWe，在 2000 年 發電2447.53TWh，約占全球發電量的 16%。此處 G=億 (10^9)、W=瓦、e=電、T=兆(10^12)、h=小時。

2007

世界共440 座核能電廠，數量以美國 104 座為首，法國 59 座及日本 56 座位居二、三位。發電比率仍以法國 78.5%最高，其中立陶宛 (69.6%)、斯洛伐克 (56.1%) 等小國核電比率增加，而烏克蘭亦有 48.5%之核電，台 灣亦有20.3%之比率，日本 29.3%而韓國為 44.7%。

資料來源：中華民國核能協會

然而世界其他國家因境內缺乏天然資源及產業發展受限等因素，仍持續發展 核能電廠，成為美國核能產業對外出口的主要國家，如韓國、日本及台灣，其反 應爐機具多自美國購買，但同樣面臨美國早期發展遭遇之狀況，發展逐漸遲滯。

至2000 年全球有 30 個以上國家，設置 438 座核能電廠，淨裝置容量 351GWe，

約占全球發電量的16%。其中法國 80%電力來自核能，南韓核電佔 40%，日本 則佔35，至於早期發展領先之美國及英國，則只有 20%為核能發電。至 2007 年 共440 座核能電廠，數量以美國 104 座為首，法國 59 座及日本 56 座位居二、三 位。發電比率仍以法國78.5%最高，其中立陶宛 (69.6%)、斯洛伐克 (56.1%)等 小國核電比率增加，而烏克蘭亦有48.5%之核電，台灣亦有 20.3%之比率，日本 29.3%而韓國為 44.7%，為近代核能發電之歷史脈絡。

參、我國核能發展歷程

我國核能發展始於1960 年代，火力發電逐漸成為主要發電形式，而當時的 燃料進口來源地的中東地區局勢長期不穩定，為了確保能源的穩定供應以及更大 的發電量以支持發展中的臺灣，政府決定興建核能發電廠來因應需要。行政院並 於1955 年成立「原子能委員會」，台灣電力公司與清華大學先後成立「原子動力 研究委員會」與「原子科學研究所」。與美國「簽訂中美合作研究原子能和平用 途協定」後，即開啟了台灣近代核能發展歷史（中華民國核能學會，2012）。

台灣現今營運中之核能電廠共有三座，各有不同之營運概況及發展歷程（表 2-2）核一廠之運轉始於 1978 年，興建期間由於正值 1973 年第一次石油危機發 生，國內火力發電成本暴增，核能發電之需求大為提高，而核一廠兩部機組之設 計完全相同。主要系統採用美國奇異公司所承造之沸水式反應爐，每小時可產生 每平方吋985 磅壓力的飽和蒸汽 7,620,000 磅。汽輪發電機由美國西屋公司承造，

採再熱生式汽力循環，熱效率可達35%。每部機組預計每年可發電 50 億度，經 由345 千伏之超高壓輸電線分四路送至臺北地區匯入系統。核二廠正式商轉始於 1981 年開始，座落於現今新北市萬里區，系統與核一廠相同。核三廠商座落於 屏東縣恆春鎮，商轉於1978 年，系統採用反應爐型式為壓水式反應爐，是台灣 唯一使用此型式反應爐的發電廠（台灣電力公司，2012）。由於整個廠區毗鄰南 灣，也成為墾丁國家公園內的顯著地標。

綜合上述，台灣目前營運中核能電廠共三座，101 年佔總中置容量 12.6%，

而1982 年蘭嶼核廢料儲存場的決定，也影響了後續台灣核能議題討論之走向，

而1980 年代提出的核四廠興建計畫，歷經地方民眾反對、環保團體討論聲浪等 種種事件後，至今仍處於未運轉狀態，整體而言，台灣核能發展歷程始於1950 年代至今，而經過核廢料掩埋及福島事件後，核能已發展為全民關心的共同話 題。

表2- 2 我國核能電廠基本資料表

年代 事件 程序有瑕疵。

2001.1.30 立法院通過續建核四。

2001.1.30 立法院通過續建核四。