核能發電之特殊規範

由於核能發電的特殊性，因此核能發電有下列三種作業上特殊的規範：運輸作業、

回收作業，與大修排程作業。且核能發電的原料與回收廢料是屬於高汙染與輻射性的物 質，因此在各項作業中均需要一些特殊的處理方式與作業流程。根據世界核能協會(WNA) 對上述作業有做相關說明，其說明如下所述：

2.1.2.1 運輸作業

自 1971 年開始，全世界已運送超過 20,000 次的核能剩餘原料與高強度廢料，而這 些旅程已超過 3 千萬公里以上。直到目前，全世界亦約有 430 座核電廠位於 32 個國家 中，但鈾原料僅僅只有在少數幾個國家有礦產。因此，運輸作業對於核能發電來說是相 當重要的一項作業流程。

在運送過程中，這些核能原物料的容器必需是相當堅固且安全的。一般來說，運輸 作業可再細分為下列幾項作業，茲針對其特殊處理作業說明，如下所述：

(1)包裝處理

在包裝處理中，面對不同的核物質與核廢料時則需依照當時物質特性與環境情況來 適用不同的包裝材料與包裝方式。

(2)輻射保護

由於核原料具有放射性，因此在運輸路線中必須確保無放射線暴露的條件。另外，

在運送過程中也必須根據國際規範，且在包裝上需貼上標籤來警告或指示該物品為高危 險之核原料。

鈾回收

鈾原料

濃縮製造

輕水式 反應器

廢料儲存

再處理

鈽儲存

最終處理

電力產生 電力需求

快滋生 反應技術

(3)國際運輸規則

從 1961 年起，國際原子能協會(IAEA)已宣佈核物質的運輸安全規則。這些規則現 今適用於 60 個國家、國際海運機構(IMO)、國際民航組織，與區域海運機構等。其目的 是在達到保護環境與人民免於運輸路徑中受到放射性汙染。

(4)鈾原料之運送

在西歐，亞洲和美國，鈾燃料的運輸是採用非常普通的方法：貨車。一個普通型的 卡車可裝載 6 噸輕水式核反應器所需要的原料。而前蘇聯的國家中，則經常使用鐵路運 輸。鈾原料在面對洲際運輸則常採用海運，少部份則利用空運運送。

(5)低強度核廢料之運送

低強度核廢料之產生遍及整個核能發電週期，因此運送這些廢料的頻率相當的高。

在安全性方面，運送這些廢料到最終處理廠相較高強度廢料是具有較高的安全性。在運 送過程中雖然不需要太刻意保護，但適當的包裝仍是需要的。

另一方面，低強度廢料亦可運用鐵路、公路、海運，甚至是複合運輸。但一般核電 廠對於自己所產生的低強度核廢料則多放置於本國之內。

(6)剩餘核燃料之運送

一般來說，剩餘核燃料與新核燃料的運送方式相同，但由於從核反應器把剩餘核燃 料移出時會產生高輻射與高熱，因此需要將剩餘核燃料放置在水池中至少 5 個月時間，

才可再進行運輸處理作業。

2.1.2.2 回收處理作業

在核能發電的循環作業中，回收處理是最被大家所質疑與討論的作業項目。原因在 於藉由核能發電完所產生的核廢料與剩餘燃料其具有高輻射汙染之危險性存在，因此需 要極高的回收處理技術，來降低或避免汙染風險所造成的結果與發生機率。一般來說，

可依照核廢料的回收作業不同，分為下列幾項程序，茲針對其特殊處理作業說明，如下 所述：

(1)剩餘燃料

剩餘燃料的產生是由核反應器發電完所剩餘的原料分裂碎片，通常這些碎片若無經 過再處理作業，則無法再繼續使用。且各種型態的核反應器均會產生不相同的剩餘燃料。

(2)剩餘燃料的儲存

由於剩餘燃料從核反應器取出時會產生高輻射與高熱，因此必需先放置於水池之 中，藉由水來掩蓋輻射線與吸收熱量，這項作業通常必須長達數個月至數年不等。

基於各國的環保政策，因此許多剩餘燃料必須進行集中化處理，並根據剩餘燃料的 物質型態來判別是否可進行再處理或直接進行最終處理作業。

(3)再處理作業

通常剩餘燃料中約有 95%的鈾 238、1%的鈾 235、1%的鈽，與 3%的分裂碎片。而

且剩餘燃料的再處理作業流程中，主要是加強對於鈾和鈽原料的回收處理，使其能再成 為核燃料。因此，透過再處理作業可大大減少核廢料產生問題。

(4)鈾和鈽的回收處理

一般來說，經由再回收的鈾原料與自然產生的鈾原料具有相同的發電效益，亦可透 過轉換與濃縮技術來成為核能發電原料。而鈽原料則可直接與鈾混合再製成「混合氧化 物」燃料，這種燃料可用來替代鈾 235 來進行核能發電之作業。

(5)剩餘燃料的處理

對於剩餘燃料的處理，目前許多國家亦進行研究來嘗試找出最適的解決方法與最終 處理廠的設置問題。目前以美國能源局於 1983 年所決定的永久性最終處理廠擁有最適 條件。美國對於最終處理廠的選址條件有下列五項評估因素：(a)離人口稠密的城市很 遠，(b)氣候很乾燥且年度降雨量低於 6 英吋，(c)地下水源需低於貯藏所約海拔 800-1000 英呎，(d)沒有火山與地質斷層，(e)沒有地震紀錄。

(6)廢棄物

一般來說，可將核廢料依照來源不同分為兩類：第一為高強度廢料：該廢料來源為 核能燃料棒，平均一隻燃料棒可使用期間為兩年；第二為低強度廢料：主要來源為員工 平常因為操作而接觸放射性物質所產生的一般性廢棄物（如手套、衣服等物品）。

2.1.2.3 大修排程作業

根 據 張 維 仁 (2001) 所 指 出 ， 由 於 核 能 發 電 之 作 業 規 劃 需 考 量 到 需 求 滿 足 (unit commitment)與經濟配送(economic dispatch)兩項因素。其中需求滿足是指在規劃的時程 點中，決定那些發電機具是處於發電狀態，而這必須考量到各系統設備的裝置容量以及 發電設備之啟動與停機的經濟相關性。經濟配送則是決定如何有效率地調派可供電之發 電設備以滿足可能產生的用電需求。也因此如何控制各項核能發電機具的大修排程作業 來配合用電需求是核能發電廠流程作業相當重要的一環。

核能發電之大修排程內容主要可分為停機大修與燃料再裝填兩部份。一般來說，核 能發電燃料週期為 12 至 18 個月。週期時期所代表燃料已耗盡，需進行填料作業(30 至 40 天)。在填料作業期間也會順便檢查反應爐設備及電廠發電附屬設備。因此在大修期 間，發電模組則進入停機狀態並等待填料與檢查作業完成後，發電機組才進行再啟動作 業。而由於核能發電之原料具有特殊性，故核能發電廠僅在大修排程前半年才會請原料 供應商運送適當的燃料至儲存倉庫。至於核能發電廠願意存放燃料半年的時間，主要則 是在避免燃料運送過程發生的意外事件，使得核能發電廠的大修排程無法順利進行之情 況。