逆向物流作業

核能發電應用的另一重要問題即為後端處理，亦可稱為「逆向物流作業」。而所謂 核能後端處理所指的是核能發電廠運轉時產生的低放射性廢料、除役後受放射性汙染之 設備，與使用過核燃料(高放射性核廢料)的處理問題。而其中又以低放射性(低強度)與 高放射性(高強度)核廢料為大家所重視。其來源與處理方式如下所述：

3.2.1 高放射性核廢料

主要是由於鈾 235 發電所產生高放射性核廢料，僅約佔剩餘核燃料總量的 3%。且 高放射性核廢料為液體狀，因此需透過安定成玻璃固化體，接著再以特殊的不銹鋼桶加 以密封。

高放射性核廢料目前雖有「回收處理」及「直接處置」二種選擇。目前國際的做法，

大多採用水池冷卻、乾式儲存、最終處置三階段處理。

z 水池冷卻：由於高放射性核廢料在進行發電程序後會產生高熱與高輻射，故需要以 冷卻型式保存。該階段需１年以上時間。

z 乾式儲存：國際作法是在冷卻期間內開始建置乾式儲存設施，並將高放射性核廢料 置於乾式儲存設施 40-70 年，以美國 Surry 核電廠為例，該電廠於 1986 年 12 月開 始採用乾式貯存法來貯存用過燃料，該電廠將裝填用過燃料的護箱露天貯存於廠 內，貯存護箱設有壓力監測裝置，過去 10 餘年來均安全無虞。

z 最終處理：經過前兩期儲存方式，最後階段則為深地層最終處理。目前最終處理少 有國家開始執行，僅有美國對高放射性核廢料最終處置廠開始進行選址作業程序，

且暫定於內華達州拉斯維加斯西北方 100 英哩左右的猶卡山下的地洞中，存放期為 10,000 年。

除了上述高放射性核廢料之處理特性外，高放射性核廢料具有衰敗特性，亦即放射 性廢料會隨時間經過，而影響程度逐漸降低。世界經濟合作發展組織中的核能協會於 1996 年針對高放射性核廢料的衰敗期做一全盤實驗，其衰敗圖如下圖 3.2 所示：

圖 3.2 高放射核廢料衰敗圖 註：該圖為 PWR 所產生之一噸高放射核廢料之衰敗情形

資料來源：OECD NEA，1996

3.2.2 低放射性核廢料

低放射性廢料主要是以核能設施操作之應用所產生之廢棄物為主，其放射性較低且 核種衰變的時間亦較短。現今世界對低強度廢料的處理原則，是依照廢料的物理型態與 化學特性來分類處理。氣體廢料通常以吸附、滯留及過濾等方式處理，並於合乎安全規 定後排放。液體及固體廢料則經處理與安定化後，固化裝桶，以增加儲存的安全性。而 依照處理流程來看，低強度廢料的處理流程可分為下列四項：廢料體積的減容、固化、

運輸，與最終處理。

(1)減容

在減容作業中會針對不同型態的低放射性廢料進行不同的減容方式，以縮小低放射 性廢料的體積，並降低往後處理成本。而低放射性廢料可分為氣體、液體，與固體三種 型態。茲分述如下：

z 氣體型態：廢料需經過濾器、活性碳床，與後過濾器等器材使氣體增加核廢料衰變 機會，而使用過的器材則會吸附放射性而轉為固體放射性廢料。

z 液體型態：利用過濾與離子交換的技術，使放射性液體達到可排放標準。

z 固體型態：可燃性廢料採用焚化方式處理，廢料的體積可以減少 20 至 25 倍。對非 燃性放射性廢料除了採用壓縮方式來減少其體積，將來亦可增設電漿焚化熔融設施 來處理。採用電槳焚化熔融爐處理，可將廢料體積減少 2 倍到 10 倍，熔融所得的 熔岩抗壓強度大於每平方公分 1,000 公斤。

(2)固化

即將放射性廢料與較穩定的物質混合成為固體，再經過適當的包裝，以方便放射性 廢料的運輸與貯存。

(3)運輸

在低放射性廢料運輸中，可分為陸運與海運兩種方式。全程需受到國家主管機關之 監控與處理。在運輸過程中則需將低放射性廢料置於特種貨櫃中，以減少事故發生所造 成的影響。以台灣所採用特種貨櫃為例：長 4.68 公尺、寬 3.28 公尺、高 2.12 公尺。牆 版及蓋厚為 3.8 公分，底板厚 2.5 公分，每一特種貨櫃可裝 48 個廢料桶。

而在海運碼頭方式，運送低放射性廢料亦有專屬碼頭與專屬船舶。在台灣則是「電 光一號輪」進行海運作業。該輪全長 53 公尺，載重 650 公噸，可裝載特種貨櫃 12 只，

一航次最多可運送廢料 576 桶。

(4)最終處理

低放射性廢料最終處置大多採用長期放置處理方式，且最終處理廠之建築結構上是 採用多重障壁之設計來阻滯放射性核種的遷移。目前美國、法國、日本、西班牙、瑞典、

德國、英國、芬蘭，與南非等國皆採用此種方式處置低放射性廢料，且順利運轉中。

在低放性核廢料中，亦具有與高放射性核廢料之衰敗特性。且因為低放射性核廢料 所具有的放射性較低，因為衰敗期約為 300 年左右。其衰敗情形如下圖 3.3 所示:

圖 3.3 低放射性核廢料衰敗圖

資料來源：清蔚園

根據上述高放射性與低放射性核廢料之處理流程，可將核能發電廠所產生的各種放 射性廢料之處理情形繪製如下圖 3.4 所示。首先由核能發電廠所產生之廢料經過第一道 分類手續：區分為剩餘核燃料與低放射性(低強度)核廢料。而在剩餘核燃料方面，若該 國家有能力處理可回收燃料之回收作業時，則再進行剩餘核燃料分類作業；而無能力處 理之國家，則將剩餘核燃料視為高放射性核廢料進行其處理流程。在低放射性核廢料方

面，則直接進行減容、固化，與最終處理的標準作業流程。下圖則為核廢料之處理流程 圖：

圖 3.4 核廢料處理流程圖

資料來源：本研究整理

依目前處理方式來看，雖然國際已有共通處理方式，但礙於國際核子保防限制與政 治條件因素，使得部份國家無法進行回收處理作業，此點實為各國核廢料處理之難處。