談核分裂發電之不合永續原則
劉廣定 讀到今(2008)年二月的《科學月刊》458 期，喜悅莫名。蓋繼去年十二月中國化學 會所出版《化學》第65 卷第四期為「綠色化學」專輯，這期《科學月刊》也以「綠色 化學──開啟地球永續的扉頁」為專題報導。筆者自六年多前（2001 年十月與 2001 年元月）在本刊起始呼籲重視「永續化學」，終於得到迴響。雖然大家喜歡 使用欠通的「綠色」，而不採納筆者倡議的「永續」。但「無論叫什麼名字，玫瑰永 遠是美麗的花」，只要這一課題能獲得重視，其他只好將就了。
然而，專題報導中將當前普遍採用的核分裂方式核能發電視為「綠色能源」
則值得商榷。案核分裂反應藉質能互變產生能量，並不造成空氣汙染，也不製造 溫室氣體二氧化碳，確是一「乾淨的」能源。唯核分裂的結果，將生成多種具有 甚長半衰期的放射性產物，不宜於地球環境，實不合永續發展的相關原則。
核反應器中的反應甚為複雜，即以傳統核能發電的原料鈾-235 而言，其核分 裂反應方式也不只一種，常見的例子如:
235U92 + 1n0 → 141Ba56 + 92Kr36 + 31n0 235U92 + 1n0 → 144Ba56 + 90Kr36 + 21n0 235U92 + 1n0 → 142Xe54 + 92Sr38 + 21n0
等等。(註)平均每個反應產生 2.46 個中子（1n0），進行連鎖反應，釋放約 200MeV 的能量，是為核能發電動力之源。這些分裂反應產生的原子皆具放射性 繼續發生半衰期長短不一之各種衰變。如142Xe54經4 四次短半衰期 β 衰變產生 半衰期逾1017年的142Ce58，再經兩次β 衰變先產生半衰期 19.12 小時的
142Pr59，最後得到安定的142Nd60。
再者，核反應器中的鈾-235 與鈾-238 也會與中子進行核蛻變反應。例如:
235U92 + 1n0 → 236U92
238U92 + 1n0 → 239U92（半衰期23.9 分） → 239Np93 + e- 239Np93（半衰期2.355 日）→ 239Pu94
鈾-236 不發生核分裂反應，但鈽-239 卻是比鈾-235 更易發生核分裂，也是更好 的核能發電原料。新世代的核能發電廠即以鈾-238 製鈽-239，用為發電動力之源 無論用鈾-235 或鈽-239 於核能發電，核分裂反應都會產生兩個較小的原子。
含量在1％以上的，質量數約可分為 80-105 和 130-150 兩組。其中多種乃發生 β 衰變，或β 與 γ 衰變，是為放射性「核廢料」。半衰期超過 10 年的有
85Kr、90Sr、137Cs、151Sm、99Tc、93Zr、135Cs、129I 等。
故知放射性「核廢料」將長存地球上，核電機組除役後也因已遭放射性汙染而 將成難以處理之「廢棄物」。違背了「永續化學十二原則」的（一）「事先防止產生 廢棄物勝於事後清除」與（十）「化學產品必須於用完後可以分解成無毒害性物 質，而不致永留世間」兩項，也與「永續十律」之（八）「必須盡可能少用及少製 造危險、有毒與難分解的物質，且絕不可將之釋放到環境中。任何廢棄物必須轉 變成無毒害後方可送往棄置場」不符。應非「永續」能源。
唯必須說明：利用核分裂能來發電不造成空氣汙染，也不產生溫室氣體，消 耗的鈾原料並無其他用途，實勝於消耗有許多其他用途的化石能源，且會造成 空氣汙染及產生溫室氣體的火力發電。故在續生性能源之有效利用及「核融合」
式核能發電尚未達成商業化前，暫用核分裂能發電，還是較佳之選擇。
（註）五十年前，筆者自陳英茂教授（1921-1993）所授「放射性元素化學」課中 得此知識。走筆至此，念及師恩，謹以為記。
