癮科學：替代能源 -- 核能

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癮科學：替代能源 -- 核能

由 Andy Yang 於 1 year 之前發表

文章分類: 特色玩意

在全球暖化意識日漸高漲的今天，尋求替代能源來取代汙染極高的火力發電廠已經是刻不容緩的事了。小薑準備花幾個禮拜的時間，介紹幾種可能的替代能源的發展現況、限制，與台灣的適用度。有些資料可能大家都已經知道，有些可能大家都不知道，也有些可能帶有爭議性，但對小薑來說，只要能讓大家對各種可能的替代能源有所認識，能有助於台灣早日擺脫火力發電，那就算成功了 ^^。

核能發電脫胎自二次大戰時對核裂變的研究。「核裂變」是當重原子（通常是鈾或鈽）被中子撞擊時，會裂成兩（或更多）半，同時放出大量的能量，再加上額外的中子。這些放出來的中子，會再撞擊其他的鈾或鈽原子，產生所謂的「連鎖反應」。在炸彈裡，連鎖反應不被控制（所以就卡碰了），但在核能反應爐裡會有吸收中子的「控制棒」，控制自由中子的量，繼而將反應控制在一個安全的範圍內。放出來的能量由某重熱交換液體（像液態鈉）以熱的形式帶到發電廠的另一個部份，加熱水產生蒸汽，再推動渦輪產生電力。

鈾在地殼中的含量大概比一般人想像中的多，大約和地殼中錫的含量相當，或大約是銀的 35 倍。但鈾有兩種常見的同位素 -- 不穩定的鈾-235 和穩定的鈾-238，而目前大部份的核電廠是設計來以比較稀有的鈾-235 為燃料。鈾-235 只佔自然鈾總量的 0.7%，而且處理起來非常麻煩，但即使如此，燃料供應也至少「百年內沒問題」。如果能將剩下來的鈾 -238 也全部利用的話，再用個五十億年也沒有問題。要利用鈾-238 ，須要一種稱為「快滋生反應爐」的技術。基本上是讓鈾-238 先吸收一顆中子變成鈽-239（其實沒這麼簡單），再裂變鈽產生能量。還有一種類似的技術是將另一種元素釷-232 轉變成鈾-233，再裂變。

所以就燃料來說，核能發電是沒問題了，技術也差不多成熟了，發電量又大，為什麼核能發電無法取代火力發電？這答案想必大家都知道的，就是安全性和核廢料的問題。

雖然自從 1986 年的車諾比電廠事故後，就再也沒有發生過核電廠意外，但安全性問題仍然是個一般人心揮之不去的陰影，造成了美國人所謂的 NIMBY 效應，或是「別蓋在我家後院」。其實核能發電一直都設置了多重的安全防護，近代的新設計更是如此，在沒有很離譜的人員操作疏失的前提下，即使發生反應失控的情形，現代核電廠的設計應該都能自動立即停止反應才是。何況能源不足的現實很可能會很快的就會壓過對核技術的恐懼。中國、印度因為有大量能源需求的預期，因此都在積極的研究核能反應爐技術，日本情況和台灣相似，都是天然資源不豐富的島國，因此為了減少對進口煤的依賴，也在積極地研究核能電廠技術。美國雖然自 1996 之後就沒有新的核電廠投入營運，但近來考慮到未來能源能的需求，也有再建 30 座新電廠的考慮。

核廢料是另一個大號的問題。目前除了找個地方挖個洞把廢物埋起來之外，還像沒有別的方法解決。有新的技術（特別在法國）是將核廢料再重新處理，將其中沒有燃盡的原料再分離出來，減少核廢料的量，但即使如此還是有大量的廢料要找地方藏起來。台灣自已就面臨著這樣的問題 -- 台灣的核廢料原本存放在蘭嶼，後來傳出要送去北韓、送去大陸，不知道現在在哪裡？更糟糕的是，核廢料中許多成分可以做為核彈的原料，增加核電廠會同時增加這些原料落入恐怖分子手裡的危險。

台灣地小人稠，很難找到一個偏僻到沒人會在意的角落，來蓋新的核電廠，或存放核廢料，因此核四廠不意外地應該是台灣的最後一個核電廠了。對世界各國來說核電是個在乾淨能源時代來臨前的替代性選擇，但台灣是不行的了...

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