核能风险与替代方案

作者:王荣德


核四厂要不要盖,一般民众最关心的是,第一,核能安不安全,第二,有没有够用的电。本文将从这二方面来讨论。

壹、核能在台湾的风险

有人说,核能在客观上、理论上算是蛮安全的,但是在主观的感觉里,大家还是怕怕。其实这不是客观和主观的不同,而是因为核灾的后果太严重的缘故。核四厂要不要盖,必须先作风险的评估,而一个事件风险的大小,不能单看事件发生的机率,还要乘上此事件后果的严重性 。核能炉心熔毁的机率虽然看起来不大,但是其后果的影响对台湾却几乎等于无限大。

一、核灾的后果台湾承受不起,辐射会致癌,紧急应变极端困难

从前台电的陈董事长告诉我们,拥抱核电比拥抱两个女人还安全。但是现在核工专家承认,说核电百分之百安全是一个神话。不怕一万,只怕万一,如果发生炉心熔毁,怎么办?台湾承受得了一次的大核灾吗?台湾的经济大部分倚靠出口,万一发生核灾,遭到辐射污染的所有产品势必受到国际上的抵制,无法外销,如此,台湾还能生存吗?这绝对不是杞人忧天,或只是主观的感觉而已,两个核能技术强国,美国和苏联,分别于1979年和1986年发生三哩岛事件和车诺堡事件,全世界的人都已经感受到炉心熔毁的大规模核灾是一个客观上存在的威胁。

辐射致癌

核灾最直接的伤害是辐射污染所引起的伤害。美国的三哩岛事件,台电和原能会常说没有一人受到辐射伤害,事实上辐射引发白血病至少需要等2年才发病,而其它癌症更需要至少5~10年以上才会发病。1997年一月份的环境健康透视杂志(Environmental health perspective)报导北卡州一个流行病学研究群,重新分析1979年以来三哩岛周围16公里居民各种癌症的变化,他们比较1975~1979年(事件发生前)和1979年以后(事件发生后)诱导期较短的各种癌症,分成69个研究地区,结果发现,三哩岛周围居民肺癌、白血病及总体癌症发生率,都随著所受到的辐射剂量之增加而增加 。此点也在台湾辐射钢筋屋受害者身上淋巴球染色体微核、白血球变异、甲状腺病随剂量而增加,但小孩身高反而较低而得到证实 。此外,游离辐射剂量与致癌机率成直线正比,没有安全剂量(见图一 )。



紧急应变

美国发生三哩岛事件时,我个人刚好在美国波士顿求学,每天从电视上密切注意事情的发展,当时在该地区的人员的确有疏散。由于美国地广人稀,8公里内没住多少人,然而所有的孕妇、小孩还是都奉命疏散到别处;而8~16公里内的居民,门窗紧闭,随时待命,视情况准备疏散。原能会常讲核能灾变疏散区仅为半径8公里是不对的,必须看情况。车诺堡事故时则是30公里以内均疏散,后来统计污染较严重之地区约有1,300村的260万民众,其中还包括70万小孩。甚至到十年后,30公里内几乎不住任何人,乌克兰共和国且需提供免费住宅给三百万灾民住;为此原因,他们需把所得税提高12% 。

台湾的人口密度高居世界第二,万一不幸发生炉心熔毁,核电厂方圆30公里必须疏散的话,根本无处可去。根据台湾大学大气科学系几位教授于1990年到1991年所做的四次大气追踪剂(六氟化硫;SF6)实验,每次均由核能二厂烟囱位置释放6个小时的追踪剂,从上午10时开始释放,到下午4时停止,以核二厂为圆心,在距离4公里、8公里、16公里及24公里为半径的圆周上各设10站,总共40个采样站,逐时吸取空气样本。实验结果发现,最快一次是在2小时左右就到达内湖站。在风速很低的情况下,在6~7小时内也会收到;甚至设在华冈、北投、关渡、汐止、深坑以及石碇等地的采样站,曾经分别有一两次收集到大于背景值的SF6 。以上结果充分显示核能一、二厂若发生意外,溢出的辐射物质很可能在2到3小时就传送到台北及邻近区域。难怪到目前为止所有紧急应变计画只能假定发生小规模外泄来演习,无法对炉心熔毁作实地演练。台湾的经济发展依赖出口,万一发生核能灾变,产品受到辐射污染,势必遭全面抵制;台湾经得起这样的核灾吗?

二、炉心熔毁的机率在多地震的台湾令人堪忧

台湾的核工专家所估算的炉心熔毁发生的机率,约每十万分之一至百万分之一炉年。他们最主要的根据是1975年的雷斯默森(Rasmussen)报告,而这份报告,出钱做此研究的美国核能管制委员会已于1979年公开宣布不支持其结论 ,最主要的理由是,人为失误无法准确测量、共同原因失效(例如地震和火灾)未被考量等等 。像车诺堡事件就是人为疏失造成的,苏联核工专家在出事前两个月才信誓旦旦地说,炉心熔毁每万炉年才会发生一次,结果车诺堡电厂运转第三年就发生这样的灾变。以台湾人做事常未按部就班、较少讲求实事求是的精神来看,谁敢保证人为失误不会发生?

更令人担心的是地震。台湾地处环太平洋板块多地震带,1999年9月21日集集发生芮氏规模七级的强震,距离震央13公里及46公里的名间与石冈其测到的加速度值分别为0.938g及0.5g。但是核一、核二、核三、核四电厂的防震设计分别只有0.3g, 0.4g, 0.4g, 0.4g,最多只能抵抗芮氏规模六级的地震。根据长期研究,核一与核二厂距金山□新庄断层只有4.4公里及6.8公里,核三厂距恒春活断层只有1.4公里,而核四厂也位于双溪河断层及石碇溪断层的1公里处。美国的核管会规定,核电厂厂址8公里之内不能有大于300公尺之断层。而与台湾同样地处环太平洋板块多地震带的美国加州核电厂的防震设计:San Onofre圣翁费瑞0.66g;Diablo迪亚勃罗0.75g。台湾的核电厂如果要提高防震力,不知又要追加多少预算。目前台电的讲法是二千亿;但是美国德州大学能源中心的陈谟星教授与在南加州电力公司服务的罗慕义工程师均估计要到三千亿 。

政府的官员告诉我们,炉心熔毁这一类的事件在台湾「绝对不容许发生」,然后随即假设,它「一定不会发生」,因此,连发生辐射灾害的警报是什么信号,不但紧急应变的地区指挥官苏贞昌县长不知道 ,事实上也没有一个人知道。以这样粗糙的紧急应变计画,教人民如何能够放心呢?

三、核能安全之管制与监督制度不健全

核能既有高风险,它的安全性需要有一个周全的管制与监督制度及执行之机构。但是根据目前的原子能法,原能会的首要任务是发展核能 ,管制与监督只是次要功能。核四环境影响评估审查会 在原能会主导下不顾程序正义,不但不准谈替代方案与炉心熔毁之紧急应变,开会到第四次未有任何共识也未投票即迳自宣布以后停开;原能会另外请一批专家学者通过环评报告;同时在1992年(民81年)1月23日一天内同意台电把核四机组从1百万千瓦改成1百30万千瓦机组。此外又欺骗民众,导致发生1600户以上辐射钢筋屋、8条辐射马路、15间辐射学校,还有板新水厂受到大汉溪辐射污染,可能让人民喝到辐射水等等。

目前我国采用的是国际辐射防护委员会(ICRP)1977年之旧标准 ,根本无法保护人民健康。更令人难过的是,原能会发给各级学校的宣传垫板上却都是说有根据ICRP之规定 ,只不过上面未注明是1977年的标准 。如果根据1990年的标准 ,其暴露容许量是台湾现行标准的五分之一(见表3)。连邻近的日本、中国及菲律宾都已采用最新标准,只有台湾还停留在使用1977年的旧标准。宽松的标准更使得台湾的核能发电计算起来似乎较便宜,其实是牺牲了人民的健康。在这样球员兼裁判的制度之下,台湾核电厂怎么会安全呢?


在国际上,由于台湾未能签署IAEA核能安全公约,台湾的核能安全从未被国际社会纳入考量,甚至于被视同由中国托管。台湾每年付40 万美金的顾问费交国际原子能总署,他们用这笔钱来管制我们有没有发展核武,亦即用在核燃料的保全上,但台湾却一点也没有机会、也未曾投资在全球性辐射安全与核能安全这方面;换句话说,台湾今日运转的核反应炉或原子技术,均未于国际或联合国的保护伞下,形同核能孤儿一般,其危险可谓甚钜。

再举核能对生态影响之例子来看,核二厂自1993年起即被发现出水口的附近有畸形鱼(俗称秘雕鱼)。秘雕鱼的原因究竟单单是温排水,或有可能来自电厂之辐射及化学污染,到目前尚无定论。本人曾在1991年核四环境影响评估期间,拿到一份台电内部资料,发现磷同位素一个月排放量已超过当时之一年总容许量。当我提出质疑时,原能会杨前处长辩称是台电计算错误。但后来我才知道杨前处长正是辐射钢筋屋的主要隐瞒者之一。根据台电的资料,认为秘雕鱼的产生只是因为水温太高;水温是全世界约430个运转中的每个核电机组均有的问题,却只有台湾在排水口发生秘雕鱼。在1994年3月,台电已经改善排水系统,按其自称,已经解决了温排水的问题,可是到同年8月30日、8月31日、9月2日、9月16日、10月23日都还有人在核二厂的出水口发现秘雕鱼,其畸形率分别是38%、29%、44%、30%、29% 。主张水温假说的邵广昭先生在今年(2000年)核四再评估会上公开承认 ,秘雕鱼种类已经从原来只有两种(花身鸡鱼及豆仔鱼)增加成四种(外加乌鱼及虱目鱼)。目前尚未找到真正原因,尚未控制好,如果继续盖核四厂,叫大家像鸵鸟一样眼睛闭起来,不去面对这问题,到哪一天,产生了畸形人怎么办?

根据台电公司自己的说法,经济部1991年邀请外国专家评估台电营运管理在十项指标中,有7~8项是优于世界平均值 。很遗憾的,我们从美国辐射管理委员会(NRC)的报告资料上看到的却是,1990年当年台电六个核能机组所释出的辐射剂量,平均每个反应炉年超过4人西弗(person-sievert),为美、日、德、法、加、瑞典与台湾等七国同型反应炉中最差的 。

以此看来,我国当务之急是修改「原子能法」为「核能管制法」,使原能会不再球员兼裁判,单纯作管制,如此方能保障目前三个核能电厂的安全、保护人民健康并挽回政府公信力。

四、核废料遗害万代子孙

台电的宣传中把核废料的处理说成:把会螫人的虎头蜂固定于琥珀中,这是很大的误导。首先,发过电之核废料是具高辐射性之化合物,它们并非生物,将之储存于不锈钢筒中,仍是会继续蜕变而放出α、β或γ等辐射线,所以需要经常地检测,以免容器已发生破裂而不知,导致放射物溢出,危害到邻近工人或居民而不知。例如碳14即可以二氧化碳气体方式溢出。如有容器损毁,必须立即更换以防泄出扩大。此外,台电所极力宣传有办法处理,预备运去北韩的其实都只是不含用过核燃料之「低」放射废料,它的半衰期较短,但也要小心储存三百年至五百年。事实上,现今的环保趋势是禁止毒性废弃物跨国运输(例如巴赛尔公约),未来国际间的协定与民间环保团体之监督会更严格,使台电这种作法被阻止。到目前为止,台电这些低放射废料输到国外处理尚未有一件成功过。而真正的「高」辐射废料都还存放在核一、核二、核三厂的原址,如果发生大地震、台风等,安全堪虑。

用过的核燃料中,许多化学物的半衰期(其放射性衰变为原来之一半所需的时间)很长(见表4)。毒性大的如钸239,半衰期为两万四千年,因此至少需监测四个半衰期,约十万年以上,其放射性才能减为原来的十六分之一。如果所有的放射物均考虑,则监测期可能达百万年。核能工业已存在50年以上了,此类高辐射性废料却迄今还是没有办法解决。1996年6月号科学的美国人就谈到,美国政府准备在域加山(Yucca Mountain)盖此类山洞处置场,已实验将近十年了,但由于谁也不敢保证可以万年以上不发生大问题,因而面临经费可能无以为继之困境 。根据2000年9月29日普林斯顿大学的Feiveson分析,台湾所产之用过核燃料,最终处置势必只有放在本地 。现代的台湾人,等八年盖好核四电厂之后,享受30年的能源(核电厂的寿命约只有30年),却让以后的子孙烦恼十万年以上,完全不合「爱人如己」及「泽被子孙」的做人伦理。对任何想在台湾长久居住的人而言,如果知道这些真相,也是绝对无法接受的。



贰、替代方案

目前政府宣布停建核四,拥核者提出许多似是而非的论点,人民也有一些疑虑,其实这都是受过去硬质能源思维迷信要盖大电厂、电业仍由台电独家垄断的影响。我们既然已经选出新政府,要带领台湾走出一条新的路,就应该要顺应世界新潮流,尽速推动主张电业自由化的软质能源政策。个人非常钦佩经济部长林信义,他以产业界出身,知道稳定的电力供应对经济发展的重要性,却能够突破旧思维,洞察出不建核四不但不会影响供电,反而会更稳定,并且愿意承担重任,带领我国迈向新的能源政策。其实,电力供应的共同目标就是安全、稳定、经济、乾净、公平,停建核四来推动软质能源政策正可以达到这样的目标。

一、软质能源政策(soft energy path)之推动

什么叫做软质能源政策呢?简单的说,就是采取多元多样的能源途径及分散式高效率供电系统,配合当地生态环境,在各处建立小型电厂,形成整个地区的电力网,同时以再生能源为主,尽速发展太阳能、风能和以氢为主的燃料电池。相对地,硬质能源政策采用的是建超大型电厂,由一个地方产电,再靠远程输配电来供电;核能发电就是最好的例子。

根据硬质能源的思考,经济发展所需要的电力每年一定得增加某个百分比,因此需要不断盖更多大电厂来因应;不但如此,还需要盖许多的备用电厂,以便当大电厂故障或跳机可以补上,在投资上,这是极端不经济的作法。但是,软质能源推估,由于产电、输电、配电、用电效率技术的改良和提升,即使经济继续发展,电力需求到某个程度后不一定会增加,甚至会减少。这个看法在第一次能源危机后,1975年由美国学者Lovins提出,经过25年的验证,美国的电力需求其成长正如软质能源所言 。

有人说,不盖核四的话,区域供电不平衡,需要南电北送,其实这正是陷入硬质思维的窠臼中,才有这样的顾忌。而即使盖了核四,这个问题还是没有完全解决,因为核四机组所采用的ABWR 机组,在日本运转数年的经验发现,其跳机率为其他核电机组的2倍;届时只要一跳机,立即就发生北部区域供电问题,电力供应反而较不稳定。如果采用软质能源政策,在各区域盖许多小型小电厂(包括风力、太阳能等自产能源),形成区域电力,就完全没有这个问题。

也有人说,不盖核四会缺电,恐怕会有像729那样大停电的情形发生;其实内行人都知道,729那样的大停电,就是硬质能源政策所造成,因为大电厂需要靠长距离输配电系统来支撑,只要一个输电铁塔倒塌即会停电。如果在各地区建立许多小型电厂,作成局部电力网,就不会有大规模的停电。更何况各种输配电至少消耗了 6-30% 的电力呢!目前台湾各地有许多小型汽电共生厂,其总发电量已超过361万千瓦,先将它们并联供电,即已超过核四之270万千瓦,根本不会缺电。而且它们都盖在工厂里面,已经盖好,不必担心人民抗争。这些汽电共生厂能源效率一般可达70-90%以上,为传统单循环火力发电之2倍以上,又可以减少二氧化碳之产生达一半以上。

有人又以国防考量说,核能的战备存量只要一台飞机的装载核燃料量,就可供三年使用。其实大型供电系统正是敌人摧毁的目标。第二次世界大战,德国大型集中式的供电系统目标少而明显,很快就遭到破坏;日本较多小型分散式的供电系统反而撑得较久。台湾如果采取软质能源政策,由于各地区均有许多小电厂及电力网,很难被封锁,在国防上反而占优势。

软质能源政策需要配合电业自由化,这是有极大商机的,它可以创造出许多就业机会。以德国为例,停止核电厂之后,扣除核电厂的就业机会,还增加2万个就业机会。唯一赚得较少的是原来垄断电业的电力公司。况且再生能源的产电技术已经成熟,都已经在商用。这是世界趋势,台湾的企业界应该有这样的眼光,赶快跟进,分食此新能源科技的一块饼,如同过去的资讯业一般。台湾如果做得好,不但自己使用,还可将同类技术卖给其他国家,这是利多,对全民和环境都好。

二、产电效率之提升

以产电效率来说,传统的火力发电厂,能源效率约只有三分之一,亦即从燃烧石化燃料所得之能源抽取转变成电力,只能使用到三分之一。如果改采用复循环,不必加盖电厂、不必增加任何污染,就可增加30%~40%以上的电力 。所谓复循环就是把一次燃烧之能源发电两次,以增加其发电效率。例如,有一种复循环式为燃烧产生气体先推动一组气涡轮运转以发电,然后将这些气体之废热再加以回收,用来加热水产生蒸汽以推动另一组蒸汽涡轮,又发电一次。如此,一石两鸟,既可提高产电量,又未增加任何污染,各种火力电厂均可作。这些复循环进步型火力发电厂之成本,大多比传统型(目前台湾在运转的)还便宜一些。传统型天然气发电建厂成本约每千瓦容量760美元,燃煤者为1,600美元。而复循环者天然气发电每千瓦约400美元,燃煤则为1,000~1,700美元 ,见表1。台电虽然已有8个以上火力发电厂已采用复循环,但是尚有1,190万千瓦的传统火力发电厂也可以全面改装或原地改建成复循环发电(见表2);从最旧最老的深澳火力电厂的机组开始,逐一汰换。如此在未增加任何污染下,就可增加约357~476万千瓦电力,超过核四电厂原预定的270万千瓦。这类复循环高效率机组台电至少已有8部机组在运转(通宵5部、南部3部),并非不可行。德州大学能源专家陈谟星教授主张天然气复循环电厂先改进效率可达200万千瓦以上亦是同样道理。



三、用电效率之提升

再以用电效率来说,目前台湾有三分之二的用电是工业用电。根据经建会六年国建计画的报告,1971年我国每生产一美元的产品,耗电量是日本的1.31倍,1988年则提高到日本的2.64倍,现在约是2倍。两国都同样在经济发展,我们政府的工业政策却是用环境污染的代价来补贴耗电的工业,像钢铁、水泥、石化、造纸等。这种扩张耗电工业政策如果不改变的话,再多的电厂也是不够的。这点政府和民间都必须改进。未来应考虑收能源税,就像抽空气污染防治费,如此用电才不会无穷尽的膨胀。

民生用电也一样需要提高效率,特别是每个主张反核的人民,更应该率先实行。除了随手关闭不用之电源外,需注意各种节省能源之消费措施。像购买家电用品时,应该注意选购省电的产品,而厂商也应努力开发此类产品。全面如此做,则省电冰箱比传统式可节省80%~90%的电力,商业用冷冻系统可省50%,电视可省75%,影印机可省90%,电脑可省95%,电灯至少可省80%~90% 。虽然这些产品刚开始可能贵一些,但做这样的投资绝对值得。政府也应该全面倡导、鼓励民众购买这类产品才对。用电有效率并非要回归原始人的生活,而是爱护生态环境,把电用在「刀口」上。根据U.P.Colombo及J. Goldemberg的估计,全面能源效率之推广约可省下43%~69%的能源,如此就可在不增加污染下多出电力来 。

四、全速发展再生能源

再生性能源,像太阳能和风能,是取之不尽、用之不竭的能源,而且对环境的冲击最小。过去人类所使用的能源,像天然气或是燃煤,或是核能,都需要靠原料供给,再生性能源却不必,因此先进国家已经卯足全力,尽速发展再生性能源(看表5)。反观台电,由于政府保护核能工业,用比较宽松的管制标准,于是终日浸沉于核电王国的梦想中,不但看不到这个世界潮流的新趋势,还批评说,使用风能要占很大的土地,在台湾不可行;太阳能多贵多贵等等。事实上,风能可以在海上撷取,丹麦就是这样,且已预定到2005年前要在海上盖@座风能发电厂;而即使要在陆地上撷取风能,所占用的土地(如农地)均可同时利用做其他用途,不像核电厂所在的土地将永久废弃。再以太阳能来说,北欧或是日本等国,阳光非常稀少,但是他们还是全力研发推展,因为其潜力无穷(见表5)。



台湾是个海岛,每年约有半年以上的东北季风期,风力资源相当丰富。新竹湖口、关西台地的部分山区、中南部海滨及离岛,都很适合风力发电。此外,目前台湾太阳能热水器的普及率仅2%,远不如纬度较高之日本的20%。台湾在这方面显然有相当大的发展空间。

根据世界能源委员会(WEC)的预测,到公元2020年,所有再生能源对全球能源供给的贡献率将达21%;若为了要达成环境永续的情境,则到公元2020年再生能源对满足全世界能源需求的贡献率必须提高到30%,其中12%则来自「新的」再生能源。负责因应温室效应的联合国国际的政府间气候变迁研究小组(IPCC)则预测在2020年,水力、太阳能、风能、海洋能及生质能等再生能源将可提供全球约25%的能源。

当然,推动软质能源政策电力公司就要放弃独占优势,这是台电所不乐见。但是台湾的钢铁业、石油业、电信业均已自由化了,电业在我国进入世界贸易组织后,也势必自由化。只要给业者发展空间,他们就能够跟进做得很好。

因此,谨呼吁全民和政府一同努力,迈向二十一世纪软质的新能源政策,这对台湾未来的电力供应以及子孙的生存环境都是绝对有利的。

致谢:本文内容得到本所詹长权教授、大气科学系徐光蓉教授及阳明大学张武修教授之指正,特此致谢。







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