核安絕對不能放水!美國核電延役爭議叢生,不應作為臺灣的借鏡對象

近期台灣社會出現許多關於核電延役的討論,立法院在野黨準備提出《核子反應器設施管制法》修法,想要刪除核電廠延役申請的時限。目前唯一正在運轉中的核電廠是位於屏東縣核三廠,該廠有兩座反應爐從1984年以來已運轉近40年,一號機預計在2024年7月27日除役,二號機預計2025年5月17日除役。

原本的規定是核電廠若要延役需在運轉執照到期前五年提出申請,若想要延役的核電廠須提交「整體性老化評估及老化管理報告」、「時限老化分析報告」,「相關終期安全分析報告及運轉技術規範之增修內容」及「其他經主管機關指定並發布之事項」等報告,在野黨想要刪除該五年限制,讓核電廠想要延役隨時都可以提出申請。

台灣核電廠都是從美國引進,在野黨主張美國也有核電廠正在申請延役,台灣的擁核學者也站出來呼籲台灣應學習美國政府在審查核電廠延役的「彈性作法」,不須拘泥在那幾年、幾月,但這樣做真的安全嗎?為甚麼美國政府會有如此作法?難道沒有任何疑慮嗎?

對此綠色公民行動聯盟特別彙整美國政府部門的立場、美國核電延役相關規定與實際做法,提供給台灣社會各界參考,從美國核電延役的經驗中,最重要的法規、科學數據是什麼?以及這樣的作法是否能確保核能安全?

為何美國政府部門對核電延役充滿「彈性作法」?

要了解美國延役的規範之前,要先認識美國主管核能的兩大主管部門──美國能源部(DOE)及核管會(NRC)的立場與權責。

從能源部的立場來看,能源部非常鼓勵核電業者申請二次延役,每次申請延役20年,最長可以運轉80年。截至2022年7月美國已有88座反應爐獲得首個20年延期的許可,另外美國有20座反應爐正在規劃延役至80年。

為什麼美國能源部的立場會如此?這就和核管會有關係了。美國核電延役的主管機關是核管會,而核廢料處置場的主管機關是能源部。也就是說只要核電廠還沒有除役,能源部就不需要面對核廢料處理的難題。美國能源部認為「運轉年限只是一個數字,核電廠運轉80年不存在技術問題」,這些說法也被臺灣的擁核人士、政黨大肆宣傳。

從核管會的立場來看,核管會本就負責核發反應爐的運轉執照,最初核發40年的運轉執照,並不是考量技術問題,而是考量是否符合核電業者的利益。因此在美國的法規中,核電廠規定只要運轉滿20年,就能申請延役至60年。只要運轉滿40年,又可再申請延役至80年。試想一座已經已使用40年的核電廠,可以被許可再運轉40年,難道沒有任何問題?

這當中核管會所使用的審查規範就是最大的問題!目前核管會所採用的「通用老化經驗教訓」、「延役審查計畫」、「延役標準」及「監管標準」等,都是由負責營運、興建核電廠的核工業界先制定,由核管會依這些「利害關係人」的意見量身訂做法規,讓這些規定充分符合核工業界利益。

了解完兩大部門非常「積極」且「充滿彈性」的立場後,就不會對美國核電廠延役感到意外。

美國之所以要鬆綁核電延役的審查,實際上是因為美國已沒有辦法再負擔興建新核電廠的成本,美國早已多年未大規模新建核電廠,在2000年後只有兩座反應爐動工。目前只有喬治亞州的Vogtle 3號機完工商轉,另一部Vogtle 4號機仍在測試中,但兩部機組的興建成本也從原預算的140億美元驟增到310億美元以上,較原規劃高出一倍以上。因此美國老舊核電廠的延役有迫切的需求。

從美國法規來看,並沒有規定最遲應於何時申請,但根據美國核管會相關管制法規,若業者在現有運轉執照到期前5年提出完整延役申請文件,核電廠可以繼續運轉,直到延役申請結果出爐為止。這是為了確保核電機組不受行政程序未完成而關閉,申請延役可與其他類型的運轉執照的申請相互結合,例如在廠內設置乾式貯存桶、變更冷卻池設計。

審查延役申請分為兩個部分,其一為核安問題,再者則是環境問題,申請人必須解決機組老化的技術問題,並提出解決方法,由於現行所有規定皆為「利害關係人」代替核管會所制定,所以核安審查早已淪於作文比賽。

法規也規範當核電業者出延役申請時應確保公眾參與,過程中需召開說明會、聽證會,並要公開審查會議的會議記錄至政府的公報上。依據官方說法,如果需要舉行聽證會,核管會應於收到延役申請後30個月內完成審核。如果不需聽證會,核管會則應於收到延役申請後22個月內完成審核。不過,核管會現行做法已傾向不舉行聽證會,並力求於18個月內完成運轉執照審查。

對核電延役審查的彈性會帶來什麼風險?

我們仍須強調「沒有任何人造物可以完全避免老化、故障」,也因此隨著反應爐老化,核災的風險也會隨之增加,若將核電廠安全度變化畫成圖時,將得出了一個U型曲線,科學家稱為浴缸曲線(Bathtub Curve)。

浴缸曲線是呈現核電廠運作及其核災風險分為三階段:磨合期、中年期和磨損期。在磨合期事故的發生率較高,如車諾比和三哩島核災皆在磨合期中發生。在中年期,曲線趨於穩定。但之後隨著機組老化,事故繁率和風險再次上升,福島核災就是於磨損期所發生。

因此對於老舊核電廠的監督與檢查應越來越詳細,這些檢查被稱為「老化機組管理計畫」,主要是針對運轉中的反應爐進行熱負荷和機械負荷監測、最佳化操作程序,以減少負荷,並於必要時更換系統、結構和零件。

目前最常見的老舊機組是壓水式及沸水式兩種反應爐,在台灣核一、核二廠是沸水式反應爐,核三廠則是壓水式反應爐。這兩種反應爐除了反應爐壓力容器圍阻體無法更換,其他零件包含:反應爐冷卻劑系統壓力邊界、蒸汽產生器、穩壓器、管道、泵殼、閥體、爐心護罩、零件支撐件、熱交換器、通風管道、電氣、機械貫穿件、設備艙口、抗震結構、電纜和連接件、電纜橋架、電氣櫃,閥門、電動馬達、柴油發電機、空壓機、緩衝器、控制桿驅動器、通風風門、壓力變送器、壓力指示器、水位指示器、開關櫃、冷卻風扇、電晶體、蓄電池、斷路器、繼電器、電源逆變器、電路板、電池充電器和電源等,均可更換。

所以反應爐能實際運轉年限取決於反應爐壓力容器的狀況,因此老化機組管理計畫與延役計畫的重點是監控反應爐壓力容器並推估運轉過程中所發生的變化。

反應爐壓力容器為了確保冷卻劑不沸騰,必須承受快中子流及伽瑪射線的輻射。但中子輻射、材料疲勞、運轉中產生的機械和熱應力,都可能造成反應爐壓力容器老化。核安專家認為「中子輻射脆化是造成反應爐壓力容器發生的老化、退化現象的主因」,所謂的中子輻射脆化是指:當反應爐壓力容器暴露於中子輻射時,鄰近核心的區域會發生脆化。如果脆化的壓力容器具有缺陷,再發生某些嚴重的系統瞬變,壓力容器故障可能造成爐心熔燬,進而使圍阻體失效。

中子輻射脆化出現時通常為奈米等級,就是一公尺的十億分之一的尺度,肉眼無法觀察。但目前老舊核電廠的反應爐容器中子輻射脆化的觀察數據仍然非常缺乏,美國核管會並沒有收集其他除役反應爐的零件去分析研究,導致目前延役監測的計畫多流於空談。

核管會在審查延役許可時,會針對不同的反應爐的「設計基準」,提出不同的「許可依據」,也就是說核管會使以過去與現在的數據,去評估未來展延期間的核安標準。這其中的問題在於,最初「設計基準」中想像核電廠可能發生的事故,並沒有考量納入到中子輻射脆化造成的壓力容器故障,以及其導致的爐心熔燬。現在所有的核安機制都沒有應對超出「設計基準」的事故,如老化壓力容器故障所致的爐心熔燬,及核電廠失去電力系統所致的爐心熔燬、地震及海嘯等。

充滿彈性的延役審查,為美國帶來的風險就是製造出可能導致「超出設計基準的事故」的環境。

舉例而言,美國最常見的反應爐是馬克一型(Mark I)沸水式反應爐,與福島核災爐心熔燬的反應爐同型號。奇異公司在設計馬克一型的用過燃料棒的冷卻池時,刻意使其緊臨反應爐壓力容器,就可以大幅縮短從反應爐取出用過燃料棒,再移置到冷卻池的距離,進而可以大幅減少興建費用和營運成本,所以最符合經濟效益的馬克一型在美國享有很高的市占率。

位於美國賓州的桃底核電廠(Peach Bottom Nuclear Generating Station)2號、3號沸水反應爐為奇異公司所設計興建,2座機組分別於1974年7月和1974年12月併網。每座反應爐最初裝置容量約1180MW,後來在2018年升級至1382MW。桃底2號和3號機組運轉執照原本分別於2013年和2014年到期,後來獲得延役許可至2033年和2034年,其後於2020年再次申請延役至2053年和2054年,但這2座機組的問題不僅只於反應爐壓力容器老化。

桃底2號、3號機組因中子輻射脆化所致的壓力容器故障極有可能引發超出設計基準的事故。目前美國核電廠冷卻池放置燃料棒的密度高於燃料池原先設計的5倍。在此情況,若壓力容器故障造成爐心熔燬,繼而造成冷卻池起火,發生核災,銫137的輻射外洩會遠高於福島核災,損失可能高達數兆美元,而美國必須疏散的災民更會高達數百萬人。

目前美國已有58座反應爐已進入實際延役期間,但其中有8座反應爐因運轉成本過高而停止運作,甚至有1座反應爐運轉未屆滿40年也提早關閉。顯見,獲得延役許可不必然會實際延役,因為仍然有財務、安全及技術的問題在挑戰這些老舊核電廠的運作。

科學家曾對主管機關的審查方式提出質疑?

核管會在審查延役,遇到可能遇到超出設計基礎的事故問題時,都傾向建議讓核電業者「自我評估」,並在官方的規定中極盡所能刪除「要求」(required)一詞。

美國能源部所管轄的太平洋西北國家實驗室(Pacific Northwest National Laboratory)早在2017年12月於官網和能源部所轄下的科學技術資訊辦公室(US Department of Energy Office of Scientific and Technical Information)發布一份名為《支持延役許可的退役電廠採集標準和規劃指南》報告。

該報告主張除役機組則應比照法醫的病理鑑定「驗屍」(autopsy),為了得知延役是否可行,太平洋西北國家實驗室建議,核管會和核工業必取得實際數據。類似於法醫必須檢驗大體採集細胞或器官,了解死者用藥、飲食習慣、生活作息,乃至於病史,才能判斷死者傷病情況和死因。

此外,也要「採集」(harvest)反應爐元件以研究兩種降解機制,其一是導致失效的機制,例如腐蝕、疲勞或磨損,其二是研究材料老化,例如輻照脆化和熱老化。一般來說,第二種降解會導致材料特性的變化,例如韌性降低、硬度增加等。採集有幾個階段,包括確定優先順序、制定採集計畫、進行材料的實際採集,分析材料的最終使用,包括傳播材料研究結果。

報告建議核管會在核發延役執照前的第一要務就是「解剖除役機組」、「採集機組元件」。唯有建立金屬、焊縫和零件的輻射脆化數據,分析輻射與熱老化的相互作用,核管會才能有科學數據推估該等元件的使用年限,並依此建立延役機組的即時監測標準。

太平洋西北國家實驗室在報告中直言指出,主管機關的「高度優先事項」是「要求」已關閉的核電廠進行採集,進而從除役過程取得關鍵的反應爐系統、結構和零件數據,並據此評估美國現今持續運轉的機組實際情況和核安。

然而,2017年的《支持延役許可的退役電廠採集標準和規劃指南》全文卻突然從太平洋西北國家實驗室與科學技術資訊辦公室各自的官網中消失。核管會在2019年3月27日的聽證中表示,該報告僅為「一份草案」,核管會之後自行發布該報告的修訂版,日期為2019年3月31日。

由核管會自行竄改的版本已然刪除了所有提及主管機關「要求」核工業遵行特定規範的文句。經竄改後的報告從52頁,刪減至42頁。關於除役核電廠數據缺乏所導致的「知識落差」一詞在2017年12月的報告中出現18次,在2019年3月新版文件卻僅只出現1次。由於報告內容已然面目全非,故而「新版報告」從未發布於太平洋西北國家實驗室或科學技術資訊辦公室網站,顯示報告作者與該辦公室基於科學專業,無法為核管會自行竄改的內容背書。

美國憂思科學家聯盟(Union of Concerned Scientists)是美國由多名科學家組成的智庫,長年為美國政府與社會提供科學的政策建議。該聯盟早在早在2000年代就對核管會的審查方式提出質疑,並多次呼籲核管會應徹底改革評估延役的方式,要求核管會應定期檢查核工業界所稱不易老化的零件,同時審視現行安全法規因應危老機組時所存在的知識落差。憂思科學家聯盟認為,官方應暫停核發延役許可直到核管會徹底改革審查延役的方式。但憂思科學家聯盟認為,目前仍看不到產、官雙方徹底改革的可能性。

結語:核電延役風險高,核安萬萬不可放水,如期除役才是最佳作法

美國核電廠充滿彈性的延役規範的背後,是逃避面對核廢料處置的困境、是對核能安全標準的放水、是對科學研究的漠視,更是對國民安全的麻木不仁。

令人遺憾的是在台灣在野黨與擁核學者形成利益共同體,不斷讚賞美國核電延役,好像不延役核電廠就在國際上是落伍的,殊不知這些擁核人士口中的國際潮流,實際上更接近抖音上對年輕人有害的各種挑戰,看似風潮,實際上只是將自己的安全作為玩笑,無視科學家提出的各種沉痛呼籲與教訓。

核三廠距離除役已剩不到一年,我們應該好好準備與核電告別,不再展延核電廠的運轉執照,才是確保核能安全的唯一方法,而不是跳入另一個危機之中。

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