五年前，福島核災引起全球譁然，各國的核能發展瞬間喊停，民間反核聲浪四起。德國宣示 2022 年全面廢核，中國則在觀望後加速擁核。核能為何令人又愛又恨？我們未來的能源藍圖真能排除核能嗎？
作者／鄧肯．吉勒（Duncan Geere）
譯者／高英哲
2011 年 3 月 11 日，一場意外震撼了核能發展。日本太平洋外海大約 70 公里處發生了規模 9.0 的地震，造成巨浪襲向福島第一核電廠。核電廠中控室嘗試停止運作，然而海水入侵造成緊急柴油發電機失靈，使冷卻系統斷電而無法運作。福島一廠有三座反應爐因此爐心熔毀，接連發生一系列的爆炸，大量放射性物質外洩到環境中。這是能源史的關鍵時刻，造就了反核的世代。五年過去了，這場災難的效應仍然顯而易見：微量輻射不斷洩入太平洋，成噸的廢料和殘骸有待清理。
核能發展史
時間拉回到 1946 年的「原子年代」。第二次世界大戰使用核武，核能發展伴隨而來，報章雜誌和研究論文充斥大膽的預測，認為原子能將帶給我們理想的未來。時任美國原子能委員會主委的大衛．李林塔爾（David Lilienthal）非常熱衷於原子能，他說，「原子能不只是在尋找新能源，更重要的是它開啟了人類歷史的新頁：我們對知識的信念能使人類的整體生活更加蓬勃。」
然而民眾對於核能的觀感開始慢慢轉變。1960 和 1970 年代， 核能受歡迎的程度逐漸下滑。1979 年美國賓州的三哩島核電廠發生爐心熔毀事故，加上環保運動逐漸崛起，以及冷戰時期的軍備競賽，導致越來越多人反對這項科技。1986 年車諾比核電廠事故發生後，民眾的反對聲浪達到顛峰。從 1954 年蘇聯建造世界第一座商用發電的核電廠開始，核能美夢閃耀登場才過了 30 年，就只剩下半口氣了。
車諾比核災，大大地降低了人民對核能的信心，也促使研發人員提升新建核電廠的安全性。
「車諾比事故幾乎使得核能發展停擺。」獨立核能安全專家組織「國際核能風險評估團體」（INRAG）的尼克勞斯．繆爾納（Nikolaus Müllner）解釋，「第一代核電廠建於 1950 與 60 年代，第二代核電廠建於 70 與 80 年代，然後就是空窗期。」在這段空窗期，研究人員想出了明顯安全許多的「第三代」反應爐設計，可應付類似車諾比的核能事故，不會釋放大量放射性物質到環境中。但是面臨各地民眾的反對聲浪，根本不可能建造這樣的核電廠來測試。核能產業就這樣停滯不前：如果不興建新的反應爐，就沒辦法改善核電廠的安全，然而民眾擔憂核電廠的安全，恰恰導致新的反應爐無法興建。
接著發生了福島核災。民眾反對核能的聲浪原本已經隨著時間逐漸淡去，又因此捲土重來。德國宣示在 2022 年之前關閉所有的反應爐，義大利則舉辦了公投，有 94％ 的投票人反對政府興建新核電廠的計畫。在法國，民眾接受核能作為能源獨立的手段，然而法國總統歐蘭德也宣布打算減低核能發電的比例。同時，英國自從 1995 年開始就沒有再興建新的核電廠，目前法國能源公司 EDF 在英國薩默塞特郡辛克利角（Hinkley Point）的核電廠興建計畫也有人反對。所以如今核能該何去何從呢？
核能「安全」嗎？
在過去 20 年左右，大多數西方國家只維護既有的反應爐，漸進地進行安全升級以符合規範。選擇保留核電廠的國家延長了核電廠的使用年限，有些遠超過原始設計的規範。「反應爐最初設計的使用年限為 40 年，後來延長到 60 年。」繆爾納說，「（比較舊的）反應爐會長期維持運轉，它們是釀成核能意外的主要風險因子。」核電廠的安全層級未必會下降，但肯定不會上升。「你若在某處興建新的核電廠，一定會引人注意。」繆爾納說，「但是延長使用年限比較不會被察覺。」然而若不興建新的核電廠，科技就不可能大幅躍進，整個產業就不得不枯坐祈禱不會再發生另一場重大核災。
然而你若查看原始資料，核能會在眾多能源選項中脫穎而出。2011 年福島核災之後不久，未來學家兼能源研究者布萊恩．王（Brian Wang）計算發現，若根據發電量來比較全世界的所有能源，煤炭和石油明顯是最危險的能源，每發電 10 億度（一兆瓦小時，TWh）分別會造成 100 人和 36 人死亡，主要是因為這兩種發電方式產生大量空氣汙染。相對來說，核能每發電 10 億度只會造成 0.04 人死亡，甚至比風力和太陽能發電等再生能源還低。這是因為風力與太陽能發電所需的原料在開採時可能會危及生命，在危險地點架設風力渦輪和太陽能板也有生命風險。其他研究也得到類似的結果。
所以核能安全嗎？繆爾納說這是定義問題，「安全規則並非全球一致，因此『安全』這個詞在不同國家具有不同意涵。」安全的定義是有些慣例：幾乎所有的安全規範都是根據機率擬定的。比方說電廠的設計可能必須能承受每10萬年發生一次的大型地震。「但這不表示意外就不會發生。」繆爾納說，「罕見的意外還是有微小的發生機率。核電廠仍有可能發生輻射外洩等嚴重意外。」
用機率來評估安全有另一個問題：由於氣候變遷，嚴重天氣事件的發生機率正在改變。「你無法斷言過去 100 年記錄的資料也適用於未來。」繆爾納解釋，「目前我們還不清楚要怎麼處理這個問題。舉例來說，西歐核能管制協會（WENRA）要求必須納入氣候變遷的安全分析，然而目前尚在討論要怎樣執行。」
環保團體意見分歧
那麼，氣候變遷有多少比例是核能造成的呢？核子反應爐運轉的碳排放幾乎是零，只會產生熱能和放射性廢棄物。如果把建造電廠和除役，開採、處理和運輸鈾燃料，以及核廢料儲存也算進來，碳排放量當然會有點不同，不過若跟煤炭、石油、天然氣相比，核能的碳排放量仍然表現優異。英國牛津大學史密斯學院永續金融學程主任班．卡德寇特（Ben Caldecott）說，「如果不汰換全球既有的核能電廠，那麼要達到低碳發電系統的目標就會困難非常多。」
關於核能在對抗氣候變遷所扮演的角色引發許多辯論，事實上環保運動因此分成涇渭分明的兩派。一群有時自稱為「生態現代主義者」（ecomodernist）的人，反對「核能很不好」的環保信念。「現今的核分裂技術是現代唯一能做到零碳排放的科技，驗證它有能力滿足現代經濟大部分、甚至是全部的能源需求。」由一群研究人員和社會運動者在 2015 年 4 月發表的《生態現代主義宣言》（Ecomodernist Manifesto）寫道，「核能若要發揮全部潛力作為減緩氣候變遷的關鍵科技，更安全、更便宜的新一代核能科技可能是必須的。」
生態現代主義者認為核能可作為減緩氣候變遷的有用工具，然而較傳統的環保組織非常不認同這樣的看法。「核能的全球發電量已經低於再生能源，接下來幾年核電比例將繼續降低。」綠色和平組織的網站上寫道，「若要建造足夠的核電廠來有效減排溫室氣體，需要耗費數兆元，製造數萬公噸的致命高放射性廢棄物，導致核武原料進一步擴散，並且每 10 年就發生一次車諾比等級的意外。也許最嚴重的是，這會浪費掉實施有效氣候變遷解決方案所需的資源。」
這些資源很可觀。相較於分散式的再生能源，核能集中式的特性意味著要找到興建新反應爐的資金可不容易。「核能產業是非常大型的工程計畫，需要多年的規畫，設計必須經由主管機關核准，取得許可又得花上好幾年。」卡德寇特解釋，「這點實在比不上能夠迅速運轉的分散式再生科技。」
其他解決方案
有人提出新的核能方法來解決上述某些問題。儘管全世界的第三代反應爐數量稀少，不過第四代的反應爐已在研發當中。這些反應爐能夠使用現有的鈾產生更多能量，大幅增進經濟效益。然而這些反應爐尚需大量研發工作才能建造，這在今日的反核社會中很難做到。繆爾納說，「我個人不認為未來會看到社會大規模運用第四代反應爐。」
另一個可能的選項是興建釷燃料反應爐。釷產生的危險核廢料遠比傳統核能來得少，而且釷在地殼裡的含量是鈾的三倍。不過釷燃料發電也有缺點，在推出前需要投入可觀的研發成本，而且處理燃料的過程會產生強烈輻射。期刊《原子科學家公報》（Bulletin of the Atomic Scientists ）在 2012 年探討相關技術的報告中寫道，釷燃料「所需投資成本太過龐大，沒有提供明顯的回報」。不過仍有些研究人員認為，釷是最佳的選擇。
海上核能電廠，可以解決建在陸地上時的一些疑慮，但仍有其他挑戰必須面對。
還有人提議核電廠可以像石油和天然氣鑽井一樣，設立在離海岸數公里遠的浮船上。這個奇招可以解決核能的三個關鍵問題：冷卻反應爐，遠離居住地區，並且抵抗浪潮以避免類似福島淹水的情境。這樣的設計甚至能夠因應需求，重新設置在別的位置。不過漂浮核電廠不是毫無風險，它會面臨船隻碰撞、恐怖攻擊，以及不慎沉沒等新的問題。
另外還有「小型反應爐模組」的概念。這些微型的密封反應爐與核子動力潛艇用的反應爐類似，這樣的反應爐能彈性調度，因應不同大小的城市來調整發電規模。微型反應爐不需要這般巨額的前置成本，因此遠比傳統核電廠更容易上線運轉，不過若以每單位裝置容量的投資成本來看，沒有比大型反應爐便宜多少。「我們可能會看到一些微型反應爐出現，」繆爾納說，「不過我不確定它們會不會改變現況。」
那麼核能可能成為我們未來生活的一部分嗎？這要視情況而定。在民意比較難影響政府決策的中國和印度，政府官員正採用較安全的新式第三代反應爐，大力擴增核能發電量。中國有 30 座運轉中的反應爐，並打算在 2020 年之前新建至少相同的數量。印度一共有 21 座反應爐，並計劃再增加超過 20 座。繆爾納說，「如果政府政策要採用核能，那就會蓋出核電廠。」
中國為了幫助產業發展，大力發展核能事業。
不過核能在西方世界的前景並不看好。前置成本高昂，安全規定嚴苛，難以取得資金，不受民眾歡迎，有核武擴散的風險，以及與之競爭的再生能源迅速發展，這些不利因素使得興建新的核電廠窒礙難行。替代能源若更便宜、更容易施行，又不那麼像政治毒藥，或許會將核能驅離發電競技場。「基本上，局勢對核能的競爭者更有利。」卡德寇特說，「而且這個趨勢只會越來越明顯。」
【完整內容請見《BBC知識國際中文版》第 56 期（2016 年 04 月號）。版權所有，轉載請註明出處。】
The post 蒙塵巨人何處去，核能的十字路口——《BBC知識》 appeared first on PanSci 泛科學.