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溢李
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1 投稿類別 : 工程技術類篇名 : 作者 : 史宇傑中山工商汽車三丙陳泓廷中山工商汽車三丙吳孟澤中山工商汽車三丙指導老師 : 陳明鴻老師

2 壹前言一研究動機近年來身處台灣的我們, 為什麼我們的電費都只漲不降? 電力很吃緊, 尤其每年的夏季, 用電量都特別的多目前台灣主要的發電方式有四種, 分別為 : 核能發電火力發電水力發電和風力發電 ; 我們依靠最多的發電是火力發電, 第二則是核能發電由於 2011 年日本發生了震驚全球的 311 大地震及海嘯, 從這次事件中也激起了人類對於核能發電廠的安全疑慮經過媒體的報導後, 本次的研究也要探討核能發電及火力發電對於台灣是否能夠續用? 核能火力發電的安全問題真的能讓身處台灣的我們可以放心嗎? 以上的種種問題就讓我們一起來探討吧! 二研究目的 ( 一 ) 了解火力發電及核能發電的差別 ( 二 ) 分析火力發電及核能發電之優缺點 ( 三 ) 分析火力發電及核能發電對環境的影響 ( 四 ) 探討火力發電及核能發電是否能夠續用三研究方法本次研究透過網路的查詢新聞媒體的報導及各類相關書籍來蒐集相關資料, 經過同儕之間的討論與彙整所有資料, 來製作出本篇小論文 1

由於燃燒過程帶來許多其他副產物 ( 飛灰底灰二氧化碳氮氧化物硫氧化物及粒狀物等 ), 對環境產生諸多的影響, 所以也設置了許多環保設備來改善發電過程之排放以符合環保標準圖一 : 火力發電原理 (

3 貳正文一火力發電與核能發電的差別 ( 一 ) 火力發電的工作原理火力發電為目前電力系統提供電力的主要方式以大容量之汽輪機組發電為例, 其發電原理是運用蒸汽循環 (Steam Cycle) 方式, 將化石燃料的化學能透過燃燒反應產生熱能, 於鍋爐內加熱爐水, 使其生成為高溫高壓之蒸汽, 繼而推動汽機, 成為轉動的機械能最後, 再透過發電機將機械能轉換成為電能 ( 或電力 ), 輸送到各地由於燃燒過程帶來許多其他副產物 ( 飛灰底灰二氧化碳氮氧化物硫氧化物及粒狀物等 ), 對環境產生諸多的影響, 所以也設置了許多環保設備來改善發電過程之排放以符合環保標準圖一 : 火力發電原理 ( 圖一資料來源 : 火力發電 2018 年 3 月 20 日, 取自 2

4 ( 二 ) 核能發電的工作原理圖二 : 核能發電原理 (Nuclear ower generation) ( 圖二資料來源 : 核能發電廠結構 (2017) 2017 年 12 月 13 日, 取自現在使用最普遍的民用核電廠大都是壓水反應爐核電廠 ; 它的工作原理是, 用鈾製成的核燃料棒在反應爐內進行裂變並釋放出大量熱能, 高壓下的循環冷卻水把熱能帶出, 在蒸汽發生器內生成蒸汽, 高溫高壓的蒸汽推動汽輪機, 進而推動發電機旋轉表一 : 台灣核電廠基本資料核電廠基本資料核一廠核二廠核三廠位置台北縣石門鄉台北縣萬里鄉屏東縣恆春鎮額定熱功率 (MWt) 額定發電量 (MWe) 反應器型式奇異公司沸水式第 4 型奇異公司沸水式第 6 型西屋公司壓水式 3 迴路汽輪發電機廠商西屋公司西屋公司奇異公司工程設計依伯斯可貝泰公司貝泰公司圍阻體型式馬克一型馬克三型鋼襯預力混凝土型一號機二號機一號機二號機一號機二號機建廠許可日期 1971/12/ /12/ /08/ /08/ /04/ /04/01 商業運轉日期 1979/01/ /09/ /12/ /03/ /07/ /05/18 ( 表一資料來源 : 核電廠基本資料 (2018)2018 年 3 月 20 日 3

5 二火力發電及核能發電的優缺點 ( 一 ) 火力發電的優缺點 1 優點 (1) 燃料 ( 化石燃料 ) 取得方便 (2) 相較於核能, 較無危險性及沒有輻射廢料 (3) 建廠容易 2 缺點 (1) 以化石燃料作為燃料, 產生二氧化硫懸浮微粒等, 造成空氣污染及酸雨 (2) 化石燃料其量有限, 終有用完之時 (3) 燃燒產生廢熱及二氧化碳, 加強溫室效應, 使全球氣溫升高 (4) 易遭反彈抗議 (5) 對人體肺部健康有損害之虞, 例如 : 氣管炎氣喘氣腫 ( 二 ) 核能發電的優缺點 1 優點 (1) 核能發電不會排放巨量的污染物到大氣中, 所以不會造成空氣污染, 也不會產生造成地球溫室效應的二氧化碳 (2) 核能使用的鈾燃料, 能量密度比石化燃料高上幾百萬倍, 燃料棒體積小, 運送與儲存都很方便, 一座 1000 百萬瓦的核能電廠一年只需要 30 公噸的鈾燃料 (3) 核能發電的成本中, 燃料費用所占比例較低, 核能發電的成本比較不容易受到國家經濟情勢的影響, 也不會因為原油價格上漲而有太大的變化 2 缺點 (1) 核廢料問題 : 核能電廠會產生高低階放射性廢料, 或者是使用過之核燃料, 雖然所占體積不大, 但具有放射線, 故必須慎重處理 (2) 環境生態 : 核能電廠的能量轉換效率比一般的石化燃料更低, 所以核能電廠會排放更多的廢熱到環境中, 造成沿海嚴重的熱污染例如 : 珊瑚白化生物突變 (3) 國家經濟 : 核能電廠的投資成本比火力發電廠還大許多, 再加上土地取得困難, 電力公司所承受的財務風險也比較高 4

6 (4) 歷史事件 : 核能電廠萬一冷卻系統異常時, 會造成人類無法挽回的危機, 後果將會像日本的廣島長崎一樣, 如同被原子彈肆虐的痕跡 ; 還有知名的俄羅斯烏克蘭車諾比事件福島核災等這些都是核能異常帶給人類的警惕三火力發電及核能發電對環境的影響 ( 一 ) 火力發電對環境的影響 1 空氣汙染空氣汙染物是空氣中的物質, 對人類和生態環境産生有害影響該物質可以是固態顆粒液態液滴或是氣體表二 : 各種發電方法所產生的每單位電最所產生整體二氧化碳排放量發電方法簡述每單位電量所產生的二氧化碳 (g CO2/kWhe))( 百一分段價 ) 水力發電假設利用水塘, 不含水壩建設 4 風力發電廠核電位於低成本陸地的情境, 不含海上型以普遍的第二代核反應爐計算不含更新型科技太陽能電池多晶矽太陽能電池生產過程的碳排放 46 燃氣發電假設加裝燃氣渦輪聯合廢熱回收蒸汽發生器 469 ( 表二資料來源 : 各種發電方法所產生的每單位電最所產生整體二氧化碳排放量 (2018) 2018 年 3 月 20 日, 取自火力發電廠 ) 2 酸雨二氧化硫和氮氧化物導致的這些氣體本身具有酸性, 和空氣反應後, 會產生亞硫酸硫酸硝酸等酸性化合物, 最終導致酸雨 3 溫室效應如第一點提到的燃煤所排出的二氧化碳是溫室氣體之一, 會造成溫室效應 5

7 ( 二 ) 核能發電對環境的影響 1 放射性廢棄物的處理由於核廢料是放射性廢棄物, 故其處理的方式較複雜 ; 其中有以下幾種處理方式 : 固化乾儲存再處理 2 熱汙染由於核能發電使用海水做為冷卻劑, 因此將使用後的高溫海水排入海洋, 導致海水溫度上升使水中氧氣溶解度降低, 使海中生物死亡或病變 3 財務風險 (1) 核能發電廠占地大, 且我國土地資源有限, 因此蓋核能發電廠的費用比火力發電廠高出許多 ; 而且一旦發電廠除役, 土地受到的輻射汙染, 使土地短時間無法使用 (2) 一旦發生核災, 其龐大的經濟損失環境危害, 並不是電力公司所能負責的 4 對環境的威脅 (1) 由於核能電廠反應器內有大量的放射性物質 ; 如果發生事故釋放到外界環境, 會對生態及民眾造成極為毀滅性而且全面性的傷害在目前核三廠入水口海域內架設遙控監視系統並監測水溫, 以網路全天 24 小時監錄核三廠入水口珊瑚礁生態實況, 並於台電南部展示館及網路上對外開放珊瑚即時監測影像 ( 源, 屏東 / 第三核能發電廠 YUAN MAGAZINE,2016/11-12 月 ) 四探討火力發電及核能發電是否能夠續用 ( 一 ) 火力發電綜合以上資料來說, 火力發電會造成的危害有空污酸雨以及溫室效應這三種 ; 接著我們繼續探討其對人體所造成的傷害 1 空氣汙染常見的空氣汙染包括一氧化碳二氧化氮懸浮粒子二氧化硫等成分空氣污染對健康的影響有很多 ; 從身體裡細微的生理變化, 以至明顯的病徵如鼻子及喉嚨癢氣喘咳嗽胸痛或胸悶等 6

8 表三 : 各種汙染物的來源與危害空氣污染物來源對健康的影響一氧化碳一氧化碳主要是來自未能完全燃燒的化石燃料一般人吸入少量的一氧化碳時會感到頭痛暈眩大量則休克二氧化氮當燃燒工序以高溫進行時會排放氮氧化合物 ( 包括二氧化氮 ) 二氧化氮會刺激眼睛鼻咽喉及呼吸道的黏膜支氣管過敏等反應懸浮粒子燃燒化石燃料自然生產呼吸道不適咳嗽呼吸困難肺功能減弱引發慢性支氣管炎損害心血管系統二氧化硫二氧化硫主要是由燃燒含硫的化石燃料產生二氧化硫會刺激眼和鼻, 而吸入二氧化硫會引致氣管收縮二氧化硫對哮喘病患者及慢性呼吸系統病患者的影響更為明顯 ( 表三資料來源 : 香港特別行政區政府衛生署衛生防護中心 (2018) 空氣汙染對健康的影響 2018 年 3 月 20 日, 取自 2 酸雨 (1) 會刺激人類眼睛和皮膚, 對人體造成傷害 (2) 造成土壤岩石中的有毒金屬元素溶解, 流入河川或湖泊 (3) 水生植物以河川灌溉, 累積有毒金屬, 將經由食物鏈進入人體, 影響人類健康 3 溫室效應溫室效應並不會直接對健康造成傷害, 但會破壞生態也造成其他疾病增加例如 : 極地冰原融化, 造成海平面上升, 生物空間減少 ; 造成全球氣候變遷, 導致不正常暴雨乾旱現象以及沙漠化現象擴大間接引發漢他病毒腦炎登革熱過敏性氣喘等 ( 二 ) 核能發電 1. 核輻射輻射會使 DNA 突變導致癌症影響動植物的生長與整體變化 2. 熱汙染受到電廠所排放的高溫冷卻水, 提升臨近沿海水溫度, 會破壞生態 7

9 參結論透過此次研究和收集各方面的資料, 討論之後得到以下的幾點結論 1. 核能與火力發電優缺點比較 : 核能發電穩定性極高, 且資源豐富, 鈾燃料具有三年左右儲備效果, 供給穩定性高火力發電主要燃料為煤, 相較之下所製造之空氣污染最為嚴重, 改善之道為煤炭氣化, 以及高效率燃燒技術 ( 綠色能源科技,2011/1 月 1 日 ) 其產生的二氧化碳污染僅次於石油, 且有嚴重的二氧化硫污染 2. 核能與火力發電是否續用 : 我國現有 1 部核電機組在商轉 ( 核一廠一號機被反核立委擋在立法院未能重起 ), 每年核能發電量約萬瓦, 約占國內發電量 6% 我國使用核電已有近 40 年安全運轉的經驗, 顯示核電機組運轉的安全是可以控制的火力發電受影響之最大增量或環境敏感地區, 台電有設置空氣品質監測站以減少 PM2.5 的產生, 火力發電只能少用, 少用才能徹底改善空汙的問題全台最大火力發電廠為台中發電廠, 發電量達萬瓦, 是台灣也是世界最大的火力發電廠, 僅占國內發電量 3%( 源, 台中故事 YUAN MAGAZINE2014/9 月 10 日 ) 綜合以上來說, 我國可以續用核能發電, 火力發電建議停用, 唯有停用火力發電才能有效地解決目前台灣面臨的空汙與發電量問題, 所以核能發電是較適合台灣的 3. 安全性 : 由於台灣地震頻繁, 相對建設核電廠危險度也會提高, 為了安全起見要建設之前, 一定要嚴格評估是否興建, 遇到各種天災時, 要擬定出各種可能發生的問題, 防範措施一定要做好, 以免發生和日本相同的福島核災事件 8

10 肆引註資料火力及核能發電結構圖 (2018) 2018 年 3 月 15 日, 取自核能發電的優缺點 (2018) 2018 年 3 月 15 日, 取自核電廠的結構與安全性 (2018) 2018 年 3 月 15 日, 取自核電廠基本資料 (2018) 2018 年 3 月 15 日, 取自核能發電的原理 (2018) 2018 年 3 月 15 日, 取自核災帶來的影響 (2018) 2018 年 3 月 15 日, 取自 peace_chi.pdf 台電公司 (2016/11-12 月 ) 源, 屏東 / 第三核能發電廠 YUAN MAGAZINE 促進電力發展營運協助金審議委員會鍾金明 (2011/1 月 1 日 ) 綠色能源科技新文京開發出版股份有限公司台電公司 (2014/9-10) 源, 台中故事 YUAN MAGAZINE 促進電力開發協助金審議委員會 9

10 6, 地球的熱循環

10 6, 地球的熱循環 52 2013 4 484 人類活動與地球熱循環 46 不斷追求進步的我們, 殊不知在迅猛發展的同時, 已經陸續對地球的整個環境生態引爆一顆顆不定時炸彈, 所造成的傷害正逐漸擴大並增強中 10 6,000 500 地球的熱循環 3 2013 4 484 53 54 2013 4 484 工業革命後, 人類活動產生的熱迅速增加, 使地球原本趨於最適合人類活動的熱平衡必須重新調整環境變遷 18 280