投稿類別:史地類 篇名: 核四在人間---核能發電之優劣與對臺生 活之影響 作者: 方博畇 國立台南一中 高一 15 班 葉咨賢 國立台南一中 高一 15 班 胡育晨 國立台南一中 高一 15 班 指導老師: 翁惠君老師 ~1~
壹 研究動機 那一天 轉開電視 新聞報導的無非都是日本 311 地震後 福島核電廠的情形 直到聽到了這段報導: 今天日本發生了 8.8 級的大地震 位於福島的核電廠 在 下午 3 點半有一間廠房發生爆炸 這震驚了許多民眾 我們也不例外 開始 對於核電廠有種莫名的危險感 一直提心吊膽著 擔心台灣的核電廠如果遇到大 地震 下場會不會和福島一樣 鬧得全縣撤離 如此心結 一直盤纏在我們心中 直到今日真正了解它 遇到這次做報告的機會 對於日本 311 大地震所引發的核災問題 以及為了加強 國中教材略微提及之核子知識 本小組在一連串的商討 激辯之下 擬定了研究 核能相關主題之計劃 之後又正逢組長以及其家長的鼎力協助 先後得以與台電 主管和核三南部展覽館取得聯繫而擬定訪查行程 遂確立此報告之主題--核能發 電之優劣與對臺生活之影響 憑藉著一份熱情 一份求知慾 組員們對於核能發 電的過程 影響與近日某些核子案件之疑問(例如蘭嶼核廢料爭議事件等)展開探 討 為了獲得最終結果 本小組團結一心 立誓要掀開其秘密並完成此報告 圖為核廢料儲存桶模型 ~2~
貳 研究設備器材與方法 這次的報告 所用到的設備與器材如下 一 實地訪查工作+問卷調查工作 (一) 錄音器具 (二) 數位相機 (三) 記錄本 (四) 問卷*400 (五) 墊板 筆 二 室內工作 (一) 電腦 (二) 應用程式: Word Excel (三) 網頁: google earth (四) 參考資料(網路 書本 簡章 ) 方法方面 在決定主題後 我們先與台灣電力公司的高階主管見面 與他交談後 對於台灣的發電情形先有初步的認識 再來是前往核三南部展示館 在裡面學 習 了解到台灣整個發電模式 並且清楚核電廠的發電方式 保護措施 後續處 理 等 在民意調查方面 我們印了 400 張的問卷 先後於成大校區 公司 台灣文學館 進行問卷調查 結果共計 200 張問卷完成 ~3~
叁 台灣目前的發電情形 台灣目前的發電方式有火力 核能 水力 風力 太陽能 等 而目前主要的電 力來源還是火力 以下是台灣發電方式的比例: 自民國 73 年至民國 93 年台灣發電情形變化 民國73年 石油 煤炭 水力 核能 4% 3% 18% 7% 天然氣 民國93年 石油 煤炭 水力 核能 天然氣 8% 1% 16% 33% 59% 51% 石油自 59% 降至 51% 煤炭自 18% 增至 33% 天然氣自 4% 增至 8% 水力發電自 3% 降至 1% 核能發電自 16% 降至 7% 民國 94 年 該年能源供給量為 13,550 萬公秉油當量 依個 別能源占總供給之比重分析 依次分別為: 石油占 51.2 最高 煤及其產品占 32.0 居次 天然氣(含液化)占 8.0 水力發電占 1.5 核能發電占 7.3 民國 95 年 95 年能源供給量為 13,842 萬公秉油當量 依個 別能源占總供給之比重分析 依次分別為: 石油占 51.0 最高 煤及產品占 32.0 居次 天然氣 含液化天然氣 占 8.4 水力發電占 1.4 核能發電占 7.2 目前 石油占 8.89 煤及產品占 21.56 天然氣 含液化天然氣 占 25.93 水力發電 占 11 風力發電 占 1% 核能發電 占 12.6 民間發電 占 18.88% ~4~
小結論 1. 由上面資料的得知 火力發電比例最高 而且 煤炭 石油 天然氣 皆屬火力發電 2. 絕大部分為進口 3. 台灣本島的能源產量少 除了水力發電 台灣所有的能源都仰賴進口 再者 台灣只生產極少量的天然氣 而且蘊藏以新竹 苗栗一帶油層較深 蘊藏量 最大 但目前國內自產量約只佔天然氣總需求量的十二分之一 4. 週遭海域尚未開採 雖然南海 釣魚台附近蘊藏石油 天然氣 但是因為國 際政治因素 經濟海域重疊等問題 一直無法正式開採 肆 核能發電 一 核能介紹 (一)發電方式 核電廠是藉由核反應(核分裂)產生熱能 由熱能轉為動能 再變為電能 其運算公式為 e=mc2 (能量=減少的質量(公克)*光速 2) 目前台灣境內核能發電廠有三座 分別是核一 核二 核三 其中核一核二廠屬於沸水式發電機(BWR) 它是由燃料棒進行核反應 釋出 大量熱能 將水加熱成水蒸氣 在使水蒸氣去推動葉片 讓發電機運轉 進而達 到發電效果 由於該機組中 水是直接接觸到燃料棒(見圖 1) 而造成水具有放 射性 為其缺點 而核三廠是屬於壓水式發電機(PWR) 有三個獨立而不相通 但卻相關的系 統 燃料在分裂反應中所產生的熱能 使反應器中的水變成高溫高壓的熱水 經 過密閉的管道 將高壓熱水送進蒸氣產生器 在回到反應爐中 這為第一個部分 的水循環系統 ~5~
當第一個水循環系統內的高壓熱水流至蒸氣產生器 就與外圍冷水產生熱交 換 外圍冷水變熱 產生蒸氣 去推動渦輪機 這是第二個密閉水循環循環系統 第三個水循環 是吸進海水 冷卻第二個循環系統所產生的蒸汽 最後排回海 裡 (見圖 2) 圖1 圖2 (二)防護介紹 一所核電廠 除了主要發電的設備 外 最不能忽視的即後續廢料的處理 及防護措施 因為這牽涉到足以毀壞 地球環境的輻射問題 而核電廠防輻 的措施 那就是圍阻體 如附圖所示 圖中兩個圓球稱做圍阻體 其內部有 反應爐 核三廠的圍阻體主要是由 120CM 的鋼筋混凝土再加上 0.25CM 的不鏽鋼板 在主體內由 34 股的預力鋼鍵 做支撐 圍阻體之功能有兩個 一是防止異物入侵 二是防止輻射外洩 防止異物入侵方面 除了防止一般的生物 砂石進入反應爐內 更重要的是就算 被飛彈炸到時 厚約 120 公分的圍阻體 不會讓其傷到反應爐本身 而有實驗測 試過 圍阻體被一台波音 747 直接撞擊 飛機損壞 然而圍阻體毫髮無傷 由此 可知圍阻體之強度 而防輻概念則是由圍阻體本身不易穿透的厚度以阻擋由反應器所釋放的各種輻 射物質 而歷史上赫赫有名的車諾比事件 其大量輻射外洩即肇因於沒有圍阻體 的設計概念 由此可見 圍阻體可說是保護核電廠及環境的重要角色 二 核能廠設置優點 (一) 不造成空氣污染 雖然核能發電的原理跟火力發電相似 但核能發電是靠著核反應(核分裂)來產生 熱能 進而達到發電效用 不像火力發電是靠燃燒石化燃料發電的 石化燃料燃 燒時會排放出大量的空氣污染物質 CO2 煤灰等 而可能導致溫室效應加劇 ~6~
相較之下 核能發電對空氣的污染程度比起火力發電小很多 (二) 發電效能高 根據右圖 上半部顯示每次分裂後會有 2 到 3 個新的中子產生 而這些中子也就是引發後 續分裂反應的關鍵 如果它們分別又引發了 2 到 3 次分裂反應 則分裂反應的次數便會一 直增加 而且是以等比級數的速度增加 即 1 次變 2 次 2 次變 4 次 4 次變 8 次 8 次變 16 次 而因每次都放出巨大的能量 故 總量便很驚人 (三) 發電成本便宜且價格穩定 由附表 1 可知 核能發電成本為各類發電方 式中價格最低廉的種類 也沒有碳排放的問題 另外核能發電的燃料成本費用及 運輸成本亦較其他種類低 依照比例來看 一公克的燃料丸可發的電 大約等於 2000 公升的石油 或者 3 噸的煤所發的電 如此懸殊的比例 使得它的成本下降 了一大截 而且它不易受到國際情勢影響 故發電成本較穩定 附表 1. 2007 年各類發電方式的成本比較 (元/度電) 發電方式 發電成本 加上碳排後成本 天然氣 4.7680 5.2380 燃油 3.7157 4.3157 風力 2.5748 2.5748 燃煤 1.1750 1.9950 慣常水力 1.2826 1.2826 核能 0.6271 0.6271 三 核電廠設置缺點 (一) 核廢料問題 剛從爐心拿出的"高階"核廢料需放置在廠內之燃料池 使放射性及熱量充分的 衰減後 移至廠內乾式貯存設施 進行約 40 年左右之中期貯存 最後再進行最 ~7~
終處置 也就是說每一個核電廠本身至少就是低階核廢料廠(四十年) 高階核廢 料廠(八十年) 而甚至可能就成為"永久"儲存廠 而高階核廢料至今堆在核電廠 的爐心水池裡已近滿池 不知何去何從 而低階核廢料則已經有二十多萬桶 其 中有九萬多桶放在蘭嶼 (二) 廢水問題 核能發電的發電效率只有將近百分之三十 而其他三分之二的熱能必須用海水來 冷卻 以為核能好像可以產生很多電 其實有兩倍的熱能釋放到海裡 而核電廠排出來的高溫廢水的可怕之處 在於因為核電廠吸入海水時 容易將海 中的固著性生物或魚類吸入管線中 電廠通常會在管線中滴放防附著的化學物 質 有機錫 另外為了讓水淨化 也加大量的氯 再加上冷卻水必須經過爐心 外管冷卻 熱交換的過程 管壁的細縫也會外露放射物質 因此最後從出水口出 來 已經變成含氯 有機錫化學物質 放射核種的高溫廢水 台大海洋系教授楊 肇岳表示 核二廠出水口排出含輻射物質的冷卻水 加上原先出水口塗抹的有機 劇毒(有機錫) 導致出水口海水呈黃色 含海漬物 還帶有揮發性有機溶劑的刺 鼻惡臭 這些毒物都有濃縮富集於底砂 底泥的特性 加上核二廠出口水導流堤 設計不當 毒性污染物無法藉海流擴散稀釋 另外燃料池中的廢水也是一大問題 其所帶的輻射量更多 也更具危險性 如果 處理不當 則後果不堪設想 (三) 土地利用問題 核廢料最終需掩埋在地下 若處理不當 輻射外洩 造成生物危害 並對土壤 造成汙染 而無法種植作物 無法住人 (四) 民眾反感 85 於核電廠附近鄉鎮及 97 貢寮的民眾認為核電廠對他們有較高健康風 險 不在核電廠附近地區的逾 9 成民眾也認為核電廠不利健康 他們認為住在核 電廠附近 30 公里內相較於住得更遠的民眾得到癌症的危險要高 2 到 6 倍 更明顯的是 民眾普遍不願意居住的太靠近核電廠地區 認為至少要距離 90 到 100 公里才比較不危險 有六成民眾希望政府要限期停止核電 他們也希望替代 能源比重能大幅增加到接近 50 全國約 6 成民眾反對核四運轉 即使不反對核四的民眾中逾 8 成認為核電廠不利 健康 同樣也希望替代能源大幅增加 核能安全管理上 超過七成民眾認為台灣 核能安全比日本差 認為台電與政府的安全管理皆遠不及日本 8 成以上民眾不 信任目前政府針對核電廠意外事故緊急疏散計劃 (五) 生物危害 1.珊瑚白化: 核電廠和珊瑚白化常常扯上關係 珊瑚蟲在正常的代謝過程中會釋放出體內 ~8~
0.1%的共生藻 但是珊瑚蟲在環境改變時(如過量陰影 水溫升高 鹽度改變 過量紫外線..)會增加共生藻被排放的數量增加 珊瑚豐富的色彩來自於本身的色素與共生藻類(蟲黃藻)的顏色 失去共生藻後 美麗的顏色也會消失 便可透過透明的(或半透明)組織看到鈣質骨骼 也就是所 謂的白化 失去共生藻的珊瑚蟲能靠捕食浮游生物維持生命 但會變得非常虛 弱 且無法繁殖或製造鈣質骨骼 也容易遭疾病纏身 2.秘雕魚 花身雞魚若生長期中有連續兩個星期生長環境超過 37 度就可能發生脊椎彎曲的 畸形(主因是溫度上升,導致魚體無法攝取足夠的維生素 C 和膠原蛋白中豐富的 hydroxyproline 氫基脯胺酸 ),然而只要溫度降到 32 度以下,三個月內就會恢復正 常,所以這種畸形現像是種可逆(可恢復)的反應 國內及日本學者也實驗證實魚卵 暴露於輻射後會產出秘雕魚 他們主張產生秘雕魚的主因是核電廠排放高溫廢水 中的放射核種所引發的畸形 而雖然目前秘雕魚的成因尚待討論 但核電廠是也脫不了關係 四 問題探討 (一) 民眾反感 自核子被開發以來 用途上總難免與武器 戰爭扯上一腳 這或許就是民眾反核 能發電的最主要因素 探究一下民調數據 有 51%的民眾認為核電廠是危險的 另外 49%認為是有益的 在有益的方面 覺得是有益的原因 第一名為 發電效 率高 其次為 增加電力來源 在危險的方面 其原因第一名為 核廢料儲 存問題 其次為 擔心輻射 而有 48%的民眾認為不要加蓋核四 29%沒意 見 23%認為要加蓋 整體而言 對於民眾為何反感的問題 我們可以將其結果簡單的歸納一下 1.心理因素 這大概是走過戰爭歷史的前輩才會有的問題 因過去核子的開發多數用在軍事方 面 及至今仍有些許國家致力於開發核子武器 曾一度飽受戰爭摧慘的人 一聽 及 核能 發電 也就與此聯想在一塊兒 當然反對的心理也就油然而生 ~9~
2.了解不周 這是大多數民眾所共有的問題 因為不了解 所以很危險 這樣的觀念導致眾 多人只看見核能發電的缺點 卻不願真正去探究核能發電益處何在 自然的反對 聲潮便隨禁錮的觀念洶湧著 3.事件影響 正如我們探索的動機 許多民眾反對的心理總是伴隨著一個偶發的事件做為後盾 (例如說日本福島核災) 但真正受事件影響的根源 卻往往深受下者影響 4.媒體誤導 關於一個事件的消息傳播 媒體總是扮演著舉足輕重的角色 民眾對於媒體的報 導 有時是囫圇吞棗 有時卻是不信卻又不能不信 因為媒體的炒作能力實在過 強 也因此誤導的結果總加深民眾反對的意識 (二) 防護部分 自日本核災後 民眾對於核能發電最感擔憂的莫過於輻射影響環境的問題 甚至 也有人一度懷疑 連以高科技為自居的日本都難逃輻射的魔爪 若台灣的核能發 電廠仍持續營運 哪日天災人禍降臨時豈不更加嚴重 其實 仔細調查日本核災 的根源 再與台灣核三廠的安全措施做個比較 會發現核三廠的設計並不遜於日 本唷 以下就讓我們將其差異做個比較吧 1.日本核電廠主體距離海邊 100M 但台灣核電廠距海邊卻大於 250M 2.日本防海嘯能力不足 台灣核電廠裝設了緊急用海水泵室而且有建築物保護 不會直接遭受海嘯侵襲 3.日本緊要設備的後備電源不足 台灣多一台氣冷式緊急柴油發電機與兩套位 於海平面 35 公尺高的氣冷式氣渦輪發電機 4. 台灣的廠址與緊急柴油發電機都設在海平面 15 公尺以上 5. 日本反應爐與燃料池補水及冷卻能力不足 台灣有位於 51 公尺高度 容量約 10 萬噸的生水池 不需電力就可以將水直接注入反應爐 6.日本面對超出設計基準事故時 後勤備品與動員應變能力不足 伍 結論 一 台灣的核能發電比重次於火力發電 而國內的核一核二廠使用沸水式發電 核三廠為壓水式發電 二 核電廠優點有 不造成空氣污染 發電效能高 發電成本便宜且價格穩定 三 核電廠缺點有 核廢料處理問題 廢水問題 土地利用問題 生物危害 四 對於核電廠民眾反感的可能因素是 心理因素 了解不周 事件影響 媒體 ~10~
誤導 五 與日本相比 台灣的防護措施多了 緊急用海水泵室 氣冷式緊急柴油發電 機 氣冷式氣渦輪發電機 生水池 且廠址距離海岸較日本遠 所以比較起來 台灣安全許多 就目前來說 火力發電還是占大宗 但是其汙染程度也相當可觀 相較之下 核 能乾淨許多 其發電量也較大 但是輻射則是另一項難題 再說再生能源 雖然 0 汙染 但是發電效率過低 無法當成主要電力來源 每種發電方式都有其優缺點 如何在之間取得平衡 就是未來所要面對的新課題 了 陸 資料來源 網站: 核能發電原理: http://neuron.csie.ntust.edu.tw/homework/94/computerintro/b9415036/presentation2.html 維基百科: http://zh.wikipedia.org/wiki/%e7%8f%8a%e7%91%9a%e7%a4%81 黑暗騎士 Dark Knight's Recall - udn 部落格 http://blog.udn.com/darkknight/5959160#ixzz1kuuiitho 海洋與社會 OCEAN AND SOCIETY: http://ocean991.summerhost.info/viewtopic.php?f=19&t=395 O 核子: http://www.angelfire.com/rings/nuclearlkshp/use.htm 書籍: 源[興達發電廠專輯] 第 90 期 台電核能月刊 第 348 期 ~11~