淨零碳排的選項—小型核電廠(SMR)

張國鑫
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2009年歐巴馬當美國總統時,在能源部成立了能源先進研究專案機構(Advanced Research Projects Agency-Energy, ARPA-E),當時歐巴馬意識到能源轉型對經濟發展、國家安全、友善環境非常重要,但是研發能源轉型所需要的先進技術需要投入大量的資金,而且這些資金有可能最後多付之東流,所以政府應該先投入資源來做這些先進能源技術的開發,等到技術研發到一個階段具有商業可行性,政府再協助引入民間資金合資成立公司,全力發展具有商業價值的能源產品。

ARPA-E的成立就是要資助、輔導新能源的技術研發。成立ARPA-E的想法源自於美國國防部的DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency)。DARPA為美國國防部發展了很多先進科技,這些先進科技後來陸續移轉到民間變成民生商品(如通訊、網路),帶動了整個美國的科技和經濟發展。

ARPA-E高峰會重點討論SMR

2019年ARPA-E成立10週年時特別在華盛頓DC舉辦了一場高峰會,展現10年來ARPA-E發展的先進能源技術和輔導成立的公司,當時SMR就是高峰會討論的重點新能源技術之一,那個時候全世界已經有50家公司在研發SMR。有一家ARPA-E輔導的新創公司NuScale Power宣稱2026年前會蓋一個有12 小型核反應爐(每個反應爐發電量60MW)的發電廠。

圖片來源:達志影像/美聯社

NuScale後來在猶他州原本要建一個有6小型核反應爐、總發電量462MW、預計2030年併聯發電的電廠,這個計畫叫無碳電力專案(Carbon Free Power Project)。這個電廠發的電原本每千度(MWh)要賣58元美金,後來成本提高到每千度電要賣89元美金,因為擔心電價提高後,用戶可能不願意買,這個計劃於2023年底終止。這個計劃終止不但讓NuScale股票大跌,大家對SMR的經濟可行又開始產生問號。但猶他州無碳電力專案的終止是因為成本提高而非技術不可行,尤其是從2020年到2023年剛好遇到新冠肺炎,很多原物料飛漲,電廠造價成本提高其實是可以理解的。

SMR的基本定義是每個核反應爐的發電量低於300MW,核反應爐發電量不大又做成模組,相較於大型核電廠,SMR發電量可以有彈性組合,而且需要維修時可以每一個模組輪流,電廠不會因為維修而嚴重影響供電,同時建廠也比較容易,因為模組化關係,電廠面積也不需要太大,NuScale宣稱300平方公尺就可以蓋一個電廠。

SMR被認為是具備固有安全的反應爐

大型核電廠的危險性之一是關機後仍有餘熱,若冷卻水出問題,無法持續冷卻,則反應爐會因過熱而溶化,最後造成核災,如2011年3月11日的福島核災。SMR因為反應爐比較小,即便因意外事故而造成無法用水冷卻,只用自然空氣冷卻也可以而不至於造成反應爐熔化。因為反應爐模組化,地震時會造成破管的機率也比較小,所以SMR被認為是具備固有安全的反應爐(inherent safety reactor)。

另一個SMR遭受質疑的地方是它會比傳統核電廠產生更多的核廢料。這種看法的主因是一般SMR的反應爐比較小,所以會有比較多的中子洩露。但也有核能專家認為SMR補充燃料的週期比較長,整體來説應該會產生比較少的核廢料。不過英國的放射性廢料管理委員會(CoRWM)今年二月特別提到發展與佈建SMR時必須高度關注核廢料的管理。

核廢料處理周延與否是為重點

CoRWM認為雖然SMR的發展和商用佈建對能源安全和環境非常重要,但是SMR使用後的燃料和放射性廢料如何處理大多沒有受到應有的重視,所以CoRWM呼籲在選擇SMR技術投資或佈建時,也要考量到是否有週延的核廢料管理計劃。CoRWM特別強調核廢料的處理在發展初期就應該列入考量,才不至於到最後因一開始的錯誤而付出昂貴的代價。這也是選擇佈建SMR時必須要做的重要評估。

為減緩地球暖化,國際社會投入大量的資源要達到淨零碳排,核能發電因為沒有碳排放的問題,又開始受到重視。台灣遲早也要再面臨是否要用核電的決擇。建制大型核能電廠不但廢時也會引起社會沒完沒了的抗爭,但是核電的零碳排和可提供的能源安全卻是台灣極需要的!SMR建置所需要的面積小、發電量可以彈性配制又具備固有安全,除了可以做為電網的容量供應者,也可以做為區域電網的發電主力,不失為台灣對核能發電的折衷選項,只是台灣社會準備好了嗎?

此文章與信傳媒同步刊登

作者為前星元電力股份有限公司董事長

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