核能發電的緣起與發展

一、核能和平用途的新紀元

一般人對核能的第一個印象是原子彈，1945年美國在日本投下的2枚原子彈結束了第二次世界大戰。戰後，許多科學家嘗試利用這種能產生巨大能量的新能源，以造福世人。

1953年12月8日，美國總統艾森豪在聯合國大會發表演說，強調「原子能的和平用途」(Atoms for Peace)，開啟了世人使用核能的大門，而核能發電是其中成長最快的先鋒。1957年，第一座商業用核電廠就在美國賓州開始運轉。世界上第一部用來發電的核反應器是1954年蘇俄的Obninsk APS，容量僅5 MWe。1956年英國建造完成第一座氣冷式反應器（GCR）Calder Hall 1 號機。1957年西屋公司利用核子潛艇的反應器技術，在賓州的 Shipping Port 興建完成第一座商用壓水式反應器（PWR）核能電廠，容量為60MWe。從此人類進入了商業化核能發電的新紀元，世界各國積極地研核能相關技術，進行大規模的合作事宜。

1960年，奇異公司設計的第一座容量184MWe沸水式反應器（BWR）在伊利諾州的 Dresden 核電廠開始運轉發電。1962年， 第一座重水式反應器（CANDU）在加拿大誕生。法國、日本、西德、瑞典等國亦經由西屋公司及奇異公司的技術轉移而建立了本身的核能工業。輕水式商用核能電廠的容量亦自第一部的60MWe級順利發展到今日的1000MWe、1300MWe、乃至1450MWe級。

二、更安全、更經濟的新型反應器

在各機構不斷努力創新下，新一代改良型反應器不斷推陳出新。表1顯示目前正在發展中的新反應器研究計劃，可見核能工業還在蓬勃發展、方興未艾，否則怎麼能吸引這麼多資源投入。

新型反應器的發展有幾項重要的特色：系統更安全

新型反應器的安全系統儘可能不使用電力，而以自然重力或對流來導熱，即使電廠所有電源都損壞了，反應器仍然安全。以瑞士的SYSTEM80+為代表。他們的風險比現在電廠低10-30倍。而國內各電廠也紛紛提出新的改善計畫以提升安全性，都有長足的進步。運轉更有彈性

新型核電廠採用世界最高標準的電腦化自動控制系統，譬如法國N-4電廠、核四廠與日本K6、K7電廠，都已採用全數位化控制系統。不只更安全可靠，也可以隨時視情況調整功率。效率更高

新型反應器使用新的材料與控制系統，可以大幅提高發電效率，不但比燃煤電廠效率高，而且與天然氣廠相等。譬如歐洲的EPWR效率可達42%、美國主導的PBMR甚至可以達到57%的效率。比目前電廠效率提高30% - 68%。
對環境更友善
新型電廠採用整合式廢料處理系統，每年產生的核廢料只有20立方公尺（相當於2坪的小房間），對於環境的負荷更輕。大概是現有電廠的1/2~1/3。此外，排放到環境的放射性物質越來越少、溫排水效應也大幅降低。更經濟

核能電廠的建造成本佔總成本（含廢料處理）的1/2。雖然比火力電廠貴，但往後的每年燃料成本卻只有火力電廠的1/4~1/8。但是新電廠的成本幾乎只有現在電廠的1/2到2/3。施工期只有現在電廠的2/3。使得越來越多的國家願意投資核能電廠，也使得核能發電的競爭力越來越強。三、可以雞生蛋、蛋生雞的快滋生反應器

鑑於地球上的鈾資源畢竟有限，目前世界各國除改善傳統核反應器外，美、法、英、日、德、俄等核能工業先進國家，更進一步發展出可以產生新燃料的快中子滋生式反應器（FBR），它可將現有反應器無法利用的鈾238，利用高能量中子轉化滋生為鈽239，可續作為核燃料，使鈾燃料的利用率提昇為輕水式反應器的60倍。目前最領先的快滋生實驗反應器有法國「超級鳳凰」（Super Phoenix），日本的「文殊」等，預計10年內可以推出商業機種。

四、核能是溫室效應最佳解決方案

展望未來，地球溫室效應一定愈來愈嚴重，為能有效解決此項問題，世界各國必會協議採取限制二氧化碳排放量的措施，事實上1992年6月世界上153個國家所簽署的「氣候變化綱要公約」，就針對全球性溫室效應問題提出有關的管制與規範，宣示在公元2000年時將二氧化碳及其它溫室氣體排放量抑制在1990年的水準。在世界上還沒有找到新的乾淨替代能源以前，核能發電確為必要的發電方式：

對於已開發國家來說，核能是最乾淨、清潔而且副作用最小的溫室效應解決方案。

對於缺乏資源的國家，如日本、韓國、我國與大陸，核能是最穩定可靠的能源。

展望未來，石油會在25年、天然氣會在34年之後成為歷史名詞事實，大力發展核電更是必然的趨勢。