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新世代反應器
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核能發電的國際趨勢

核能是目前唯一具有經濟效益的永續能源(Sustainable Energy),多樣性的潛力使得核能的發展無可限量。

核能發展的趨勢可以分成4種方向:

1. 持續改進現有核分裂(Nuclear fission)反應器,朝向更安全、運轉更有彈性、效率更高、更經濟、對環境更友善的方向大步邁進。

2. 開發快滋生反應器(Fast Breeder Reactor),大幅提升能源使用效率,奠定永續能源的基礎。

3. 人類的永續發展不是只有能源供應,水資源與氫能源的拓展更形重要,核能應用於產生氫能源(Hydrogen energy) 與海水淡化 (Seawater Desalination) 有積極重要的貢獻。

4. 核融合(Nuclear fusion)是人類能源的最終解決方案(Total solution),也是最有善環境的永續能源。

一、更進步的第四代核分裂反應器

目前世界上有十多項新的第四代反應器正積極發展中,共同的設計目標就是:

1. 更安全:改良設計,把事故發生機率降低10~30倍。

2. 運轉更有彈性:全自動電腦化電廠,控制調度更靈活。

3. 效率更高:比現有發電效率提升30%~70%。

4. 更經濟:建造成本是現有電廠的1/2~1/3,大幅提升競爭力。

5. 對環境更友善:廢料產量為現有電廠的1/2~1/3,民眾輻射也只有現在的1/4。

詳細內容請參考:(核能發電的緣起與發展)。

二、永續能源的基礎 - 快滋生反應器

快滋生反應器是將熱中子反應器無法利用的鈾-238,利用高能量中子轉化滋生為鈽-239,繼續作為核燃料。透過特殊設計,每燃燒1噸的核燃料可以新產生0.2噸的額外燃料,而且發電效率可以推進到40%~45%之間!經過5次快滋生反應之後,可以淨產生1.19倍的新燃料,如果換算成電力輸出,就多了4.4倍。

據估計,經過快滋生的有效利用,核能至少可以提供世界1,000年的能源需求,成為真正的永續能源。

三、從永續能源到永續水資源與氫資源

21世紀人類面臨的環境困難,不只空氣污染而已,還有水資源匱乏與全球暖化(Global warming)。現有能源都無法從根源解決以上難題。除了核能之外。任何利用化石燃料產生氫氣(如天然氣)的方法,只不過是轉移視線的「障眼法」,都會產生更多的二氧化碳。

只有核能能產生真正潔淨而經濟的氫氣,徹底解決全球暖化的問題。

只有核能可以經濟的淡化海水,徹底解決人類未來的「渴望」!

利用氣冷式反應器產生900°C的高溫直接分解水蒸氣產生氫氣的計畫,早在美、日、德等先進國家研究多年。令人興奮的是能產氫/發電雙效的AHTR可望在2007年研發成功,2010年正式商轉。1座1,000 MW核電廠可以供應2,000萬輛車輛使用,效率比現在電解法產氫高10倍。

使用核能淡化海水可追溯到1968年。日本、前蘇聯、中東地區都有成功案例。致於一般民眾擔心的輻射滲漏問題,卻從未發生過。根據現在核能技術,一座1,000 MW的標準電廠,每天可以供應100萬噸的淡水,足可供400萬人使用。相信不久的未來,核能必定能在經濟、環保與安全的前題下,滿足人類對於能源與水源的永續發展需求。

四、有夢最美-人類永續的未來
核融合(nuclear fusion)是人類永續的未來。比起現在的核分裂,核融合的優點包括:

1. 燃料來源不虞匱乏:據估計,全球海水中所蘊藏的氘(2H)核種可以提供世界100億年的能源,幾乎是取之不盡、用之不竭。

2. 核融合不會產生任何放射性廢料,沒有廢料難解的技術與政治問題。

3. 只要減少電漿密度或燃料供給,核融合反應可以隨時終止,其控制性比現行核分裂反應器要容易。

目前世界各先進國家都有長期的核融合計劃,包括:日本的JT-60計劃,歐洲共同體的JET計劃,與全球大聯盟的ITER計劃。

自1988年起,美國、歐盟、日本與俄羅斯共同合作成立了ITER計畫,其目的是設計並建造一個大型的實驗反應器。預期在2008年開始初期運轉,在2050年代,全球第一個商業運轉的核融合電廠將會問世。

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