黃平輝(台電公司核發處專業工程師)
摘要
雖然美國商業反應器大都是由私人公司擁有,美國比其他任何國家有更多的私營機構參與民用核電的生產,但是政府透過安全和環境的管制、研發的經費及國家能源目標的設立,在商業核電的參與仍然極為深入。
這幾年來美國的核能政策在執行面有相當大的變動,具有關鍵影響且值得我們密切注意的主要有:
從1990年代末期開始,政府政策和經費的決定有利於核能發展,鼓勵發展更大的民用核電能力。美國能源部於2002年宣佈成立「核能2010」(Nuclear Power 2010) 促進計劃,積極鼓勵核能產業界處理未來興建新核能電廠的風險因素並提供準備執照申請的匹配經費,藉以鼓勵產業界恢復興建核能電廠。共和黨的美國總統布希在2005年8月8日簽署由參眾兩院通過的美國「2005年能源政策法案」,進一步發揮了關鍵的作用,帶領全球進入核能復興的時代。由於財務市場支持興建第一個新核能電廠所需高費用之時機尚未成熟,必須倚賴政府經濟協助來降低投資風險,「2005年能源政策法案」提供貸款保證、賦稅獎勵、對於因法規需求或訴訟導致延遲予以補償、延長核子損害保險法案20年等方案。優惠方案造成核能產業界熱烈迴響,紛紛提出建廠申請加入競逐;對於「貸款保證」,美國能源部已接獲來自17個電力公司,支持興建14個核能電廠、涉及五個不同設計的21部新反應器共19個初始申請案;所涉及的總容量達28,800 MWe,申請的總金額為1220億美元,遠遠超過能源部所預備提供的185億美元。
傳統上民主黨對於推動核能並沒有共和黨那麼積極,民主黨的歐巴馬總統在2009年1月20日接手後,雖然美國核能政策的主要原則,在能源獨立及控制碳排放量等重要事宜仍維持不變,核電做為國家長遠能源戰略的一部分的承諾將繼續,但有一些核能計劃的經費被削減以強調替代能源,如歐巴馬政府的2010財政年度預算要求大幅減少「核能2010」促進計劃的經費,下個財政年度只有2000萬美元;預算削減引起了核能產業界的批評,認為要完成「核能2010」計劃最後一年之工作需要1.21億美元,停止經費補助將造成新反應器之興建被延後。還好有最終決定權的國會對核能預算的分配與行政部門有很大歧異,並不同意行政部門的經費削減提議,經參眾兩院協商同意後的經費為1.05億美元。
另外,Yucca Mountain貯存場及全球核能夥伴計劃已遭新政府放棄。高階核廢棄物的處理與貯存仍然是一個尚未解決的主要議題。歐巴馬的新政府在2009年年初做出決策,放棄在內華達州興建Yucca Mountain貯存場的計畫,幾乎所有的計劃經費,都從政府的預算要求中刪除。但美國國會仍然繼續支持以Yucca Mountain貯存場做為選項,經參眾兩院協商同意後的2010財政年度經費仍有1.97億美元。
「全球核能夥伴」(Global Nuclear Energy Partnership, GNEP)促進計劃係於2006年由美國布希政府宣佈,結合國際合作力量共同發展具防止核武擴散及減少核廢棄物的核燃料供應系統,此外,美國與夥伴國家將向開發中國家提供整體核能技術,包括提供核燃料並將用過核燃料運回燃料供應國,以換取不從事濃縮鈾與核燃料再處理活動的承諾。GNEP計畫對我國能源選擇、用過核燃料處理等有重大影響,GNEP的發展是我們極為關心的議題。
GNEP成立後在國際核能社會引起很大的迴響,但GNEP在美國國內的發展並不是很順利,美國在GNEP的領導能力早已因經費被國會大幅刪減而遭受重大挫折,國會議員的一個主要顧慮是能源部在沒有經過周詳分析之前,就開始挑選技術及興建GNEP設施。由於經費不足,GNEP的推動顯著落後,能源部原先規劃在2008年6月決定如何進行GNEP計畫,做出此決定需根據其「環境影響聲明」(EIS)及外界對EIS的意見,但能源部在2008年10月27日才在Federal Register公佈EIS的初稿,當時預期在2009年才能發佈EIS的最終版本,布希總統終究還是無法在2009年1月20日卸任前將GNEP計畫深植於美國。
民主黨的歐巴馬總統當選後,由於GNEP計劃是布希政府的產物,國際核能社會原本就預期GNEP計劃將無疾而終。果不其然,雖然處理用過燃料的問題以及武器擴散,在美國的政策議程上繼續受到高度重視,GNEP已不再被政府視為一種可能的解決方案,在歐巴馬政府主導下,美國能源部於2009年初期移除其GNEP網站,2010 財政年度預算要求完全不提GNEP計劃。於2009年6月,美國能源部宣佈已決定取消GNEP計劃環境影響聲明。
本文主要翻譯自「世界核能協會」(World Nuclear Association)網站之「US Nuclear Power Policy」文章(1)- (7),另亦參考核能期刊內相關報導予以補充(8)- (13)。
壹、前言
政府的政策是任何有關美國核能討論的核心(1)。核電發展開始於 1945年,係為戰爭時發展原子彈的曼哈頓計畫的一個後續政府計畫。美國政府重新調整重要的資源,將其應用於民用核電的發展,第一個發電的反應器興建在愛達荷州的「國家反應器測試站」(NRTS),是於1951年12月開始運轉,。在1950年代中期,從核能產生電力的技術被開放給私營產業。位於賓夕法尼亞州西賓堡(Shippingport)的世界上第一個大規模核能電廠,是由美國原子能委員會(Atomic Energy Commission)所擁有,但由Duquesne Light and Power公司在此公用事業公司所擁有的匹茲堡附近之廠址上所興建和運轉。今天,幾乎所有在美國的商業反應器都是由私人公司所擁有,就核能產業整體而言,美國比其他任何國家有更大的私人機構參與和較少的集中程度。
然而,美國政府對商業核電的參與,仍然比任何其他行業都深入;在興建和運轉所有反應器和轉換、濃縮、燃料製造、採礦及銑削設施,都有漫長的、詳細的要求。興建新反應器前的審查過程可能耗費3-5年。政府支持國家研究實驗室和在大學及產業界設施之研究計畫,是對先進反應器和燃料循環之研究的經費主要來源。雖然業主必須籌集他們自己的資本,但政府也承諾提供鼓勵興建新電廠的貸款保證、稅收抵免等優惠方案。美國國內能源政策在減緩氣候變遷及防止核武擴散(武器)這類情事,也與外交、貿易和國防政策有密切聯繫。
州和地方政府對於美國核電產業的架構及經濟性亦有重大的影響。在1990年代中,在一些州的電力價格解除管制,此舉導致核電的生產更為集中。在1976年,加州選民經由公投,通過在美國最大州禁止興建新核能電廠的法律,目前該禁止興建的法律仍然是有效的。而內華達州的反對,是歐巴馬新的民主黨政府在2009年年初做出決策,放棄在該州興建Yucca Mountain貯存場的一個關鍵因素,美國政府原本的一貫計畫係在Yucca Mountain興建70,000公噸之地質貯存場,用以處置整個國家的反應器所累積的高階核廢棄物。
貳、2005年能源政策法案
經過許多初步的辯論,「2005年能源政策法案」(Energy Policy Act 2005)輕易地在兩院通過(在參議院以74-26通過及在眾議院以275-156通過),它包括對核電產業之優惠,計有:
l 生產稅收抵免 2.1 美分/千瓦小時(¢/kWh):從新建的核能機組中最先之6000 MWe的首八年運轉所產生的電力(與在不受限制的基礎上,提供給風力發電的抵免率相同)。
l 聯邦風險保險20億美元:以涵蓋前六個先進的新核能電廠由於管制原因(法規需求或訴訟)導致延誤全功率運轉的風險。
l 除役資金賦稅之合理化(有一些被減少)。
l 聯邦貸款保證:對於先進的核反應器或其他無污染的技術,提供建廠所需費用之80%。
l 延長「Price-Anderson法案」(核子損害保險法案)20年。
l 支持先進的核反應器技術。
表一彙整「2005年能源政策法案」對於核電產業之主要優惠方案。
表一 「2005年能源政策法案」對於核電產業之優惠方案
貸款保證
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建廠所需費用之80%
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§ 高槓桿
§ 低利貸款
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賦稅獎勵
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2.1 美分/千瓦小時
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§ 可申請額度共6,000 MWe
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風險保險
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延遲保護
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§ 最先通過核管會審查的2座電廠、每座5億美元
§ 其後4座、每座2.5億美元
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Price-
Anderson
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核子損害保險
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§ 延長授權20 年
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另外,此法案授權使用12.5億美元,在愛達荷州國家實驗室興建有能力生產氫氣與電力之先進的高溫反應器(下一代核能電廠)。整體而言,提供給氫示範專案超過 20億美元。
於2006年,「生產稅收抵免的 6000 MWe」的分配方式被明確訂定出來:將依比例分配給在2008年底前提出「建廠與運轉合併執照」(combined construction and operating license, COL)的申請、在2014年以前開始興建並在2021年開始商轉之先進電廠。
在2007年10月,美國能源部(Department of Energy, DOE)宣佈:對於根據「2005年能源政策法案」之新清潔能源計劃(包括先進的核能電廠),它會提供最高達建廠費用的 80%的貸款之全額保證。第一輪的貸款擔保已提供給再生能源和先進的燃氣(例如整合的氣化複循環)計劃,對於核能的貸款擔保仍須獲得國會的授權。
針對氣候變遷,該法案亦要求採取行動,以建立解決此議題的國家策略。於2008年,由於能源使用,美國總共產生58億噸的二氧化碳。
一、新核能電廠的聯邦貸款保證
於2008年中期,美國能源部邀請產業界提出支持興建先進的核能電廠(總額最高可達185億美元)和鈾濃縮廠(最高達20億美元)之貸款保證的申請。提供貸款保證的目的在鼓勵「新的或顯著改良的能源技術」的商業使用,和『可使計劃開發者能夠跨越「小規模試驗性與示範計劃」和「商業上完全可行之使用新的或顯著改良的能源技術計劃」之間的融資差距』。貸款保證最終還是要由借款人付費,預期做為一種催化劑,經由顯示政府的支持以減少融資成本,不必由納稅人付出成本。
於2009年發出的任何初步核准,都以申請人從美國核能管制委員會(簡稱NRC或核管會)取得「建廠與運轉合併執照」(COL)做為必要條件,第一個COL預期不會在 2010年以前取得。
申請案是在2008年內提出,需附帶提交第一部分的申請費用20萬美元及第二部分的申請費用60萬美元。美國能源部接獲來自17個電力公司、支持興建14座核能電廠、涉及五個不同設計的21部新反應器的19個初始申請案(詳如表二)。所涉及的總容量是28,800 MWe,申請的總金額為1220億美元,顯著超過能源部所預備提供的185億美元。這14個建廠計劃所涉及的建造費用估計總共達1880億美元。美國能源部亦收到兩個鈾濃縮廠的申請案,總共40億美元,仍起過能源部所預備提供的20億美元。
由於產業界顯示強烈的興趣,加上「貸款保證」之結構是由借款人付費,產業界要求將核能電廠可應用的款項增加至1000億美元。
表二 美國新核能電廠的聯邦貸款保證申請案
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申請者
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廠址
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規模(MWe), 型式
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可能的
overnight cost
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第一部分
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說明
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核能電廠
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Unistar
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Calvert Cliffs 3, MD
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1600 EPR
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$9 billion
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31/7/08
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Accepted; short list May 2009
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Dominion
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North Anna 3, VA
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1550 ESBWR
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15/8/08
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Exelon
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Victoria County, TX
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1350 ABWR x 2
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26/9/08
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Plans suspended
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Duke Energy
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Lee, SC
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1117 AP1000 x 2
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29/9/08
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delayed 2-3 years
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PPL Corp
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Bell Bend, PA
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1600 EPR
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29/9/08
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Progress Energy
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Levy County, FL
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1117 AP1000 x 2
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By 29/9/08
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Ameren UE
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Callaway, Missouri
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1600 EPR
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By 29/9/08
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Plans suspended
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Luminant
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Comanche Peak, TX
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1700 APWR x 2
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By 29/9/08
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Accepted; first alternative to shortlisted projects
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Unistar
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Nine Mile Point, NY
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1600 EPR
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By 29/9/08
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Dropped out
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Entergy
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Grand Gulf, MA
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1550 ESBWR
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By 29/9/08
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Plans suspended
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Entergy
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River Bend, LA
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1550 ESBWR
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By 29/9/08
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Plans suspended
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NRG & CPS
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South Texas Project, TX
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1350 ABWR x 2
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By 29/9/08
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Accepted; short list May 2009
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Southern & Oglethorpe
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Vogtle, GA
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1117 AP1000 x 2
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By 29/9/08
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Accepted; short list May 2009
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SCEG & Santee Cooper
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Summer, SC
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1117 AP1000 x 2
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$9.8 billion
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By 29/9/08
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Accepted; short list May 2009
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燃料循環
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USEC
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American Centrifuge
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3.8 M SWU
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$3.5 billion
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24/7/08
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Refused in July 2009
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Areva
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Eagle Rock Enrichment
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3.0 M SWU
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$2 billion
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29/9/08
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二、補貼及研發的支援
美國能源資訊局(Energy Information Administration, EIA) 發表美國政府在2007年之能源補貼和研發支援經費,合計共166億美元,為1999年數值的兩倍。其中之67.5億美元與電力生產有關,60億美元分配於研發與補貼。除了傳輸與配 電(8.75億美元),其餘是預期未來能回收利益的研發經費15.5億美元,和補貼目前生產的經費35.5億美元。15.5億美元的研發經費中,9.22億美元使用於核能,5.22億美元使用於煤,1.08億美元使用於再生能源,目前此三種能源分別提供19.4%、49%及2.5%(除了水力)美國所使用之電力。核能研發經費中3.19億美元使用於新核能電廠設計和抗核武擴散燃料循環,3.5億美元使用於核能與研究場址的清潔,2.53億美元使用於愛達荷設施及相關的管理。煤研發經費中的三分之二是使用於「潔淨煤」計畫。
分配於補貼的35.5億美元是經由稅收抵免的方式,其中大部分分配於以煤為基礎的合成燃料,該燃料可達到一些減少排放量的成效。核能取得 1.99億美元、再生能源取得7.24億美元(分別為0.025 ¢/kWh和 0.71 ¢/kWh)。核能補貼算是表面上的,完全是根據「2005年能源政策法」中除役相關的稅務規則之改變。
參、美國能源部
美國能源部(Department of Energy, DOE)成立於1977年美國能源危機期間。DOE整合了曼哈頓計畫的非軍事後繼機關,於1946年成立之原子能委員會(Atomic Energy Commission, AEC),後繼於1974年成立之能源研究和發展署(Energy Research and Development Administration, ERDA),及其他機關的活動。目的是將以前之不同機構與計劃,放在一起組成單一的內閣級部門,以實現更好的政策協調。能源部的部長向總統報告。美國能源部的職責包括核能、化石燃料、水力發電和替代能源如太陽能及風力發電等相關計劃的政策及經費。
美國能源部還管理(通常是經由私營之運作承包商)政府的21國家實驗室,包括愛達荷國家實驗室(Idaho National Laboratory, INL),INL負責管理政府的核能研究的主要部分。美國能源部比任何其他政府部門更贊助基本和應用研究,包括大學或產業界進行的研究。除了負責民用核電之外,美國能源部之國家核安全局(National Nuclear Security Administration, NNSA)負責監督核能的軍事用途,維持國家的武器儲備,和管理核武器的設計、生產與試驗。
有關核能的民間使用之大部分聯邦計劃係由美國能源部的「核能處」(Office of Nuclear Energy)管理,包括下一代核能電廠的研究和發展、先進燃料循環技術、興建新反應器的政府產業夥伴關係經費、及國家實驗室核能計劃的運作和經費。這些計劃的預算近年來通常逐漸成長,此因美國政府致力於達到能源獨立的目標、減少碳排放量、及滿足未來的電力需求。在新歐巴馬政府的2010財政年度之預算要求,經費在幾個地方,例如下一代反應器設計、用過燃料再循環之研究將會增加,但核能處的總經費將會減少38%,由13.6億美元降低至8.75億美元。能源部預算增加的主要範疇是在替代能源,例如風力發電、太陽能、地熱及能源效率與節約能源。
美國能源部核能處管理的計劃包括:
一、「核能2010」促進計畫
美國能源部於2002年宣佈成立「核能2010」(Nuclear Power 2010)促進計劃,一個政府和產業共同分擔費用的夥伴關係,藉以帶動當前的進步型反應器(Generation III)之新建設。此促進計劃提供準備執照申請的匹配經費(與能源部以50-50方式共同分擔費用),並鼓勵產業界使用加速的執照申請程序如「建廠與運轉合併執照」(COL),以尋求美國核管會的核准。此促進計劃導致幾個電力公司-供應商集團的形成,組成集團來提出進步型電廠之興建申請、取得匹配經費,並促成17個COL 執照申請程序下的申請案(1)。
雖然美國核能政策的主要原則,在能源獨立及控制碳排放量等事宜仍維持相同,每個新的政府都會帶來政策方向之改變。
歐巴馬政府的2010財政年度預算要求大幅減少「核能2010」促進計劃的經費,下個財政年度只有2000萬美元,相較於2009財政年度的經費1.77億美元是減少許多(1)。
能源部的2000萬美元預算只提供支援NuStart Energy Development兩個Westinghouse AP1000之執照申請的經費,對反應器廠家在申請其反應器設計之NRC合格認証,聯邦政府將不提供任何補助經費。預算削減引起了核能產業界的批評,核能產業界認為要完成「核能2010」計劃最後一個年度之工作需要1.21億美元,停止政府經費補助將造成新反應器之興建被延後。還好擁有最終決定權的美國國會對於核能預算的分配與行政部門有很大歧異,並不同意行政部門的經費提議,眾議院建議提供7100萬美元(8),參議院建議提供1.20億美元(9),經兩院協商結果,「核能2010」計劃的經費定為1.05億美元(10)。
依據「核能2010」計劃之共同分擔費用模式,「參議院能源和自然資源委員會」(Senate Energy and Natural Resources Committee)主席、民主黨的新墨西哥州Jeff Bingaman參議員,已於2009年11月在參議院提出「核能2021」(Nuclear Power 2021)計劃(11)。相對於「核能2010」的目標在促成大型反應器的建設,「核能2021」的目標則在促成小型模組化反應器(小於300 MW)的建設。
二、國家實驗室
很多美國的應用研究和大量的基礎研究是在美國能源部的21個國家實驗室進行。在2005年,許多的核能研究計畫被轉移到愛達荷國家實驗室(Idaho National Laboratory, INL),INL係由在相同地點的兩個既有實體-「愛達荷國家工程與環境實驗室」(INEEL)和「西部阿岡國家實驗室」(ANL-W)所組成。INEEL成立於 1949年,做為「國家反應器測試站」(NRTS),許多年來有世界上最大的核反應器密度,共有52個不同的反應器在那裡被設計和測試,包括第一個(在 1951年)從核能產生電力的反應器。ANL-W過去為芝加哥大學進行的研究之測試場地,與INEEL有緊密的工作關係。ANL-W在美國能源部的支援下,也為美國「國家航空和太空總署」(NASA)發展太空飛行器的電力系統。
美國在「第四代反應器國際論壇」(Generation IV International Forum, GIF)之參與,現在係由INL領導,INL並將發展美國「下一代核能電廠」(NGNP)及一系列的「先進燃料循環促進計畫」(Advanced Fuel Cycle Initiative, AFCI)。INL在與「民間放射性廢物管理處」(Office of Civilian Radioactive Waste Management)共同發展高階廢棄物處置程序,發揮了重要作用。 在INL場所工作的員工超過6000人。
美國能源部擁有的其他核子研究設施包括田納西州之橡樹嶺國家實驗室、新墨西哥州之洛斯阿拉莫斯國家實驗室、紐約州之布魯克海文國家實驗室和伊利諾州之阿岡國家實驗室。由美國能源部提供經費的研究遍及在全國各地超過70所大學。國家實驗室的員工來自政府和民間,包括許多工程師與科學家,以及根據合約工作的行政人員。
美國能源部的幾個實驗室地點有「傳承的廢棄物」(legacy wastes),需要加以清理,達到這個目標的計劃已被成立。
三、核能研究促進計畫
「核能研究促進計畫」(Nuclear Energy Research Initiative, NERI)於1999年開始啟動,正值「如何滿足國家的長期能源需求」重新受到關注,及「核能做為能源組合的一部分」的意識逐漸增強。柯林頓總統要求他的科學和技術顧問委員會,檢討當前的國家能源政策,並提出能應付下一世紀能源需求的建議;一項主要的建議是以協力一致的研究和發展工作,努力克服擴大核能容量的障礙,例如資本、核廢棄物的處置和核武擴散的風險。NERI於1999年成立以回應這項建議,任務為資助在國家實驗室、大學及產業設施的研究。NERI於2004年重整,以專注於增進政府主要核能研發計畫的大學研究計畫:先進燃料循環促進計畫(Advanced Fuel Cycle Initiative, AFCI)、第四代核能系統促進計畫(Generation IV Nuclear Energy Systems Initiative, Gen IV)、及核能氫氣促進計畫(Nuclear Hydrogen Initiative, NHI)。
四、先進燃料循環促進計畫
「先進燃料循環促進計畫」(Advanced Fuel Cycle Initiative, AFCI)是美國政府對於核能的兩個主要研究計畫之一(另請參見下面第(五)節的第四代核能系統)。發展新的燃料循環技術是美國能源部自成立以來的目標,近年來AFCI的經費有顯著成長,這是由管理高階核廢棄物、避免分離之民用鈽的生產、回收用過核燃料的能量價值及發展下一代核電廠燃料循環的需要所驅動。歐巴馬政府的2010財政年度預算要求建議提供1.92億美元的經費,比2009財政年度增加了32%(1)。但眾議院建議提供1.29億美元,參議院建議提供1.45億美元,經參眾兩院協商後同意的經費為1.36億美元(10)。
AFCI的研究與開發工作包括將用過燃料中的元素分離(主要是UREX程序)和轉化用過燃料中最棘手的元素(例如,鈽及次要錒系元素)成為處理較不具危險性或可再循環做為快中子反應器燃料的物料。AFCI研究的一個特定重點是第四代核能電廠的燃料系統及關鍵技術的發展。
五、第四代核能系統
「第四代核能系統促進計畫」(Generation IV Nuclear Energy Systems Initiative, Gen IV)被賦予開發可在未來20年部署之新反應器系統的任務。如同AFCI,Gen IV 的經費在歐巴馬政府之預算要求被增加至1.91億美元,比2009財政年度增加了6%。(1)但經參眾兩院協商後同意的經費只為1.61億美元(10)。美國能源部支持五個下一代反應器的研究:熱中子(thermal neutron)、氣冷式極高溫反應器(gas cooled very high temperature reactor, VHTR)、超臨界水冷式反應器(super-critical water cooled reactor, SCWR)、氣冷式快中子反應器(gas-cooled fast neutron reactor, GFR)、鉛冷式快中子反應器(lead-cooled fast neutron reactor, LFR)、鈉冷式快中子反應器(sodium-cooled fast neutron reactor)。
美國能源部以VHTR為最優先考量,根據「2005年能源政策法案」的規定,VHTR係以「下一代核能電廠」(NGNP,見下面第(六)節)視之,該法案授權在幾年內使用12.5億美元發展NGNP電廠。美國能源部指出它的目標是在2021年以前在愛達荷國家實驗室完成試驗性NGNP 電廠。VHTR 反應器能以大規模方式生產電力和氫氣,但燃燒再循環核燃料的能力不如快中子反應器。
六、下一代核能電廠
於2004年,美國能源部尋求發展「下一代核能電廠」(Next Generation Nuclear Plant, NGNP)的合作夥伴,發展以很大的規模產生電力和氫氣的先進電力系統,第四代高溫氣冷式反應器為其領導的概念。預計在2021年以前,藉由國際合作以20億美元在愛達荷國家實驗室完成一個示範技術可行性的試驗性電廠。
如果成功,NGNP『會比歷來任何商業核能電廠更小、更安全、更具彈性,和更具成本效益。NGNP在核能的長期未來將取得一個重要的角色,亦為美國提供以國內生產的、清潔的、和經濟的氫氣,來替代進口石油的一個可行的路徑。』(2)美國能源部對商業的NGNP之目標是:電力成本低於1.5美分/kwh、氫氣成本低於40美分/公升(對等汽油)、及隔夜建廠成本(overnight capital cost)低於1000美元/kWe,降低至一半。
共有三家公司獲得八百萬美元的合約,以進行NGNP之初步概念(preconceptual)設計:General Atomics、Areva、和Westinghouse/PBMR。在2007年7月,美國能源部宣佈它正尋求推進到下一階段:定義安全和功能要求、成本估算和計畫的時程。
美國能源部和核能管理委員會(NRC)在2008年8月向國會提出NGNP的執照申請計劃,NGNP將採用高溫氣冷式反應器設計,其設計功能為提供溫度在750ºC、最高可達950ºC的熱,可供一系列的工業使用,特別是產氫或發電。將從2017年開始動工,在2021年可開始啟動。為了要應付創新的設計以及用過燃料的不同程序,需要進行一些管制法規的更改;NRC預計需要五年時間來為NGNP完成組織,可允許在 2013年提出執照申請。
有四種反應器設計符合NGNP規範:General Atomics的GT-MHR、Areva的類似之Antares設計、西屋和南非PBMR(Pty)公司的卵石床模組化反應器(pebble bed modular reactor, PBMR)及中國之中核能源科技有限公司(Chinergy Co Ltd)的INET HTR-PM(此設計到目前為止尚沒被考慮,儘管它是目前唯一在興建中的設計)。
在2009年9月,美國能源部宣佈它將提供最高達4000萬美元,為NGNP計畫完成初始規劃,包括對整合之詳細設計、執照申請及興建活動等的一個業務規畫,應用於兩種不同的反應器設計。 能源部指出『NGNP會將核能的應用範圍延伸至更廣泛的工業和運輸方面,減少燃料的使用和污染』。
七、核能氫氣促進計畫
根據「核能氫氣促進計畫」(Nuclear Hydrogen Initiative, NHI),美國能源部已選擇兩個團隊來評估,利用既有反應器產生的能量,生產氫氣的經濟可行性;下一個階段將涉及示範廠。由GE Global Research領導的一個團隊,將會研討鹼性電解技術;由Electric Transport Applications領導的另一個團隊,將根據亞利桑那州的一個每天產生 212 立方米氫氣的試驗性廠,致力於使用質子交換膜之電解技術。
與此相關,德州大學已通過一項計畫,根據General Atomics的Modular Helium Reactor(MHR)設計並涉入能源部的Sandia國家實驗室,在安德魯校園(Andrews campus)興建一個5億美元的高溫反應器。「高溫教學及測試反應器能源研究設施」(High Temperature Teaching and Test Reactor Energy Research Facility)預計的完工日期為2012年。這個計畫專注於最終的「熱化學」(thermochemical)生產氫氣。
八、全球核能夥伴
美國政府於2006年宣佈「全球核能夥伴」(Global Nuclear Energy Partnership, GNEP)促進計劃,主動提議美國和其他已開發的國家發展抗核武擴散之燃料再循環技術,提供核燃料給開發中國家,以換取不從事濃縮鈾與用過核燃料再處理活動的承諾。GNEP 引來頗多批評,但已為商業核反應器用過燃料再處理的可能性帶來更多的注意;自卡特政府於1977年禁止再處理用過燃料後,此議題在美國曾被認為已經是定案(1)。
GNEP計畫對我國能源選擇、用過核燃料處理等有重大影響,GNEP的發展是我們極為關心的議題。
GNEP成立後在國際核能社會引起很大的迴響,於2007年10月在華盛頓DC舉行之第一次部長級會議,美國、中國大陸、法國、日本、俄羅斯等5國家正式成為GNEP之創始會員國,截至2009年年初有25個國家加入,另亦有約相同數目之觀察國家或機構。但GNEP在美國國內的發展並不是很順利,美國在GNEP的領導能力早已因經費被國會大幅刪減而遭受重大挫折,2007、2008會計年度經費都只有1.7億美元左右,遠低於美國能源部原先要求的金額(12),GNEP的經費係透過AFCI計劃的名義申請,2009會計年度美國能源部原先要求3.015億美元,但眾院如同前兩年只同意給1.2億美元、參院只同意給2.297億美元。國會議員的主要顧慮是能源部在沒有經過周詳分析之前,就開始挑選技術及興建GNEP設施。能源部的規劃在美國仍有很多爭議,反對者主要的意見如:(1)相關技術很多仍只是實驗結果,不應未經詳細評估就直接跳到興建GNEP設施。(2)燃料循環使用之再處理模式太貴,沒有經濟價值。由於經費不足,GNEP的推動顯著落後,能源部原先規劃在2008年6月決定如何進行GNEP計畫,做出此決定需根據其環境影響聲明(environmental impact statement, EIS)及外界對EIS的意見,但能源部在2008年10月17日才在Federal Register公佈EIS的初稿(13),Federal Register開放60天的意見提供期,隨後能源部須分析這些意見及撰寫EIS的最終版本,能源部預期在2009年才能發佈EIS的最終版本,另在發佈EIS的一個月或更久以後,能源部將發佈決定紀錄(Record of Decision)。布希總統終究還是無法在2009年1月20日卸任前將GNEP計畫深植於美國。
民主黨的歐巴馬總統當選後,由於GNEP計劃是布希政府的產物,國際核能社會原本就預期GNEP計劃將無疾而終。果不其然,雖然處理用過燃料的問題以及武器擴散,在美國的政策議程上繼續受到高度重視,但GNEP已不再被政府當做是一種可能的解決方案(1)。在歐巴馬政府主導下,美國能源部於2009年初期移除其GNEP網站,2010財政年度預算要求完全不提GNEP計劃。2009年6月美國能源部宣佈決定取消GNEP計劃環境影響聲明(programmatic environmental impact statement),『因為它不再追求國內商業再處理,此為先前政府的國內GNEP計劃的主要焦點。』(3)但是,它繼續進行上述AFCI計劃,AFCI包括GNEP範圍的一大部分。
九、百萬噸轉換成百萬瓦
「百萬噸轉換成百萬瓦」(Megatons to Megawatts megatons)計畫是根基於美國與俄羅斯的核武器條約之極為成功的計畫,此計畫大約提供美國商業反應器所須核燃料的一半。自1987年,美國和前蘇聯(USSR)簽訂一系列的條約,將他們的核武器減少約80%。於1993年,美國和俄羅斯達成協議,將從俄羅斯彈頭拆卸的500噸「高濃縮度鈾」(HEU)轉換成「低濃縮度鈾」(LEU),拿到美國做為民用核反應器的燃料使用。
「美國濃縮公司」(United States Enrichment Corporation,現在的USEC Inc)為此計畫美國政府之行政代理。在2009年中期之前,美國總共由俄羅斯收到了從367公噸HEU (依據USEC,相當於超過14,500個核子彈頭) 以混合方式調低濃縮度的10,500公噸LEU。做為此計畫的部份承諾,美國能源部的「國家核安全局」(National Nuclear Security Administration, NNSA)已宣佈大量的HEU和武器級鈽是多餘的,可在國內調低濃縮度、使用於民用發電。
肆、美國核能管理委員會
美國「核能管理委員會」(Nuclear Regulatory Commission, NRC)是一個獨立的政府機構,負責管制美國核能產業的所有事宜,包括反應器、燃料循環設施、和用過燃料的運輸、處置與貯存。NRC的主席及其他四個委員是由總統任命。直到1974年,核能產業的管制是原子能委員會(Atomic Energy Commission, AEC)的責任,AEC也負有推廣民用核電的使命。AEC於1974年被廢除,其管制職責被分配給新創立的NRC,其推廣核電的職責被放在「能源研究和發展局」(Energy Research and Development Administration, ERDA,隨後ERDA被併入美國能源部)。
NRC的主要責任是已運轉的核能電廠之執照申請和安全監督,以及提議的新核能電廠之執照申請。兩者都涉及詳細的工程、安全與環境資訊之審查,以及對任何改變或新的提議召開擴大的公聽會。近幾年來,NRC在維持嚴格管制之架構下,已努力加速其執照申請程序。考慮新電廠的電力公司,被鼓勵多使用NRC的「建廠與運轉合併執照」(combined construction and operating license, COL)程序,COL程序在1989年就已建置完成,但在2007年之前未曾被使用。電力公司也可申請「早期廠址許可」(Early Site Permits),使他們在指定反應器的設計或申請使用一個已獲NRC合格認証的一般設計之前,能申請取得一個特定廠址之核准。
商業核能反應器的初始運轉執照之期限是40年,但NRC允許業主進行延長執照20年的申請。由於很多在1970年代興建的反應器在2020年之前執照將過期,NRC已簡化其「執照更新」審查程序,專注於安全議題,有別於其他更為程序性的規則。自2000年開始,NRC已核准52個反應器之執照延長案,另有18個申請案在審查當中,預期在2013年之前還有15個申請案被提出。
除了反應器的執照申請和安全監督外,NRC對鈾礦和銑削、轉換和濃縮設施、廢棄物場地和所有非國防的核能研究實驗室(包括那些由美國能源部擁有者),均有管制權責。
伍、核廢棄物
「高階核廢棄物應如何貯存與最終處置」的問題,幾十年來一直是美國政策辯論的主題,惟至今仍未解決。除了民用高階廢棄物(基本上是所有美國的用過燃料,加上美國產地來源(US origin)的研究反應器用過燃料)中,美國另有相當數量的軍事高放射性廢棄物,國會有意共用同一個地質貯存場。
自美國核電商業用途的開端,用過燃料元件一直貯存於反應器廠址之用過燃料池(後來亦貯存於乾式貯存護箱),用過燃料的處置維持為電廠業主的責任。1977年禁止用過燃料再處理,加上不斷的累積,使永久地下處置成為注意中心。1982年的「核廢棄物政策法案」(Nuclear Waste Policy Act),建立興建兩個地質貯存場的時間表和程序,以由電力公司支付的費用做為經費,由聯邦政府在1998年開始接收用過燃料並負起貯存的責任。此法案在1987年修訂,指定內華達州的雅卡山(Yucca Mountain)為唯一的初始貯存場,可貯存70,000公噸高階核廢棄物。不過,由於建造經費不足、法律的挑戰和政治上的反對,時程不斷地延誤。2009年年初,歐巴馬政府的能源部長朱棣文(Steven Chu)指出,儘管存在1987年法案,Yucca Mountain貯存場不再被視為一個選項,幾乎所有的計劃經費,都被從政府的預算要求刪除(1)。但美國國會仍然繼續支持以Yucca Mountain貯存場做為選項,經參眾兩院協商同意的2010財政年度Yucca Mountain貯存場之經費為1.97億美元(10)。
電力公司已支付超過190億美元給美國能源部之核廢棄物基金以接收他們的用過燃料,主要是經由對最終處置的0.1美分/千瓦小時(¢/kWh)徵收款,至2008年9月,它已累積超過310億美元,其中包括利息。基金每年從電力公司支付的費用成長約7.5億美元,另每年從利息收入成長10億美元。
為了建構核廢棄物之新策略,朱部長曾表示他會成立一個藍帶(blue ribbon)委員會,研究替代方案並向國會提出建議。「參議院能源和自然資源委員會」(Senate Energy and Natural Resources Committee)所討論的一項建議是一個類似於在瑞典和芬蘭使用之計劃,對於願意接受貯存場或再處理設施的社區提供激勵方案。
陸、其他重要議題
一、州和地方政府
美國的聯邦政府系統中有一些權力和責任係由州和地方政府所執行,包括其範圍內的財產及某些商業活動之稅收和管制。這意味著,雖然在華盛頓特區之國家政府在大部分核能政策事宜有主要管轄權,州及地方政府對於核電的使用和能力,亦可以有重大的影響。一個重要性的例子是加州在1976年制定一個法律,在用過燃料處置的方法獲得同意之前,禁止興建新的核能電廠。這項措施目前仍然是有效的,不僅影響核能產業,而且影響這個美國最大的州之電力供應和價格;加州必須輸入很多電力,自 2000年代初期以來,已遭受一系列的「大停電」(blackouts)及「和緩停電」(brownouts)。
州亦可透過負責管制電力零售給消費者的「州公共服務委員會」的權力,來影響核能產業(聯邦政府對於各州之間電力批發的價格擁有管轄權,由「聯邦能源管制委員會」(Federal Energy Regulatory Commission)負責)。在1990年代末期,許多州取消對電力價格的管制,此舉導致業者合併,大型電力公司透過在電力價格自由化下的州購買電廠,可允許他們經由降低成本和充分利用市場價格上漲提高利潤。
另一個有關「州扮演的重要角色」的明顯例子,出現在「核廢棄物法案」(Nuclear Waste Act),對於在其範圍內設置之核廢棄物貯存場,此法案賦予個別州否決權力,除非進一步由國會參眾兩院都投票加予否決。這項條文導致對Yucca Mountain貯存場的一系列法律和政治挑戰,並可能造成計劃的前景暗淡。最後,郡政府有權徵收財產稅,這使得他們在核子設施的選址扮演一個關鍵角色。例如,馬里蘭州Calvert郡於2006年,為規劃在 Calvert Cliffs廠興建的新反應器,提供稅收抵免優惠計畫之授權。
二、公眾意見
公眾意見通常相當地正面,並且在人民必須思索「能源供應的安全性」時,更會朝此方向發展。民調顯示認同在美國發展核能的民意持續在成長。強烈支持核能的人比強烈反對核能的人多三倍;自認為環保人士的有三分之二支持核能。
根據Zogby International於2008年5月之調查(份數N = 2925),67%的美國人贊成興建新核能電廠,強烈支持的有46%,反對的只有23%。(4)針對「如果電廠將被建置在他們的社區中,他們寧可選擇哪一類」的問題:43%回答核能、26%燃氣、8%燃煤。對核能電廠的支持度,男性(60%)可能為女性(28%)的兩倍以上。
2009年3月Bisconti-GfK Roper之調查顯示公眾對核能的強烈支持是持續的;(5)特別是:84%認為在滿足未來電力需求方面,核能將會是很重要的;84%支持核能電廠的執照更新;76%認為電力公司應準備興建更多的核能電廠;贊成以稅收抵免、貸款保證鼓勵興建新廠的分別有87%、81%;70%支持在最近的核能電廠增加一個新的反應器;62%認為在未來美國絕對應興建更多的核能電廠;只有12%的人表示他們強烈反對核能的使用。針對「再循環用過燃料」的新問題,支持的有83%(與過去的美國政策相反),反對的有13%。
在2009年中期,對「1,152位居住在美國的64個核能電廠16公里範圍內、但沒有任何個人參與的人」的一項調查,顯示對於新核能電廠的強烈支持:(6)84%贊成核能、90%對於本地核能電廠有正面觀感、76%支持在附近興建新的反應器。調查亦發現 88%給最接近之核能電廠「安全性高」的評級,91%對於該公司能夠安全地運轉電廠有信心,86%認為該公司對於保護環境做得很出色。對於核廢棄物,只有56%認為可以安全地貯存在電廠內,82%認為聯邦政府應繼續發展Yucca Mountain貯存場,雖然歐巴馬政府已決定不進行這項計劃。令人驚訝的是91%表示美國應再循環用過燃料。有關核能資訊來源的準確和可靠性,各種核能來源被評為75-76%,相對於環保團體的42%和反核團體的19%。
這是自2005年,由「核能業主組織」(Nuclear Energy Institute)委託、Bisconti Research與Quest Global Research執行的此項調查之第三次。整體結果比2007年稍為正面,研究人員認為:『「不是在我的後院」(Nimby - not in my back yard)的一般認知,並不適用於現有電廠廠址,因為附近的鄰居對於核能有正面觀感、熟悉電廠和相信電廠可造福社會。』(7)
三、防止核武擴散
在1970年批准的「防止核武擴散條約」(Nuclear Non-Proliferation Treaty, NPT)下,美國是一個核武器國家,自1980年以來,根據NPT的一項保防協定已實施中。NPT相關的「附加議定書」(Additional Protocol)是在1998年簽訂,在2004年批准,儘管其生效之安排一直到2008年年底才完成。雖然對於NPT之核武器國家,附加議定書大致上只是象徵性的,國務院指出美國的批准『給我們一個更強的基礎,鼓勵其他國家採納該議定書』。「國際原子能總署」(IAEA)之保防適用於所有民用核能活動。
參考資料
(1) World Nuclear Association之網站資料(http:// www.world-nuclear.org/info/inf41_US
_nuclear_power_policy.html)中之“US Nuclear Power Policy,” September 2009.
(2) US Secretary of Energy Spencer Abraham as quoted in DOE news release DOE Releases Final Request for Proposals to Establish World Class Nuclear Technology Lab in Idaho (26 May 2004).
(3) “Fatal blow to GNEP?, World Nuclear News (29 June 2009); Federal Register, Notices, Vol. 74, No. 123, pages 31017-31018 (29 June 2009).
(4) “67% Favor Building New Nuclear Power Plants in U.S.,” Zogby International (6 June 2008).
(5) “U.S. Public Opinion on Nuclear Energy,” Bisconti Research (March 2009).
(6) “Third Biennial Nuclear Power Plant Neighbor Public Opinion Tracking Survey,” Bisconti Research, Inc (July 2009).
(7) “US nuclear neighbours not nimby,” World Nuclear News (21 August 2007).
(8) “House panel passes funding bill that supports new nuclear units,” Nucleonics Week (9 July 2009).
(9) “Senate panel: Increase funds for new reactors,” Nucleonics Week (16 July 2009).
(10) “House spending bill would boost nuclear activities by $10 million,” Nucleonics Week (8 October 2009).
(11) “Senate bill would make small reactors focus of new cost-share program,” Nucleonics Week (26 November 2009).
(12) “DOE issues GNEP document, but doesn’t choose course of action,” Nucleonics Week (23 October 2008).
(13) “Decision on GNEP will be delayed, scaled back, DOE’s Spurgeon says,” Nuclear Fuel (21 April 2008).