李瑞敏
第二核能發電廠
壹、前言
國聖灣位於台灣東北角，C形海灣的東邊是野柳岬，西邊是水尾港、燭台嶼。海灣寬4公里，縱1.5公里，平行海岸700公尺處深 14公尺，1.5公里處深 28公尺。
核二廠海水泵室在靠近野柳岬，淺礁遍佈的東邊海岸，抽取海水作為冷凝器的循環水，將汽機做完功所排出的蒸汽凝結為水，.再泵回反應爐循環利用。
發電機只能將約 35%的熱能轉換為電能，其餘的熱能被循環水帶走。吸收熱量後的溫排水，溫度升高 10至 12 ℃，排放口流速 4.5公尺/每秒，流量 85立方公尺/每秒，每天 7,344,000立方公尺，排放到距離進水口約 1.6公里處的國聖灣海域裡。
溫排水藉由海水混合、稀釋、擴散降溫，沿岸海流主要是由潮汐所帶動的潮流組成。台灣東北角潮汐是全日潮和半日潮所組成的混合潮，其中半日潮是帶動潮流重要的因素[1]，而國聖灣為內凹型的海域，因此溫排水隨著潮流擺動，滯留在出水口及進水口附近[2]。
統計、分析潮汐、氣溫、風向、風速及電廠運轉時的數據：循環水進口溫度、冷凝器背壓、溫排水溫度等資料，試圖釐清國聖灣海域裡可能對循環水溫度影響的因素。
貳、資料來源
一、ERF (Emergency Response Facilities 緊急應變設施)為擷取核能電廠設備運轉時的信號，提供即時監視及歷史趨勢分析。
蒐集2011/1～8月，循環水、溫排水、發電量、蒸汽流量、冷凝器背壓、冷凝器真空、軸封真空、冷卻水、冷凝器出口、海水冷凝器出口等每十分鐘一筆運轉參數，及氣象塔10公尺處的風速、風向、氣溫每小時一筆數據。
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Point ID
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Point Name
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Units
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BPCC722T
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AVE.TEMP.OF WATER INLET TEMP.
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DEG_C
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DAA26
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CIRCLT WTR OUTLET TO OCEAN TEMP
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DEG_C
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MAA96
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MAIN GENERATOR GROSS POWER
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MW
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AEA85
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TOTAL REACTOR STEAM FLOW
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KT/HR
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ADA71
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A CONDSR SHELL PRESSURE
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MMHG_A
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ADA72
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B CONDSR SHELL PRESSURE
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MMHG_A
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ADA80
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CONDSR (A) VACUUM
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MMHG_A
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CAA04
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GLAND STEAM CNDSR SHELL VACUUM
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CMH2O
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KSDA0724
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AVE OF 16 COND WATERBOX CW EXIT
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DEG_C
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ADA59
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CONDSR A OUTLET HDR TEMP
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DEG_C
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RDA17
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J-LO WIND SPEED (WSJL0,NARR RNG)
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M/SEC
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RDA18
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J-LO WIND DIREC (WDJL0,NARR RNG)
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DEGREE
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RDA21
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J-LO TEMP (TPJL)
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DEG_C
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二、潮汐資料採用中央氣象局潮位站，蒐集台灣各地潮位站量測，經品管處理後，選取連續1至2年資料且觀測基準面於該時段未曾變動的水位資料，使用調和分析法，佐以流體力學方程式構成的數值模式，推算潮汐的變化情形及過去預報誤差之校驗經驗修正而得出之2011年基隆潮汐表[3]。
台灣北部基隆沿岸的潮汐，漲潮的時候潮波從太平洋向台灣東岸推進，潮位從福隆開始上升，依序傳遞到龍洞鼻頭角，基隆，國聖灣，石門麟山鼻，以逆時針方向繞過台灣的東北部。退潮時，由台灣東部的海岸先退，福隆潮位先下降，再來是龍洞鼻頭角，基隆，國聖灣，石門麟山鼻。
基隆的潮時比石門麟山鼻約早90分鐘，基隆到麟山鼻的圓弧距離35公里，距離國聖灣10公里，推估國聖灣的潮時比基隆約晚20分鐘。
潮汐表內容記錄潮時及潮高(Forecast Times and Heights of High and Low Waters at Keelung)。以三次軟楔內插值法(Cubic spline interpolation) 轉成配合運轉參數的10分鐘潮位變化曲線點(圖2-1 J-Day [註1])。國聖灣最低乾潮潮位約為 -0.89公尺，最高滿潮潮位約為 0.62公尺 (2011年1～8月)。
參、資料統計分析
一、運轉數據交相關分析（Cross Correlation Analysis）(表3-1)
表3-1
相關係數是用以反映變數之間相互關係密切程度的統計指標。循環水溫度與冷凝器背壓、冷凝器真空及冷凝器出口海水溫度、溫排水溫度、冷凝器出口溫度，在1～6月有著極高度的相關 r > 0.95，而與軸封真空有著高度的負相關 r = -0.81，但7、8月時循環水溫度升高後相關性都降低，與冷凝器真空的相關性降低至r = 0.61，水溫升高造成熱效率降低。
二、核二廠循環水溫度趨勢圖(圖3- 1)
圖3-1
循環水溫度可視為國聖灣的海水溫度，2010年9月至2011年8月平均溫度為23.5℃，最高海溫2010/9/18 32.4℃，最低海溫2011/3/4 15.5℃，6～9月平均海溫28.1℃。循環水進口溫度設計值為 59℉至 84℉(15℃至 29℃)之間，6、7、8月間循環水溫度超過 29℃設計值的時間百分比達 7.7%、20.5%及 39.8%。
三、國聖灣氣溫趨勢圖(圖3-2)
圖3-2
國聖灣的氣溫，2010年9月至2011年8月平均為21.5℃，最高溫37.1℃，最低溫 7.7℃。與海溫的相關性很低，相關係數 r< 0.5。
四、國聖灣的風(圖3-3,4,5,6)
圖3-3
圖3-4
冬季一月裡，國聖灣盛行東北風，最大風速達 20公尺/每秒，只在晚上才有間歇的南風。
圖3-5
圖3-6
八月夏天時，白天，海風從北方、北北東方吹向陸地，海岸線與東北風幾乎是垂直的，晚上則從陸地的南方吹向海面。
肆、溫排水超過 41.7 ℃的時段統計(圖4-1～11)
今年溫排水因超溫而降載，7月有2次，8月則多達9次。
(一)、2011/7/25 12:12～12:42
圖4-1
(二)、2011/7/26 11:10～12:38
圖4-2
(三)、2011/8/8 10:19～10:24
圖4-3
(四)、2011/8/9 11:46～11:52
圖4-4
(五)、2011/8/10 11:39～11:47
圖4-5
(六)、2011/8/11 12:07～12:14
圖4-6
(七)、2011/8/12 13:35～13:41
圖4-7
(八)、2011/8/23 09:33～11:06
圖4-8
(九)、2011/8/24 10:09～11:50
圖4-9
(十)、2011/8/25 23:04～0:56
圖4-10
(十一)、2011/8/26 11:26～13:16
圖4-11
伍、結語
潮流以六小時為週期，漲潮時沿岸往西北水尾港、燭台嶼方向流動，退潮時往東南方向流動。從滿潮到乾潮的退潮時段，潮流沿以逆時鐘將較高溫的水推向野柳岬，也就是海水泵室循環水進口的海域，導致循環水溫度上升。觀察潮汐與溫升的時間序列，有著極大的負相關，即退潮時水溫就開始攀升，漲潮時水溫也隨之下降。
此外白天從海面吹向陸地的風，和水溫有密切的關係，觀察溫排水超過 41.7 ℃時段的潮位、水溫及風向、風速，顯示白天吹送的北風、北北東風且風速 < 4公尺/每秒時，會將溫排水侷限在國聖灣東邊野柳岬的海域，造成循環水的溫度上升。
陸、參考文獻
[1] Hu, J.-H.，The Coastal Currents Offshore the Nuclear Power Plants at Northern Taiwan，J. of Marine Sci. and Tech. ，2004，12(5): 355-363. (EI)。
[2] 地球科學學會，台電核能發電廠溫排水監測計畫報告，2009，124頁。
[3] 基隆潮汐預報表，中央氣象局海象測報中心，http://www.cwb.gov.tw/，2011，4頁。
柒、備註
[1] 以朱利安日 (Julian day) 表示日期時間序列，小數部分是時分，方便計算、轉換和繪圖。
