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1030510 清華大學

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1030510 清華大學

  1. 1. 1 核能電廠簡介 核能議題面面觀 清華大學工科系99級 / 01碩 洪國鈞
  2. 2. 核能安全觀念 2
  3. 3. 火力燒開水 3
  4. 4. 核能燒開水 4
  5. 5. 把水煮成水蒸氣 核能發電原理 轉動葉片 產生電力 冷卻 海水 5
  6. 6. 反應器停機後爐心餘熱的特性 6 反應器停機後雖已中止核連鎖反應,但先前核反應的產物仍會持續衰變 而繼續小量發熱 核分裂反應急停瞬間,爐心餘熱的強度約為原運轉功率的6%,在正常情 況下可快速衰減,1天之後餘熱的強度約為原運轉功率的0.5%;如下圖 所示,圖中二條曲線係不同評估模式的結果 用過燃料棒的餘熱雖會持續降 低,但到自然對流可冷卻的  時間甚久,此期間仍需透過熱 交換機制與外界環境達成平衡 不過停機時間越久,餘熱越少, 機組便可容忍較長之喪失冷卻 水的時間
  7. 7. 核子反應爐如何救援? 7 • 正常狀態下,反應爐就像是一個「煮開水」容器,高壓(~60個大氣 壓以上)且高溫(例如300℃) • 只要反應爐一路順暢煮水,順暢冷卻,大家就可以享用便宜且低碳的 電力 • 核能發電最大的顧慮:停爐後還不能 “Leave it alone” • 「出事」後的救援方式 – 停止「燒」開水:終止核連鎖反應 – 想辦法維持水位: 因為爐子還在高壓狀態,先找高壓的水注入, 維持爐心浸泡在水裡 – 想辦法降壓:讓壓力下降,降低能量,補水的選擇也多 – 再想辦法補水:較低壓的安全注水或其他正常水源 – 移除爐子的餘熱:補水還不夠,爐心仍會產熱(這是核反應的特色) – 移除整個廠房的熱:想辦法將熱移到外界(最終熱沈)
  8. 8. 核能電廠安全相關系統 8 • 反應爐自動急停(含強震 自動急停) • 緊急系統 – 備用硼液系統 – 緊急爐心冷卻水系統 – 餘熱排除系統 • 緊急系統的支援系統 – 緊急電力 – 緊急冷卻水 – 緊急通風 • 圍阻體系統 圍阻體
  9. 9. 安全相關系統設計準則 9 ■ 多重性 多重性是指用多套相同安全系統或組件來完成相同功能。 ■ 多樣性 多樣性的設計原則是以不同的系統、組件、或措施來達成相同的功能。 避免多套相同的安全系統或組件因相同因素失效。 ■ 分散佈置 重要設備分別安置在不同場所,稱作分散佈置。 ■可測試性 安全系統在正常運轉時並不使用,為確保安全系統在需要時可正常運作。 在設計上,即要求所有的安全系統在不影響機組正常運轉的條件下,進 行功能測試。 ■ 失靈安全 失靈安全是指系統的組件發生故障時,只會影響到核能電廠的持續運轉, 但不會威脅到電廠的安全。
  10. 10. 預防重於治療 10
  11. 11. 深度防禦的概念 11 預防 Prevention 緩和 Mitigation 優 先 爐心融損 圍阻體失效 嚴重 事故 處理 導則 緊急 計畫 掩蔽 發放碘片 疏散 輻射源外釋 安全 分析 廠址選擇 安全系統 安全度評估 安全 管制 程序書 定期測試 品質制度 異常 事件 緊急操作 核安演習 斷然處置 安全 設計 多重樣性 安全失靈 分散佈置 安全文化
  12. 12. 安不安全? 12
  13. 13. 開關場 地震發生 海平面0公尺- 推估海嘯 最大高度 外電 汽機 廠房 反應 器 廠房 露天 外電中斷 海嘯發生 13 福島事件發生經過 人為疏失
  14. 14. 岩盤 反應器廠房 汽機廠房 控制廠房 強震自 動急停 基盤防震 設計值 反應器廠房地面 層耐震加速度值 0.15g 0.4g 0.66g 可以承受中央氣象局所訂 的最高7級地震 廠房座落在地面下26 公尺深的岩盤上 廠房座落在堅固的岩盤上 14
  15. 15. 山崩地裂 建築物受損或倒塌 鐵軌彎曲 什麼是震度7級的地震 15
  16. 16. 16 與海岸線平行的海溝 及斷層是形成超大海 嘯的條件 台灣不會發生日本般的大海嘯
  17. 17. 17 台灣近海海底 不像日本那樣平坦 台灣不會發生日本般的大海嘯
  18. 18. • 距震央最近的女川核電廠:  廠址高達13.8公尺,未淹水。  強震後外電正常供電。 • 福島二廠:  廠址高程12.2公尺,淹水深度不及福島一廠。  強震後仍保有外電供應。 18 強震與海嘯不必然引發核災
  19. 19. 19 深度防禦
  20. 20. 核四廠 福島電廠 20
  21. 21. 21
  22. 22. 斷然處置措施 60/75 60分鐘內完成準備 75分鐘內就可以執行 寧願犧牲核電廠 也不犧牲核安 22
  23. 23. 23
  24. 24. 天有不測風雲 24
  25. 25. 核能電廠事故序列的情況 反應器壓力槽
  26. 26. 核能電廠事故序列的情況 爐心熔損
  27. 27. 核能電廠事故序列的情況 圍阻體失效
  28. 28. 核能電廠事故序列的情況 緊急計畫 發生輻射外洩事故時,保護自已最好的方法,就是減少輻射接觸的機會,採取下列 「掩蔽」行動。 應進入室內、關緊門窗,並打開電視了解最新狀況。 暴露在室外的食物和水不要食用,室內的食物和水可以安心食用。
  29. 29. 核能電廠事故序列的情況 緊急計畫 服用碘片的目的,是要讓人體先吸收這種穩定且安全的碘,就能避免放射性碘在體 內聚積,達到保護身體的效果。為達到有效保護功能,碘片服用最恰當時機為放射 性碘外釋之前至放射性碘外釋後6小時內,超過6小時其保護功能將遞減。 不是所有核子事故都需要服用碘片或疏散,執行的目的是為了降低健康損失,但 如果結果未必能夠降低健康損失,則不應該進行。 利>弊 日本福島事故透過疏散 估算減少的癌症病患數 245 單純因強制疏散死亡數 至2012年3月 570 日本的疏散行動未能降 低健康損失,需要檢討
  30. 30. Guess what? 30
  31. 31. 到底要相信誰 31 他們是在否定科學,我們 走回黑暗時代去了!! They are denying science. We are going back into the dark ages!! 海倫寇蒂卡 集全世界數百位頂尖科 學家做出來的報告 摘自電影場景 「潘朵拉的承諾 」
  32. 32. 美國三哩島核能電廠 機組 商業運轉 事故時間 重新起動 預計除役 備註 #1機 1974 - 1985 2034 核災後持 續運轉, 並獲准延 役20年 #2機 1978 1979 - - 32
  33. 33. 蘇聯車諾比爾核能電廠 機組 商業運轉 事故時間 重新起動 除役時間 備註 #1 機 1978 - 1986 1996 核災後運 轉10年 #2 機 1979 - 1986 1991 核災後運 轉5年 #3 機 1982 - 1987 2000 核災後運 轉13年 #4 機 1984 1986 - - 33
  34. 34. 現今世界核能的趨勢 34
  35. 35. 35 62% 76% 77% 88% 31國 49國 人口 GDP
  36. 36. 已經擁有核能電廠的國家,共31國 持續發展 美國、加拿大、法國、英國、俄羅斯、捷克、 韓國、中國、印度…等25國 保留彈性 日本、台灣、瑞典 放棄核電 德國(2022年)、瑞士(2034年)、比利時(2025年) 計畫興建首座核能電廠的國家 ,共18國 計畫如常 沙烏地阿拉伯、阿拉伯聯合大公國、越南、土耳 其、波蘭… 計畫延後 印尼、泰國 放棄計畫 義大利 36
  37. 37. 使用核能 法國年人均二氧化碳排放量 每年5公噸 比德國還要綠 資料來源:電影「潘朵拉的承諾(Pandora’s Promise)」
  38. 38. 最「綠」的國家─瑞典 (97%電力不排碳) 瑞新女士(Agneta Rising) 瑞典籍,現任世界核能發電協會(WNA)秘書長 1980年 公投決定 廢核 2010年 原訂廢核 時程 2013年 核電占比約 50% 經過多年的討論 終於瞭解再生能源 無法取代核能 興建新核電 廠取代老舊 核電廠 38
  39. 39. 英國要新蓋座核能機組 Hinkley Point C
  40. 40. 美國要新蓋五座核能機組 VC Summer 2 & 3 Vogtle 3 & 4 Watts Bar 2
  41. 41. 又有人說 日本不能 我們為什麼能? 41
  42. 42. 大海嘯是人禍還是天災 NHK租用的直升機已經起飛 自衛隊的戰鬥機卻沒能起飛 日本的官僚體系層層決定 錯失黃金時機 日本不能緊急動員我們為什麼能
  43. 43. 福島有三次逃過災害的機會 43 前美國能源部核安檢查組組長 程育甫博士 1 三哩島事件後 建立安全度評估方法 查找電廠弱點2 911事件後 強化核電廠供電能力 提升反恐能力 機會 機會 3機會 Browns Ferry 火災後 建立肇始事件分析方法 增加事故對應能力 日本若能抓住其中一次機會 改善,就能避免悲劇發生!! 台灣都有抓住機會!!! 日本不能我們為什麼能
  44. 44. 申請重新啟動的日本核能電廠 北海道電力公司 泊核電廠一、二、三號機(北海道) 關西電力公司 大飯電廠三、四號機(福井縣) 高濱電廠三、四號機(福井縣) 九州電力公司 玄海電廠三、四號機(佐賀縣) 川內電廠一、二號機(鹿兒島縣) 九四國電力公司 伊方電廠三號機(愛媛縣) 東京電力公司 柏崎刈羽廠六、七號機(新瀉縣) 東北電力公司 女川電廠二號機(宮城縣 ) 中國電力公司 島根電廠二號機(島根縣 ) 中部電力公司 濱岡電廠四號機(靜岡縣 ) 44 日本即將再啟用核能
  45. 45. 核廢料技術成熟 —核廢料是現在進行式 大家必須共同面對 45
  46. 46. 蘭嶼貯存場 46 貯存≠最終處置
  47. 47. 低放射性廢棄物(醫、農、工、學、研也持續產生) 34個國家有80座低放最終處置場, 其中13個國家沒有核能發電廠。 不論核四運不運轉,我們都要處理核廢料 47 國家 啟用年 美國 1971 日本 1992 大陸 1998、2001 南韓 2014 瑞典SFR
  48. 48. 金門縣烏坵鄉 (海床下坑道式) 台東縣達仁鄉 (淺地層坑道式) 48 台灣低放最終處置候選場址 (地方公投決定)
  49. 49. 高放射性廢棄物 (用過核子燃料) 不論核四運不運轉,我們都要處理核廢料 4949 暫時貯存 (乾溼式) 核種異變 再處理 深層地質 處置 Waste is resource at the wrong place and the wrong time. • 95~96%鈾 • 1%鈽 • 3~4%裂解產物
  50. 50. 用過核燃料最終處置 與生活圈隔絕 (深度300~1,000公尺) 國際已有成熟處理技術 台灣具有合適貯存地質 In deep ground, time stands still. 50
  51. 51. 核電廠一旦運轉, 就會永久污染土地? 51
  52. 52. 原子彈汙染過的土地 現在的情況 52 廣島 長崎
  53. 53. 美國Shippingport除役前與除役後廠景 53
  54. 54. 美國Yankee Rowe除役前與除役後(2005) 廠景比較 54
  55. 55. 感謝大家! 55

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