那些公民沒有告訴你的事 (13)－那些不是廢料，是留給後代的能源

說到核能發電，大家第一個想到的就是『無法處理的核廢料』..
一般而言，核廢料分為高階核廢料與低階核廢料

今天來看看甚麼是高階（高放射性）核廢料
一般所稱的高階核廢料，也就是用過的核子燃料，

其實，現在應該正名為『乏燃料』。
在以前，科技還不到時，用過的燃料棒無法再次使用，所以稱為"廢料"
但現在，在用過的燃料還有許多利用的價值，不再是廢料了。

一般來說，對於乏燃料目前有幾種處理方式

第一種是暫時貯存（storage）：（台灣及大部分核能國家的做法）
由於用過的乏燃料在移出爐時，仍會產生大量的衰變熱與輻射，所以將乏燃料放在水池內，以水循環提供衰變熱熱交換，並利用水良好的隔離輻射，稱之為濕式貯存。
（在水中，每7公分輻射強度會衰減一半）
在放了十年以上後，衰變餘熱已經降低至原本的1/1600，此時可以將乏燃料以特製的燃料護箱(Cask)貯存隔離輻射，利用空氣對流來冷卻，稱之為乾式貯存。

核一廠目前建造好的乾式貯存採用的是混凝土護箱型式：
將乏燃料置於密封鋼桶中，外加鋼筋混凝土護箱，保護鋼桶與屏蔽輻射；最外面再加上鋼筋混凝土屏蔽結構，可有效將廠界輻射劑量降至0.05毫西弗/年。
（原子能委員會－乾貯資訊）

這樣暫時貯存的好處是，科技已經允許讓現在的乏燃料成為新一代反應爐的燃料，方便未來取出繼續使用。

第二種是深層地質處置（disposal）：（瑞典、芬蘭申請建照中，美國因政治因素停建）
選定穩定地質，深度約300至1000公尺，將乏燃料置於地底管理，讓乏燃料中高放射性的核種不致於進入生態圈，一但有需要仍然可以再取出來使用。
（可以想像成是把用完的鈾埋回鈾礦中）

當乏燃料經過再次利用至無法再利用後，將之好好保管儲存，隔離於生態圈外。
比起火力發電的廢氣排入空氣中，這更是對後代負責任的態度。

第三種是再處理（reprocessing）：（法國、英國、日本）
在目前的輕水反應爐中，主要反應燃料僅占5%不到（如圖）

反應過的鈾燃料仍可將鈾與鈽元素取出，重新再製成新燃料（Mixed oxide fuel, MOX燃料）回收再利用（如圖）



透過將乏燃料的再利用，最終高階核廢料可以只有原體積的10%
不過回收的燃料其反應度與一般鈾燃料有差異，台灣的反應爐如果要使用需要新進行安全分析或更新才能使用。
（但此技術因為會產生武器級的鈽，所以在考慮核武擴散下技術只掌握在部分國家，更主要是成本因素；台灣目前暫時無法使用）

第四種是核種異變（transmutation）：（未來方向）
概念是將乏燃料中長達數萬年半衰期的放射性物質，經過異變成為約為數日至數年的短半衰期放射性物質，一來解決放射性物質的問題，且異變過程一樣能產生能量發電，一舉兩得。
類似的技術Bill Gates在2010年的TED演講中有提到，讓我們拭目以待。

最後，依照美國能源部的資料，一座100萬瓩（1000MW)的輕水式核電廠運轉40年，所產生的所有核廢料體積約為450萬立方公尺。（而台灣去年1年火力發電溫室氣體排放量為 8,668萬公噸，壓成乾冰都相當於5,105萬立方公尺）

這些核廢料的99%是濃縮燃料製造過程產生，燃料生產國，不在台灣。
所以只有剩下約5萬立方公尺（包含運轉中所有低階、高階及電廠除役產生的核廢料）。
那是長寬各一百公尺，高五公尺的體積。比起火力發電的廢棄物，孰大孰小？

假如透過在處理技術將乏燃料回收成MOX燃料，體積還可以更小。
但比起在濃縮過程所累積的鈾-238，乏燃料內的鈾-238存量，可說是小巫見大巫，在成本上根本不急著把乏燃料再製。（參考資料）

愛因斯坦留下了E=mc^2這個產生巨大能量的公式，成為核能發展的基石
當科技逐漸進步，人類對核能技術也將越來越能掌握。
當化石燃料開採成本逐漸增加，當化石燃料造成的溫室效應愈發嚴重，
這些乏燃料不是廢料，而是我們留給子孫的能源。


關於核廢料的處理問題，還可參考以下網站：

台灣能源：核廢料處理
核燃料 / 核電除役 / 高低強度核廢料
處理核廢料國際間已有共識及成熟作法
高階核廢料處理 ( 技術篇 1)
高階核廢料處理 ( 技術篇 2)
核電除役與高階核廢料處理 ( 成本篇 )