核電，不能略懂略懂，應該要把它搞懂

我們的第四核能發電廠(龍門電廠)...最近引來不少風波
看著看著...忍不住想來寫一篇

首先，我想先簡單講一下什麼是核能發電
因為真的不誇張，我還有在網路討論區上看過有人問...
"核能有什麼優點?"..."為什麼要蓋核能電廠?"
是的，核能是有需要的...至少以現階段來說是如此。

什麼是「核能」
顧名思義，何能指的是原子核內，質子、中子等粒子間所蘊藏的能量。
如果把一個大的原子核分開、或是把一些較小的原子核組合成大的原子等，都會釋放巨大的能量。
(還有放射線，也就是所謂的游離輻射)
「核能」就是把這樣的能量能來驅動發電機、船艦等。

而核能又可分為「核分裂」與「核融合」
「核分裂」很容易在地球上進行，所以現有的核能發電、核能動力的船艦，使用的都是核分裂提供的能量。
「核分裂」最大的缺點就是會產生具有放射性的副產品，也就是所謂的「核廢料」。
再來就是不好控制，因為「核分裂」的「燃料」都是放射性元素，這些東西只要放在一起達到一個臨界質量就會自己產生連鎖反應，不過這一點有解了，下下個單元講。

「核融合」責是如同我們的太陽，以及宇宙中其它恆星產生能量的主要方式，
目前仍然難以有效運用
只有被拿來製作武器(規模太大)，或是在實驗中維持短暫一小段時間(規模太小)。
與「核分裂」比起來，「核融合」乾淨了許多，產生的能量也更大。
但核融合需要很大的能量去啓動並且維持，目前人類的技術還有待努力。

為什麼我們需要「核能」
首先，其實核能算是一種很乾淨的能源。
只要確保燃料處理、使用過程、廢料處理等，都正確進行，它是可以沒有其他汙染的。
講簡單一點，比起火力發電直接把廢棄物排放到大氣中，核能發電只要把廢棄物打包起來放好，就沒事了，不錯吧。

再者，火力發電即使把排放的廢氣處理得再乾淨，都還是免不了地排放了大量二氧化碳。
而人類活動所製造的二氧化碳，已經被公認是溫室效應、海水酸化、氣候異常、海洋生態改變的重大原因，不趕快改變點什麼的話，未來地球將慢慢變成人類難以生存的環境。

另外，石化燃料除了做為電能、動力來源外，
人類生活中許多化工加工產品、材料，也是依賴着石化燃料工業的。
如果以目前對石化燃料依賴的程度，如果繼續增加石化燃料作為能源來源的比例，
可能加劇資源缺乏、污染的狀況，對人類是有害無益的。

而核能發電就是種可以大量、穩定地產生能源，而又不產生二氧化碳的非石化能源。
(核能發電過程本身不會產生二氧化碳，但是仍然會有一定的「碳足跡」，因為設備製造、燃料與廢料處理、運轉所需的輔助能源等等，還是可能排放二氧化碳)

至於再生能源呢？ 再生能源未必好用...接下來就來講講再生能源的問題。

談再生能源
雖然說我們有「太陽能」、「風力」、「水力」、「潮汐」、「海浪」、「洋流」、「地熱」等等天然的能源可以拿來發電。
但這些能源往往得面對設備生產、穩定性、接取電力的方便性等等問題。

比如說太陽能電池，雖然只要有充足的陽光就能發電沒錯，但是太陽能電池本身是半導體材料，生產過程中會用到不少有毒物質，並不是一個環保的製程。
而且即使是使用集中反射式的太陽能聚熱發電，也還是需要非常大面積的平面土地，更不用說如果持續陰天怎麼辦了。

「風力」、「潮汐」、「海浪」、「洋流」等，雖然是地球上蘊藏量相當巨大的能源，但是不夠穩定，可能會隨著季節、天氣等因素，時大時小，並不是非常理想的主要能源供應方式。而且，設備製造、裝設、維護、電力傳輸的耗損等，加起來也都是不小的能源開銷。
此外，還有環境、景觀問題需要顧慮，如果把所有空地、海邊、甚至是海面上都裝滿了發電裝置，應該不是大家所樂見的吧？
(上面所提的幾種方式，洋流、離岸風力發電應算是較為穩定的，但建設與維護成本相當高、且電力傳輸較為困難)

至於「水力」與「地熱」都算是很穩定的天然能源，在某些國家，這兩種能源的確相當好用。
然而臺灣缺少流量大的河川，而且河川季節水量變化大，缺乏豐沛穩定的水力來源。北部雖然有較豐富的地熱資源，但也大都伴隨著硫化物一起存在，管路容易因為硫化物而導致壽命減短，且硫化物如果進入空氣中，也是一種汙染物質。
(臺灣曾經有一座實驗地熱發電廠，目前有計畫興建一座商業運轉的地熱發電廠)

所以，再生能源本身固然非常乾淨，但仍然有很多需要克服的地方。

未來的「核能」
乾淨、能產生強大能量的「核融合」是目前人類努力中的終極目標，
「核融合」有如在地球上做個人造的小太陽，對目前的人類還是有許多技術困難需要克服。
目前最有希望的團隊是由歐盟、俄羅斯、日本、韓國、印度、美國、中國所組成的ITER，
ITER目前正在法國南部建造實驗用的核融合反應器，也就是Tokamak。
如果Tokamak能夠成功，現在許多的能源問題將會迎刃而解。

但是，要讓人類可以安然走到那一步，絕對還需要一段過渡時期，
「核分裂」產生的核能，還是在這段期間內不得不採用的一個選項。
其實，「核分裂」反應器的技術還是不斷在進步中，
就拿「球床反應器」來說好了，以往的核分裂反應器，是將燃料封裝成「燃料棒」，
而「球床反應器」是將燃料封裝成約網球大小的「燃料球」。
封裝成球狀的好處很多，首先，每顆球內含的燃料質量很少，要很多顆放一起才會達到臨界質量。
而且燃料球可以透過特殊的管道設計，進出反應器爐心，想要停止反應器，把全部的燃料球移出即可。
若搭配適當的反應器設計與燃料、散熱介質選用，可以做到即使喪失外力輔助散熱，也不至於發生爐心事故。
再者，燃料球可以讓內部的燃料元素充分反應，免除傳統燃料棒內燃料密度降低就需要淘汰成為核廢料，或是要送往處理廠重新密集化處理的困擾。
(另一個有趣的設計是加拿大開發的CANDU，也是我認為挺聰明的設計)
甚至已經有出現「封閉式燃料循環」的設計，也就是燃料填裝後，在反應器壽命週期結束前，都不用更換燃料，也不用處理核廢料。反應器除役後可以直接整台封起來運走。
其它第四代的核分裂反應器，也是以這樣的目標設計的。
因此，這樣的新型「核分裂」反應器，不僅更加安全，核廢料也將更少，大幅改善了「核分裂」技術以往被詬病的主要問題。

除了發電供人們使用外，核能提供的大量能量，還可以用來...

製造氫氣
氫氣是目前作為車輛替代能源的選項中，擁有最好續航力跟性能的。
雖然電動車、燃料電池車也是考慮的選項，但一來續航力是一個問題，
要做到可以持續大功率輸出，所需的成本也非常可觀，
電池充電或是電池交換、電池壽命等，也將是問題。
反觀氫氣燃料車，機械結構與現有車輛差異不大，
且性能與燃料補充都跟現行的汽車、機車一樣方便，
這一切只需要大量的氫氣來源即可。
而核能提供了一個很好地解決方案，利用核能提供的大量能量，
可以輕易利用海水製造大量氫氣，且氫氣燃燒後就會又還原為水，非常環保。

海水淡化
隨著人口增長，全球許多地區都出現了乾淨民生用水短缺的問題，
沒有乾淨的水，人類絕對是無法生存的。
因此海水淡化早在多年前，就已經在部分地區被利用來供應民生用水。
而海水淡化需要大量的能量，核能也提供了大量的能量來源，而不會排放二氧化碳。

因此，核能不僅僅是一種發電方式而已，
它還是人類面對資源缺乏未來，值得考慮的一大工具。
但有一個前提，就是要確保它的安全、可靠，
這需要更多人用正確的態度去面對它。

核四的問題
第四核能電廠，是天然資源本來就缺乏的臺灣，
在很久很久以前，就打算興建的核能電廠。

核能電廠除了可以提供便宜、乾淨的能源外，也有一定的戰略價值。
怎麼說呢？看看美國的核子動力潛艦或是航空母艦，
可以連續航行好幾年，才有需要補充燃料就知道。
萬一哪天有人想打臺灣，周圍的連外航路被封鎖了，造成石化燃料短缺，
如果有一定比例的核能發電，就可以爭取時間，延長被癱瘓所需的時間，
進而想辦法透過國際支援爭取生存空間。

核四規畫、興建之初，即遇到了強大的反核意識，
而我國政府公部門，一直以來在宣傳、行銷上都很弱，
所以對大量反核聲浪、疑慮，一直都沒辦法有效處理。

所以到頭來，反核的人不減反增，
甚至在2001年間陳水扁總統一度宣佈停建核四。

這大概也是問題的開端，
停建面對的是跟原本統包承攬的顧問公司解約，
面對違約金、停建後又續建造成很多物料價格跟著上漲。

最要命的是，後來續建後，原本統包的顧問公司，沒有繼續合作了。
因此台灣電力公司決定自力興建，然而台電面對成本增加、對安全的需求，
又面對一般外界的觀感、政治因素，有很大的壓力，而變更了部分設計。
又因為本身興建核能電廠經驗不足，在興建工程的控管上不夠理想，
造成了工程延誤、不斷追加經費，而且測試過程中也不盡理想，
有發現不少需要改正的錯誤。

因此，就出現了現在輿論鬧得沸沸揚揚的議題，
說核四是拼裝電廠、台電不會蓋亂蓋等等。

從「工程」的角度來說
我必須要說，臺灣懂工程的人不多。
工程，說穿了本來就拼拼湊湊。

應用一些已知的原理或定理，組合出某樣東西，
拿幾樣有特定功能的東西，拼湊成一個更大的東西，
手錶、手機、汽車、飛機、輪船、發電廠...皆是如此。

工程講求的，就是把已知的需求，經過分析、規劃後，
劃分成若干不同的區塊，然後個別尋找可能的解決方法，
然後再予以整合，完成一個複雜的東西。

而核能電廠，可謂是一個複雜工程科學的結晶，
可以分成許多不同的系統，如反應器、蒸汽管路、汽機、發電機......等等。
而每個系統，都是各自專精的領域，
也都已經經過很長的一段發展歷史。

所以如果台電想要分別採購，然後在整合應用上加入一些創新、改進，
這原則上是可以的，工程會進步，也是這樣來的。

但是呢，
一來，很顯然地，台電這次的表象差強人意，很多地方過於荒腔走板。
二來就是我前面說的，臺灣懂工程的人不多，加上媒體政客的渲染，根本是災難。

怎麼說呢？ 就拿工程上的「fail safe」這件事來講吧。
還記得高鐵，或是台北捷運內湖線剛通車時常常出包嗎？
幾乎只要車子一停下來，媒體、政客就會開始亂吵，
說這樣不安全啊...我們的東西就是弄得比別人爛...諸如此類的。

是的，這樣的東西不「可靠」，但不代表就不「安全」。

現在的捷運或高鐵，大量運用許多監控設備，確保車上、道旁的各種設備運作正常，
很多時候，系統讓車子停下來，很可能只是某項東西的狀態無法確定。
也就是說，已經知道如果有異常狀況發生的話，車子就不應該再跑了，停下來是安全的。

所以，我們可以去監測，發現異常的話，讓車子停下來，
這樣夠安全嗎？ 如果感測器或是線路壞掉，有異常時不會發出訊號怎麼辦？
那就把各項系統都設計成，正常的時候會傳送訊號，
如果沒有正常的訊號，一率視為異常，車子必須停下來，
這樣就安全許多了，對吧？
這就是一種很基本的「fail safe」，可惜，很少人去想這一層，
有問題，媒體、政客只會喊「當機」、「又出包了」、「這樣很危險」。

同樣的，核電廠也是，經過幾十年的發展，各種系統的保護邏輯，
也已經漸漸趨於完備了。
還記得核一、核二，甚至是核三，剛開始運轉的前幾年，
常常因為「跳機」(反應器急停)而上新聞嗎？
這正表示了系統有許多的保護措施，如果去翻原能會的反應器急停事件報告，
會發現絕大多數，都是一些非常微小的問題，甚至只是某個感應器的錯誤訊號，
造成系統在邏輯控制上認為有安全疑慮，而將反應器緊急停止。

回到核四，核電廠已經是經過幾十年發展的一種複雜系統，
不至於在該停下來的時候，沒有停下來。
(坦白講，真想搞到發生什麼意外，發射飛彈過去比較快)
系統整合不良，最可能會發生的問題，
就是反應器常常會發生反應器急停事件，就是所謂的「跳機」。
(表示可能有潛在影險安全的因素，但不能表示說它一定會發生危險)

沒錯，這樣的核電廠不夠「可靠」，但還不到「一定會發生危險」的地步，
因為在有這些可能的安全顧慮時，系統的邏輯控制，就會將整個系統停下來了。
所以說這個電廠不「安全」，其實大家的認知是有落差的，
從嚴格的工程層面來討論，是啊，它有很多潛在問題導致機組可能無法很穩定運轉，
容易造成可靠性不佳、維護成本增加、整體投資效益不如預期等，這些是可以改善的。
但是對於政客、名嘴、媒體，卻不斷地教育灌輸大眾，這東西「很危險」，
甚至動輒用「核災」這個詞，這樣是不對的。

真的很理性地說
講到這裡，就該說說臺灣的抗議文化了，
訴求到最後根本是亂七八糟。

有一派的人，一方面講著是「反核四」不是「反核」，
那麼，是不是應該要把話講清楚？
並且把訴求設定在「請有關單位嚴加把關並公佈核四品質」？
為什麼是跟「反核」團體走在一起？
這樣比較好壯大聲勢？

當然了，也的確有理由可以「反核」沒有錯，
但是「反核」，也該拿出一些比較好的理由出來，
老是拿些過時的核電廠設計所發生的意外，來把核電廠妖魔化，
實在不是一個好的方法。
(車諾比真的是前蘇聯先天設計不良的反應器，又碰上兩光操作員，
日本福島的部分，主要也是天災加上過時的電廠設計(最嚴重的機組比核一還老)，
才會造成這種意外)

最後，如同我這篇想講的，
現階段，「核能」還是人類必須考慮使用的一個能源。
它固然有一定的危險性存在，但是應該要「用正確的態度去面對它」，
而不是一昧地講它很危險，或是很不好。
核四也是一樣，我認為核四需要更多一點的、更正確的「關注」，
該主張的訴求是，請政府單位好好監督，請台電好好施工，
甚至是讓施工資訊透明化，並且不要荒腔走板。
臺灣還是很需要核能電廠的，並不是廢了就沒事。
(臺北捷運在施工資訊透明化這點，就做得很好，捷運工程局與各施工處的網站上，
 可以查到工程進度、目前施工內容、工地照片等等資訊)

再來，臺灣真的該加把勁了，在台灣只會一直吵吵吵的同時，
原本比台灣落後、核能發電起步比台灣晚很多的中國大陸、韓國，
都已經有能力設計最新型的核能反應器、核能電廠，並且輸出技術了。
在其它科技領域也是如此，
臺灣，真的該加油了。