Download
1 / 79
850 likes | 1.25k Views
核能發電安全嗎 ？. 李境和 義守大學 醫學影像暨放射科學系 100 年 4 月 26 日於台南南關社區大學. 簡 報 內 容. 壹、世界及我國的核能發電 貳、 各種發電方式簡介 參、核能發電原理及安全設計 肆、原能會如何確保核能發電安全 伍、結語. 壹、世界及我國的核能發電. 核 能 發 電 現 況. ◎ 根據聯合國國際原子能總署的統計資料 ，迄 2009 年底， 全世界共有 438 部核能機組 在運轉發電， 興建中的核能機組也有 57 部 ， 各國 核能總發電量約占全世界總發電量的 17 % （約 372GMe ）。
E N D
核能發電安全嗎？ 李境和 義守大學 醫學影像暨放射科學系 100年4月26日於台南南關社區大學
簡 報 內 容 壹、世界及我國的核能發電 貳、各種發電方式簡介 參、核能發電原理及安全設計 肆、原能會如何確保核能發電安全 伍、結語
核 能 發 電 現 況 ◎根據聯合國國際原子能總署的統計資料 ，迄2009年底，全世界共有438部核能機組在運轉發電，興建中的核能機組也有57部，各國核能總發電量約占全世界總發電量的 17 %（約372GMe）。 ◎我國自從民國六十七年核一廠一號機商業運轉以來，已約有32年歷史。近十年來核能發電比率約 20 %。
資料來源：聯合國國際原子能總署網站 2009年1月報告 國內數據係參考台電公司網站資料 世 界 各 國 運 轉 中 核 能 機 組 數 目 統 計 圖
壓水式反應器 (核三) 沸水式反應器 (以核一為例) 我國現有核能電廠反應器型式
我國核能發電所佔比率（2010） （資料來源：台電公司）
各種發電方式 • 火力發電：燃煤、燃油、燃氣 • 水力發電：傳統水力、抽蓄水力 • 風力發電 • 太陽能發電 • 核能發電
火力發電 • 利用燃燒煤炭、石油、液化天然瓦斯等燃料所產生的熱能，讓水受熱而成為蒸汽，，運用此高溫高壓蒸汽，推動汽輪機運轉帶動發電機發電。
火力發電的優缺點 • 優點 • 建設費用低廉。 • 可以連續作額定輸出運轉。 • 隨著火力技術的進步，可製造大容量的發電機器，能因應電力之需求。 • 缺點 • 用水、燃料輸送、環境保護等有其限制。 • 燃料成本較高。 • 大氣污染、溫排水、噪音。
水力發電 • 水力發電係利用河川、湖泊等位於高處具有位能的水流至低處，將其中所含之位能轉換成水輪機之動能，再藉水輪機連接發電機，就能帶動發電機的轉動將機械能轉換為電能。
水力發電的優缺點 • 優點 • 可以重複使用，亦即取之不盡。 • 單位成本低。 • 水能轉換成電能的效率是百分之九十。 • 不會造成空氣污染。 • 可以用來生產氫氣。 • 缺點 • 在河川土築水壩，會破壞河川的生態。 • 很難找到適合築水壩的地點。
風力發電 • 流動的風力推動風車葉片轉動，進而轉動發電機或其他機器來產生電力。
風力發電的優缺點 • 優點 • 潔淨的能源。 • 風力發電成本已低於傳統的發電方法。 • 較少的環境污染。 • 缺點 • 發出龐大的噪音。 • 需要大量土地興建風力發電場。 • 會有轉動翼斷掉的風險。 • 風小發電量不足、風大不能用來發電。
太陽能發電 • 光伏電池 (太陽能電池) 是一個可以把太陽能收集和轉換成電能的裝置。
太陽能發電的優缺點 • 優點： • 它是乾淨且取之不盡的能源。 • 不會增加或減少地球上的溫度。 • 建廠容易，成本低。 • 安全性高、熱效率亦很高。 • 缺點： • 有陽光的日子，才會發電，亦即只有自天才能發電。 • 因受陰雨天影響，發電日子無法控制。 • 風大的地方其熱效率會降低。 • 製造光電池會汙染環境。
核能發電 • 核能發電是利用核分裂連鎖反應所產生的能量，帶動汽輪發電機來產生電力。 • 「沸水式」是在反應爐中直接產生蒸汽，並且直接送到汽機，將蒸汽能量轉為機械能，轉動發電機產生電力。 • 「壓水式」是把反應爐中，所產生高壓高溫的水，送到蒸汽產生器，在那裡把另外一個迴路的水變為蒸汽，再送到汽機。
核一廠 • 兩部63萬6千瓩(636MW)汽輪發電機組。 • 每部機預計每年可發電50億度。
核二廠 • 兩部發電機組，額定發電量為985,333瓩。
核三廠 • 兩部容量各為951,000瓩之機組。
核能發電的優缺點 • 優點 • 以少量的核子燃料即可產生大量的能量，而 其輸送（搬運）及儲存均容易。低濃縮鈾1噸具 有相當於約5萬噸的重油之能量。 • 乾淨的能量供給源。 • 發電燃料成本比火力電廠低。 • 缺點 • 建廠成本高於火力、水力電廠。 • 會產生放射性廢棄物。 • 事故發生時有輻射污染之虞。
核能發電基本認識 ◎傳統的化學反應：物質是不會無緣無故消失的(物質不滅)。 ◎原子核反應(核反應) ：反應前後有極少量的物質不見了，卻以巨大能量的形式釋放出來，這就是『愛因斯坦的質能互換E=mC2』，也就是核能發電的基本原理。 ◎核能發電：利用核分裂連鎖反應所產生的能量，帶動汽輪發電機來產生電力。與傳統水力、火力發電比較只是產生熱的來源不同罷了！ ◎核分裂反應產物帶有輻射，且核電廠發電量一般設計均較火力電廠大得多，使得『具輻射』及『能量大』成為核能電廠二大特點。
能量 能量 核能來自於原子核的分裂
1克鈾-235全部發生核分裂產生之能量 • 1度電為 • 1克鈾-235完全分裂可產生約2萬度的電。 • 60噸鈾燃料約含3%的可用鈾-235 ，熱轉成電約1/3 ， 產生電力約 裝置容量為100萬瓩之發電廠鈾與煤、石油燃料及發電量比較。
核能電廠的安全設計 ◎核能安全的最終目的：必須防止放射性物質外洩。 ◎核能電廠的安全設計：採取「深度防禦」的措施－有預防 (Prevention)、保護 (Protection)、救援 (Mitigation)等三個層次。 ◎核能電廠安全相關的設備： 1.設計上：須有充分的安全餘裕(更多安全係數)； 2.防範意外發生的安全系統：須具備多重性、多樣性，以及符合單一失效準則(不可連鎖失效)； 3.防範放射性物質外釋的圍阻設計：具有多層屏障的 功能。
◎核能電廠急停設計有控制棒與硼液注入二套完全獨立的設備，如果控制棒無法插入，硼液就會注入反應器中，符合多重性及多樣性的設計要求。◎核能電廠急停設計有控制棒與硼液注入二套完全獨立的設備，如果控制棒無法插入，硼液就會注入反應器中，符合多重性及多樣性的設計要求。 ◎控制棒數目與硼液槽容積都大於實際停機的需要，以保持設計上有充分的安全餘裕。 圍阻體 上池 硼 液 槽 控制棒 抑壓池 沸水式核能電廠急停設計
◎核能電廠緊急爐心冷卻設計有高壓系統與低壓系統二部份。◎核能電廠緊急爐心冷卻設計有高壓系統與低壓系統二部份。 ◎高壓系統有HPCI(高壓冷卻注水)及RCIC(爐心隔離冷卻)二套獨立的設計，低壓系統有LPCS(低壓爐水噴灑)及LPCI(低壓冷卻注水)共四套的設計。 ◎冷卻系統的水源也有凝結 水貯存槽及抑壓池的多重性與多樣性設計。 圍阻體 再循環泵 主蒸汽隔離閥 上池 汽機／ 發電機 抑 壓 池 控制棒 LPCI(3) LPCS RCIC CST HPCI 註：以核能二廠為例 沸水式核能電廠緊急爐心冷卻系統簡圖
◎核能電廠的圍阻體具有氣密性的功能，設計上維持內部負壓，可有效防止放射性物質的外洩。◎核能電廠的圍阻體具有氣密性的功能，設計上維持內部負壓，可有效防止放射性物質的外洩。 ◎各種穿越圍阻體的孔道均具有雙重隔離的設計，並以氣密性的填封材料或加壓裝置，可防止放射性物質滲漏。 包封容器外罩 (鋼筋水泥牆) 包封容器襯板 (鋼板) 反應器壓力槽 燃料護套 燃料丸 核 能 電 廠 整 體 多 重 屏 障 示 意 圖
核能電廠有堅固的圍阻體 ◎我國核能電廠核子反應器均有圍阻體包覆，這是 美國輕水式反應器的共通設計。 ◎以核能三廠為例，圍阻體即以厚達４英呎的強化鋼筋混凝土構成。 ◎德國科學家曾分別以波音707 客機與時速高達766 公里的幽靈式戰鬥機來模擬撞擊核能電廠的圍阻體。之後美國山迪亞國家實驗室亦進行類似測試（如後圖），結果均證明核能電廠的圍阻體非常堅固，可在嚴格考驗下保護其內的核子反應器。
資料來源：(NUCLEAR NEWS OCTOBER 1989) 美國山迪亞國家研究所曾進行反應器圍阻體耐撞擊試驗，以火箭推進幽靈式（F-4）噴射機以480mph速度撞擊的圍阻體牆，結果噴射機變成一堆廢鐵而圍阻體僅傷及2.4吋深度。
嚴選廠址 • 核能電廠對於廠址的選擇非常嚴謹，除完整收集有關地震、颱風、海嘯等天然災害的資料外，最重要的是要遠離活動斷層。 • 核能電廠的廠房是建在完整的岩盤上，以減低地震的震度。 • 電廠內設有很多地震偵測儀器，當地震大於某種程度時，會在控制室引發警報，機組會立即自動急停，保護機組運轉之安全。
防範天然災害衝擊的考量 ◎根據安全法規，核能電廠設計上必須考量地震、海嘯、颱風、洪水等天然災害所可能帶來的影響。 ◎核能電廠除了廠址附近八公里範圍內不得有活動斷層外，並且必須考量廠址半徑三百二十公里範圍內歷史上發生的大地震，保守地將震央沿板塊平移到對廠址最具威脅性的位置，藉以估算電廠最低耐震要求，再根據所估算之最低耐震要求，以設計核能電廠結構與設備。另隨地質新事證的發現，須時時檢討核能電廠之耐震能力， 目前因應北部三角斷層及南部恆春斷層之變化，刻正進行其附近之海域及陸域之地質調查。 ◎在管制單位的要求下，我國核能電廠都訂定有颱風期間降載停機辦法。
核能電廠不會像原子彈一樣爆炸 • 目的不同 • 核能電廠利用核分裂能量將水化成蒸汽推動發電機，而原子彈是將能量聚集用於軍事上的爆炸消滅敵人。 • 濃度不同 • 核能電廠燃料中鈾-235含量約4%，而原子彈中卻高達 90 % 以上，完全不同。 • 設計不同 • 原子彈中設有引爆裝置，可瞬間產生核爆，而核能電廠在反應器中有多重多樣的控制設備，不可能瞬間爆炸。
≠ 核能電廠與原子彈的差異
我國核管法及其施行細則 與核管法所授權之相關辦法 1 國內核能安全管制相關規範 美國聯邦核能技術法規 法令 2 國內外工業界所制定標準： ASME(機械)、ASTM(材料) 、IEEE (儀電)等 核 能 規 範 3 工 業 界 標 準 ASME：美國機械工程師學會 American Society of Mechanical Engineers ASTM：美國測試與材料學會 American Society for Testing and Materials I E E E：電機與電子工程師協會 Institute of Electrical and Electronics Engineers 核能法規架構示意圖
原 能 會 • •核子設施安全諮詢會議 •專案及團隊視察 •設備故障調查 • •核能管制會議 •定期查訪 •駐廠視察 • 各項安全審查作業 •核安文化考核 •大修視察及再起動管制 • •急停再起動管制 •夜間不預警視察 •核四安全監督委員會議 台 電 總 公 司 • 核能品質政策聲明 • 駐廠安全小組 • 重大事故調查 • 核能安全委員會議 • 大修團隊稽查 • 年度核安稽查 • 制度及設備稽查 • 專案評鑑 核 能 電 廠 • 電廠運轉審查委員會議 • 營運通報系統 • 品質自我管制制度 • 程序書及文件圖面管制 • 獎懲制度 • 包商管理制度 • 經驗回饋制度 • 人員訓練制度 • 大修管理 • 安全文化推動 • 運轉安全管理 • 工具箱會議 核能電廠的安全管理
管 制 目 標 管 制 縱 深 管 制 措 施 管 制 層 級 低 高 精緻 注意改進事項 精 進 穩定 四、五級違規 管 制 預 防 管制層級 安全層級 安全 三級違規 矯 正 營 運 管 理 一、二級違規 處 罰 自 我 檢 查 限制、停止運轉 低 高 原能會核能安全管制縱深示意圖
審查廠址地質報告 (含緊急應變計畫審查)審查初期安全分析報告 審查除役計畫 審查環境監測報告 審查終期安全分析報告 審查試運轉結果報告 工 作 內 容 安全設計審查 每日駐廠視察 定期現場查證 專案團隊視察 系統測試審查 安全設計審查 每日駐廠視察 大修作業稽查 專案團隊視察 緊急計畫演習 駐廠監督作業 廢料處理管制 輻射防護管制 環境保護作業 … …... 規劃階段 建廠階段 運轉階段 除役階段 管 制 措 施 …... 核准耐震設計 核發建廠執照 核准燃料裝填 核發運轉執照 核發除役許可 解除廠址管制 跳機後再啟動管制 大修後再啟動管制 核准設計修改 核發運轉員執照 我國核能電廠全程安全管制示意圖
核四安全監督 委員會 駐 廠 視 察 大 修 視 察 原能會 運轉安全團隊視察 異常事件調查 核能電廠 核管處 核管會議 安全審查 核子設施安全 諮詢委員會 廠家視察 現 行 核 能 安 全 管 制 作 業
核電廠 電話立即通報 原能會（監管中心） 事件調查 調查會議 現場調查 事件處理 事件公佈 開立違規 電子佈告欄 要求改善 發佈新聞 核電廠異常事件處理過程簡圖
駐 廠 視 察 ‧透過每日駐廠視察，加強核能電廠運轉及建廠作業之監督，確實掌握電廠的各項動態。
