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5 能源與環境問題 6 瑞典用過核燃料 最終處置現況 7 2015 年台日核安研討會 隨行記實
瑞典用過核燃料 最終處置現況

6 瑞典用過核燃料 最終處置現況

文‧ 編輯室


瑞典自1954年即擁有國家首座研究用反應爐,1972年第一座核電機組奧斯卡桑(Oskarshamn)開始運轉,在這段期間,用過核燃料被認為是另一種資源,因為可以再循環使用,公眾對此也無任何異議。1975年後因政治因素,導致當時的瑞典政府決定在2010年前逐步淘汰核能發電,一直到2010年6月,瑞典國會投票通過才廢除該法條。

目前瑞典共有3座核電廠,在1970年代共有6座反應爐商轉,1985年後另有6座加入商轉,但因為逐步淘汰核電政策,導致巴斯貝(Barseback)電廠的兩座核電機組分別在1999與2005年提前關閉,目前共有10座反應爐商轉中,分別在林卡爾斯(Ringhals)、福斯馬克(Forsmark)與奧斯卡桑核電廠,供應了整個國家超過40%的電力。



在核燃料循環當中,從鈾礦的開採、濃縮、製造燃料棒、反應爐發電、用過核燃料處置,至反應爐除役的整個過程,均會產生放射性廢棄物;因此,對使用核能發電的國家來說,廢棄物的安全管理和處置具有極重要的意義。然而,不是只有核電廠才會產生放射性廢棄物,醫院與研究機構等利用放射性物質做治療與研究等的場所,儘管規模較小仍會產生放射性廢棄物,同樣也需面臨廢棄物處置的問題。

根據瑞典核能相關法規,用過核燃料的生產者必須承擔管理與最終處置的責任,因此,負責運轉核電機組的電力公司,須對用過核燃料的後期處置作業做出詳細的調查與研究,並建立最終處置場,完全安全地管理用過核燃料。瑞典自1970年代即開始進行「用過核燃料最終處置場」的地質調查,鑒於建造處置場的準備工作非常龐大且困難,國際原子能總署(IAEA)對此極為重視,經過將近30年的研究與調查累積,終於在2009年6月初決定將場址設立在福斯馬克。

想當然耳,瑞典在大量使用核能發電的情況下,必須提早考慮用過核燃料與中低放射性廢棄物的去向,幸好瑞典自早期即開始紮實地建立國家核能法規與機構,並由瑞典4個擁有核電廠的電力公司出資,一同成立「瑞典核燃料與廢棄物管理公司(SvenskKarnbranslehantering AB,簡稱SKB)」專門處裡用過核燃料。因為受法令約束,瑞典的電力公司必須負責處理由核電廠所產生的所有用過核燃料,並自行承擔相關費用,多年來的研究與經營,使瑞典與芬蘭齊名,成為目前全球推動最終處置相關工作最為順利的國家。

總部設於瑞典首都斯德哥爾摩的SKB,致力於處理瑞典所有來自核電廠的各種放射性廢棄物,以保護人類與環境免於用過核燃料的危害。現今SKB已建立一套可行的放射性廢棄物處理制度,其中的中低放射性廢棄物處置場(SFR)與用過核燃料濕式中期貯存設施(Clab),均於1980年代開始運轉,廢棄物的運輸工作也由SKB專門為運輸放射性廢棄物而設計的大型船艦M/S Sigrid負責。



放射性廢棄物因輻射程度的不同,處置方式也不一樣。來自醫療、工業與研究機構所產生各種受輻射汙染的物品,以及核電廠員工因反應爐的運轉與除役而產生的衣物、器材與零件等,均屬於中、低放射性廢棄物;自反應爐中取出的用過核燃料則屬於高放射性廢棄物。

自1988年開始運轉的瑞典中/低放射性廢棄物處置場(SFR),是全球首座中/低放射性廢棄物處置場,場址位於奧塞馬(Osthammar)自治區的佛斯馬克,非常靠近佛斯馬克核電廠,專門處裡來自核電廠所產生,且不需經過冷卻過程的放射性廢棄物;除了核電廠之外,與輻射相關的瑞典醫療、工業與研究機構所產生的放射性廢棄物也放置在此,SFR每年都會收到10-20立方公尺的中/低放射性廢棄物。這類的廢棄物必須跟人類及環境隔離至少500年,大部分的輻射劑量才會消失,而SKB必須定期、反覆的執行安全評估,以確保處置場的安全可以維持1萬年。

SFR位於波羅的海海床下約50公尺處,由4座長160公尺的石窖與一座高50公尺的混凝土貯存窖所組成,每座窖所存放的廢棄物種類均不同,直立式的混凝土貯存窖用來貯存SFR中放射性最高的廢棄物,另外還有兩條平行隧道將處置場與地表連接在一起。

由於瑞典的巴斯貝核電廠已停止運轉且即將面臨除役,屆時SFR將接收所有自巴斯貝核電廠2座反應爐拆除下來的金屬廢棄物與建築建材,也因如此,SKB已在2014年底向瑞典核能管制機構提出擴張SFR的申請,將新增5座長275公尺與1座長240公尺的石窖,裝置容量將從現今的6.3萬立方公尺擴增3倍多,至20萬立方公尺。新建石窖與地面連接的隧道將有1.7公里長,並可容納整座反應爐壓力槽通過,預計2017年開始施工,2023年完工開始運轉。





至於從反應爐爐心取出的用過核燃料棒,因為輻射劑量極高被分類為高放射性廢棄物,因含有衰變熱及輻射,必須先將其暫存在用過核燃料池中冷卻,再進行最終處置。目前瑞典因還未完成用過核燃料最終處置場的建設,所有的用過核燃料會先貯存在核電廠內的用過核燃料池,約9個月後即裝入輸護箱,再由M/S Sigrid運至奧斯卡桑核電廠旁邊的「用過核燃料濕式中期貯存設施(Clab)」,將用過核燃料貯存在8公尺高的冷卻池內,等待輻射劑量衰減後再轉移至用過核燃料最終處置場。



目前有將近6千噸的用過核燃料貯存在Clab,並受到不斷的監控與檢查。Clab在2000年時已擴建過一次,目前可容納8千噸的用過核燃料,但SKB在今年初提出第二次擴展申請,因為SKB認為Clab在用過核燃料最終處置場開始商轉前可能就會貯滿,希望能將貯存容量提升至11萬噸。

雖然Clab是座安全的中期貯存設施,但卻沒辦法提供用過核燃料長期的解決方式,用過核燃料必須與人類生活圈隔離一段非常久的時間,以確保民眾安全及環境品質;即使在無人監管的情況下,最終處置場也要處於非常安全的狀態,因此必須要選擇適當地質的地點,再配合用過核燃料密封桶(如銅製密封桶)、緩衝(如膨潤土)與回填材料(如花崗岩骨材加上水泥)等工程設施,與包含處置母岩(如花崗岩)及地質障壁所組成的多重保護,將高放射性廢棄物永久安置,有效阻隔放射性物質在劑量衰減至可忽略程度之前外釋。



也因選址過程將涉及各種岩石、化學、地質與水文研究,SKB自1970年代即開始尋找能長時間貯存與管理用過核燃料的方式,並進行各種研發與調查。由SKB執行的高放射性廢棄物最終處置基礎研究1與3(KBS-1、KBS-3)結果顯示,用過核燃料可用研究中描述的方法,安全地執行「深層地質處置」,SKB隨即開始冗長的選址過程,預計完工後將可容納瑞典所有反應爐卸下的用過核燃料,將其隔絕至少20萬年以上,到時輻射劑量將衰減至原始天然鈾等級,KBS-3之後也被芬蘭放射性廢棄物專責公司PosivaOy公司採納。

經各種研究調查後所選出的候選場址共有8個,深入調查後剩下2個,剛好都位於核電廠旁邊,最終場址選定在佛斯馬克工業區內,位於佛斯馬克核電廠旁的蘇德維肯(Soderviken),SKB將在此塊地質年齡高達19億年的岩石下方,建造可存放1.2萬噸的用過核燃料最終處置場。首先將從地表占地約15公頃的場址下方,開挖一座長5公里的坡道,延伸至地下500公尺深的地方建造最終處置場的隧道系統,在處置場完整運轉(預計60年)後預計將有超過6千桶、1.2萬噸的用過核燃料,存放在此長度約60公里的隧道裡,當所有的用過核燃料均妥善放置後,處置場將會被完整密封。因其建設工作所涉及的採礦技術將包含開挖230萬立方公尺岩石的技術,在世界核能安全方面實為不平凡之壯舉。而處置場內包裝用過核燃料密封桶的擺放,將由特製、可精確遠端遙控的儀器來負責。



SKB希望能夠在2020年代初期即開始建設工作,如此預計開工10年後此座最終處置場即可開始運轉,但由於瑞典核子相關法規較多且相當嚴謹,申請計畫目前仍在審核過程中,場址動工時間也由先前預計的2015年延至2019年,預計2028年完工,2030年開始商轉。在完成第一年建設時,將會有約100位工作人員在此就業,數字將會隨著建設的擴大而上升,至最密集階段將會有300-400位員工。當處置場正式開始運轉時需要約250位工作人員,一半位於地表一半位於地下。



在選址的過程中,SKB不斷的與當地民眾溝通與協調,除了請地質調查員工先搬入候選場址居住,並定期邀請居民舉辦家庭聚會來進行說明,還會開放諮詢,核能知識較不足者為優先族群,至今已超過10年的時間。此外,SKB將放射性廢棄物營運相關產業設立在公民投票區內,配合用人與採購當地化的策略,創造當地民眾長期就業機會,推動當地經濟發展。最重要的是,所有的放射性廢棄物設施與實驗室,均公開供民眾參觀,甚至是運輸放射性廢棄物的船艦M/S Sigrid也不例外,民眾也可在SKB的網站上看到最終處置場的申請資料與其他相關資訊。另外,地方政府亦擁有否決申請的權利,一旦處置計畫申請遭地方政府否決後就不會上呈至政府。上述均是最終2個候選場址擁有當地超過75%民意支持的原因,整個瑞典也有超過4成的民意支持(SKB 2009年民調)。瑞典身為全球建設最終處置場的先驅,與當地民眾的溝通是如此成熟完善,且確實做到資訊公開透明,實在值得各國學習。

註:所有圖片均截自SKB網站與報告,由本刊翻譯

資料來源:

1. SKB,“The Swedish System,”http://www.skb.com/our-operations/the-swedish-system/
2. SKB,“The Spent Fuel Repository,”http://www.skb.com/future-projects/the-spent-fuelrepository/
3. NUCNET,“Sweden to Begin Spent FuelRepository Construction in 2019,” http://www.nucnet.org/all-the-news/2015/08/28/sweden-to-begin-spentfuelrepositoryconstruction-in-2019
4. SKB, “Siting and Public Communication inthe Swedish Deep Disposal Programme.”
5. SKB, “SFR – Final Repository for ShortlivedRadioactive Waste.”
6. SKB,“Swedish Nuclear Fuel and WasteManagement Company.”
7. 台灣電力公司, 「赴瑞典、芬蘭考察放射性廢棄物營運設施」報告, p. 4-6
8.台電核能月刊384期, p. 16-19.
9. 國際原子能機構通報1986年春季刊, p.41-44.
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Last modified:2015-11-12 11:08:31 by nicenter Powered by TadBook2
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