logo
* 搜尋
* 核能資訊中心
* 中心簡介
* 日本福島核災專區
* 相關資訊
4 高放射性廢棄物要怎麼處理? 5 日本核電廠除役現況 6 龍門核電廠重要管制措施報導
日本核電廠除役現況

5 日本核電廠除役現況

文‧ 編輯室


福島事故後日本幾乎關閉所有核電廠,日本原子力規制委員會(NRA)為了防止類似福島事故的意外再次發生,制定了更嚴格的核安標準,各電廠必須達到新的標準才可申請重啟,尤其是那些屆齡40 年的電廠。但是,如果各電力公司在評估後覺得需要投入的資金太高、不符合經濟效益的情況下,就會選擇除役。本篇將報導日本16 座核電機組目前除役的狀況,以東海、浜岡以及福島電廠為主要對象作較詳細說明。

一般來說,核電廠在結束運轉後需先將用過核燃料自反應爐中移至可暫存的場址或再處理廠[註1],然後進行廠內系統除污。而反應爐區域因為放射性等級較高,在除役期間必須事先進行5-10 年的「安全貯存」期,讓該區域的放射性自行衰減,藉此讓執行除役作業的工作人員所接收到的放射性劑量,與運轉期間的運轉人員程度相同。雖然已將用過核燃料移出,但電廠設施內的配管、桶槽內仍有大量的放射性物質殘留,為使後期的廠房拆除工作順利進行,必須使用化學藥品來清理、去除配管及桶槽內的放射性物質,之後再進行反應爐建築以及其他廠房的拆除,以及放射性廢棄物的處置。

日本首座邁入除役階段的大型核子設施是由JAERI(現為JAEA)負責營運、管理的動力示範用反應爐(JPDR),該座反應爐同時也扮演著日本除役技術的試驗角色。JPDR的除役計畫主要分為兩個階段,自1981 年開始的第1 階段為相關技術的研發,1986 年開始拆解、移除反應爐,整個除役計畫至1996年結束。自那時開始,日本至今已有16 座反應爐開始除役計畫。

目前這些除役計畫中,屬東海1 號機的進度最為超前。東海1 號、普賢以及浜岡1、2 號共4 部反應爐均在「安全貯存」以及「外圍設備拆除」的階段,其中東海1 號與普賢已開始拆除反應爐周圍的設備。而受311 東日本大地震重創的福島第一核電廠6 部機組,可以說是日本目前最難、最複雜的除役計畫。另外,也有電力公司在評估後覺得要使老舊機組達到新的核安標準耗資過甚,不符合經濟效益,因此已有6 部屆齡40 年的老舊機組(敦賀1 號、美浜1 與2 號、島根1 號、玄海1 號、伊方1 號)在最近這兩年內,相繼宣布將除役。



東海第一核電廠1 號機

東海第一核電廠的單座機組為日本首座商用機組,種類為自英國引進、再由日本稍作改良的二氧化碳氣冷式反應爐,1966 年7 月底開始商轉,於1998 年2 月底終止運轉,隨後宣布除役,共運轉了將近32 年的時間。

東海除役計畫內容大多參考「JPDR 除役試驗計畫」所獲得的經驗。1 號機在1998 年停止運轉後即開始移出用過核燃料,於2001年3 月底將所有用過核燃料取出,並於6 月完成轉移,將用過核燃料運送至英國再處理。營運商日本原子力發電公司(JAPCO)也在同年10 月向日本經濟產業省提出「反應爐解體申請」,並在2006 年3 月獲准,概要包括:

1. 拆除東海第一核電廠內的反應爐、附屬設備以及建築;
2. 反應爐區域將在經歷「安全貯存」後進行解體拆除;
3. 反應爐區域外的附屬設備等,含安全貯存期間在內,依序拆除;
4. 待各建築除去除汙染、進行解體拆除後,解除管制。

在反應爐區域進行「安全貯存」期間,於反應爐區域外進行的「外圍設備解體作業」,第1 為附屬設備等的拆除,第2 為熱交換器等的拆除,第3 則是各建築內所有設備的拆除。東海1 號機自2001 年度起至今仍處於「安全貯存」階段,預計將從2019 年開始拆除區域內的反應爐與其他設備;反應爐區域外目前正在進行外圍附屬設備的拆除作業,已移除渦輪機跟其他輔助性設施。



由於東海1 號的設計與英、法國的氣冷式反應爐類型相似,英、法國在氣冷式反應爐除役方面獲得的技術,看似將替東海1 號的除役計畫帶來很大的幫助。但有趣的是,日本在氣冷式反應爐除役的腳步卻比英國還要快速,JAPCO 預計於2026 年完成該座機組的除役計畫,而英國首座氣冷式反應爐的除役規劃,則要到2080 年才會完成。

另外,東海1 號的除役計畫也帶動日本在「解除管制系統」方面的發展,目前日本的解除管制系統實施對象,主要是核電廠內受放射性物質污染的金屬類廢棄物。核電廠內所有廢棄物在解除管制前,都必須先將其分類與除污→擬定解除管制計畫(包含欲解除管制的放射性廢棄物與各種測量方法)→向NRA 申請解除管制→測量殘留放射性物質(例如鈷-60、氚-3 等)的數值是否符合解除管制標準→向NRA 確認→申請通過後即可將廢棄物移至非管制區域,或者重複使用。目前自東海1 號內解除管制的一些長椅與擋板,已被JAPCO 與JAEA 回收,再次使用。





普賢核電廠

為增加日本鈾鈽混和氧化物燃料(MOX燃料)以及再循環鈽的使用經驗,日本核燃料開發事業集團(現為JAEA)於1976 年開始進步型高溫反應爐的開發,即今日的普賢核電廠。這座全球首座爐心使用全MOX 燃料的熱中子反應爐,於1970 年底始建造,1979 年初開始運轉,至2003 年3 月底停機。

普賢的除役計畫分為5 個階段, 分別為工程準備(2003-2008)、用過核燃料轉移(2008-2018)、反應爐周邊設備解體拆除(2018-2023)、反應爐解體拆除(2023-2032), 以及建築廠房解體拆除(2032-2033)。普賢於2003 年關閉後即開始除役第1 階段的工作,包含反應爐內用過核燃料以及重水的移出等。與日本其他除役計畫不同,普賢為日本唯一沒有訂定「反應爐安全貯存期」的除役計畫。

另外, 因為普賢並非商業用反應爐,JAEA 並未在普賢的運轉期間內累積除役經費,因此普賢除役的資金來源單獨由日本文部科學省擔任。但是,普賢電廠的除役計畫小組與NRA 均認為文部科學省提供的經費有限,要在這種情況下執行整個除役過程有其困難。而除了經費不足的問題之外,反應爐爐心的拆解也是除役小組目前面臨的困境之一,因為該種反應爐爐心的構造比一般的還要複雜,拆解所使用的工具也有其限制,因此除役小組目前仍在研發多種反應爐切割技術。




浜岡核電廠1-2 號機

位於日本中部靜岡縣的浜岡核電廠,自1976 年首部機組開始運轉後至今已擁有5 部機組,第6 座於2008 年開始建造。但因為浜岡電廠剛好建立在兩塊板塊交接處附近的「隱沒帶」上,附近海域又有3 個地震帶,一直有學者指出浜岡電廠的地理位置,在未來30 年內發生芮氏規模8 地震的可能性高達8 成,導致浜岡電廠的安全自開建以來一直受到質疑。



浜岡電廠1、2 號機曾分別在2001 及2004 年為了加強核安措施而關閉,但在2007 年發生「新潟縣中越地震」後必須做出的補強,因所需資金龐大,四國電力公司決定不重啟這兩部機組,並於2009 年1 月提出兩部機組以及其附屬設施為期30 年的除役計畫。2011 年的福島事故後,包含停止運轉的1-2 號、在檢修中的3 號、運轉中的4-5 號機,均停止運轉,進行設備改善與強化安全措施,6 號機的工程也完全停滯。

浜岡1、2 號機的除役計畫分成4個階段,分別為工程準備、反應爐周邊設備解體拆除、反應爐解體拆除,以及建築廠房解體拆除時期。至今已完成第1 階段的汙染狀況調查與設備除污,也在2014 年2 月開始,陸續將兩部機組的用過核燃料(1 號機206 組、2 號機1,164 組燃料束)移至5 號機的用過核燃料池貯存。

在第1 階段工程期間,除了用過核燃料的運出,工作人員也對再循環系統、反應爐冷卻淨化系統、餘熱移除系統,以及反應爐槽進行系統除污,防止放射性物質滲漏或外洩至其他設施。中部電力公司在去年3 月完成核燃料移出作業後,即向日本NRA 申請開始第2 階段的工程,並於今年2 月獲准,反應爐將進入安全貯存階段,同時開始拆除反應爐外圍設備。

整個除役過程中所產生的放射性廢棄物,待除役作業完成後,將依照固體廢棄物的分類與特性進行處置,並決定處置地點。不過,目前除役計畫中最大的問題是暫時處置場的地點仍不明,迫使中部電力公司只能暫時將用過核燃料暫存於電廠內,用過核燃料處置屬於除役計畫的一環,如果這個問題沒有解決,除役計畫就無法完成,這也是許多觀察者預計除役計畫將比原定時間耗時更久。中部電力公司原本預計將在浜岡1、2 號機除役計畫完成後於該電廠新建核電機組,但目前仍未確定是否真的會實行。

2011 年的福島事故,導致日本幾乎所有的核電廠均停止運轉,執行安全檢查,必須通過更嚴格的審核與地方政府同意後才可重啟。2015 年1 月,日本媒體報導在福井、島根、佐賀縣的敦賀1 號、美浜1-2 號、島根1 號、玄海1 號機組,經各縣政府與日本經濟產業省批准後,可永久關閉。這5 座反應爐的淨裝置容量都介於32 萬瓩至53 萬瓩間,屬於規模較小型的反應爐,都將在2015 年下半年屆齡40 年,也都已獲准延役,但改良所需投入的資金並不好評論,因為他們不像關西電力公司的高浜電廠1、2 號機,雖然也於2015 年屆齡40 年,但高浜1、2 號已完成顯著的改良工程(提高電廠防震等級等),升級的成本將更容易回收[註3]。而在報導出來的兩個月後,經營這5 座核電機組的電力公司共同於2015年3 月宣布,該5 部機組將除役,伊方電廠1號機也於今年3 月宣布跟進。



敦賀核電廠1 號機

與普賢相鄰的敦賀電廠,其1 號機為日本最古老的沸水式反應爐。在2011 年初因為執行年度安檢而停機,但在同年3 月的福島事故後日本所有核電機組均必須重新通過審查才可重啟,日本原子力發電公司之後在2015 年3 月宣布該座機組將不重啟運轉,成為該公司第2 個除役計畫。

敦賀1 號目前預計的除役計畫分成3 個階段:工程準備(2016-2024,工作內容包含了燃料的卸載、反應爐進入安全貯存期等)、反應爐解體拆除(2025-2032),以及建築廠房解體拆除(2033-2039)。至於反應爐周邊設備解體拆除、除污、放射性廢棄物處置等工作,在整個除役期間內均會執行。



美浜核電廠1-2 號機

美浜1、2 號機為較小型的壓水式反應爐,為關西電力公司首個除役計畫,也是日本首批邁入除役的壓水式反應爐(另一座為玄海1 號)。該2 座機組於福島事故後停機執行安全審查,但也於2015 年3 月宣布不重啟,關西電力公司在今年2 月向NRA 提交除役計畫,目前仍在審核當中。

美浜2 座機組的除役計畫分為4 個階段:工程準備(2016-2021,工作內容包含系統除污、放射性程度測量、核燃料卸載、開始輔助設施的拆除、反應爐進入安全貯存期等)、反應爐周邊設備解體拆除(2022-2035)、反應爐解體拆除(2036-2041),以及建築廠房解體拆除(2042-2045)。

與日本大部分除役計畫比較不同的地方,美浜除役計畫中規劃的「核燃料卸載」與「反應爐安全貯存期」時間長達20 年,橫跨整個除役計畫的第1、2 階段。



島根核電廠1 號機
島根1 號機是日本首座「日本設計、日本製造」的反應爐,與敦賀1 號機相同,2010 年因執行安檢而停機,之後便一直沒有提出重啟的計畫,中國電力公司也於2015 年3 月宣布該機組將除役,於今年4 月向NRA提出申請。

島根1 號除役計畫也是分成4 個階段,目前得知的大綱為:工程準備(6 年,工作內容包含核燃料卸載、放射性汙染除污考察等)、反應爐周邊設備解體拆除(8 年)、反應爐解體拆除(8 年),以及建築廠房解體拆除(8 年),預計於2046 上半年完成整個除役計畫,但第2-4 階段的工作時程到時仍需視第1 階段的除污結果而定。



玄海核電廠1 號機

玄海1 號機從1975 年即投入商轉,為九州電力公司首部除役的機組,也是日本首座邁入除役的壓水式反應爐。九州電力公司在2015 年底向NRA 提交其除役計畫,4 個階段分別為:工程準備(2016-2021,工作內容包含核燃料卸載、無輻射汙染設施的拆除、反應爐進入安全貯存期等)、反應爐周邊設備解體拆除(2022-2029)、反應爐爐心解體拆除(2030-2036),以及反應爐與建築廠房解體拆除(2037-2043)。除污與放射性廢棄物處理處置等工作,在整個除役期間內均會執行。

與美浜2 座除役的機組相似,玄海1 號的核燃料卸載與反應爐安全貯存也須至第2 階段後期才可完成。



伊方核電廠1 號機

四國電力公司於今年3 月宣布,伊方電廠1 號機要達到NRA 在福島事故後對屆齡40年的核電機組所制定的重啟標準,需要投入的資金高達1 千7 百億日圓(約505 億新台幣),因此將於5 月關閉伊方電廠1 號機組,進行除役。



福島第一核電廠

上述所有核電機組均可以用常規的方式來進行除役,但福島第一核電廠6 部機組卻是一個不同的案例。位於日本東北部沿岸、由東京電力公司(TEPCO)所有的福島第一核電廠,在2011 年3 月11 號的東日本大地震中,受到15 米高的海嘯重創,當時該電廠所備有的電力全數流失,導致冷卻水循環系統無法正常運轉。雖然6 部機組均在最初地震發生時即自動停機(4-6 號機當時原就處於停止運轉狀態),但反應爐爐心內的核燃料仍需要冷卻系統正常運作,來防止反應爐達到無法控制的臨界狀態。在冷卻系統無法運轉的情況下,福島第一核電廠的6 部機組中,有3 部出現爐心熔毀的情形,亦有3 部反應爐因為氫爆而損毀嚴重,導致放射性物質釋出。雖然釋出的放射性物質以及反應爐受創程度均比發生於1986 年的「車諾比事故」還要低,但4 部機組同時發生嚴重事故的規模卻是史無前例。

福島事故發生後,日本政府下令擬定福島第一核電廠1-4 號機組的除役計畫,該計畫於2011 年12 月底公布,預計將耗時30-40 年,計畫分為3 個階段:用過核燃料儲存池內的用過核燃料取出、移除反應爐心內部的核燃料殘骸,以及除污與設備建築拆除。然而,因為國內反核聲浪過大,日本首相安倍晉三於2013年底決定將只受到輕微損傷的5、6 號機組也納入該除役計畫,東電也於隔年1 月宣布此事。經多次修訂後,福島第一核電廠6 座機組的除役計畫於2015 年4 月底正式公布。

1-4 號機

福島第一核電廠1-3 號機組為6 部機組中受創最嚴重的3 部,在意外發生時均在運轉當中,雖然在地震發生後立即停止運轉,但伴隨而來的海嘯將電廠內所有電力來源切斷,冷卻系統也因此無法運轉,導致反應爐內部的溫度以及壓力達到危險等級,導致爐心熔毀造成反應爐槽底部穿透,先後於1、3 號機發生的氫爆也造成這兩座反應爐建築受到重創。建築物受損以及爆炸所產生的碎片、熔毀的燃料殘骸掉落至壓力槽底部、安裝在廠內用來移動核燃料的設備受損,甚至無法使用、前往爐心的路徑被堵住、放射性汙水流出,以及其他衍生的問題等,都反映了這3 部機組除役的困難度。

目前,1 號機已完成反應爐建築外罩牆板的工程(用來抑制因氫爆飛散而出的放射性粉塵),並於最近開始牆板的拆除作業,將開始清理廠房上方的大型瓦礫;2 號機則完成廠房破洞處修補;3 號機用過核燃料池內的大型建築物碎片已於2015 年8 月移除,預計於2017 年開始移除廠內用過核燃料(1、2 號機則預計於2020 年開始),現已開始上層遮蔽物、燃料處理機器安裝的準備工作。

至於4 號機在意外發生前就已處於停機狀態,因此爐心內並沒有裝載核燃料,但因為與3 號機共用管線,事故發生時氫氣自3 號機流竄過來,導致4 號機也一同發生氫爆。由於該座反應爐內用過核燃料池存放的燃料束數量最多(約1,500 束),東電決定先移除該處的用過核燃料,並於2014 年12 月完成。

除了4 座反應爐建築的整修與拆除,東電目前在福島第一核電廠已陸續完成:冷卻循環系統恢復、導引海水流向圍籬(silt fence)安裝、海床鋪面(防止河床上的淤泥流動散播放射性廢棄物)、儲水槽內高放射性汙水再處理、沿岸800 公尺不透水牆安裝(防止地下水流入海洋)、多棟建築重建等工程;電廠陸地鋪面(預防放射性汙水滲入地底,有效降低放射性汙染)則接近完工;設立於反應爐建築周圍的凍土壁也於今年3 月開始運轉。

電廠內受氫爆與海嘯影響最甚的沿岸區域,當時各處可見碎石散落,目前所有含有高放射性汙染的碎石均已移除並集中貯存,該區域的放射性汙染程度也因此降低。

電廠的工作人員也從需要配戴全罩式面罩與防護衣進入電廠範圍,至今僅需在進入反應爐、渦輪機廠房等放射性劑量較高的建築(面積僅占整座電廠約1/6)前換上,在電廠其他室外區域只需穿戴一般工作服與口罩執行作業即可。目前在該電廠內新建的辦公大樓內,就有超過1,000 名專業技術人員從事除役相關作業。而在福島事故後電廠工作人員原本只能食用存於電廠內的存糧,至今也可在新建的休憩中心(rest house)中享用現煮熱食等,都是事故後至今的改變。但1-3 號機組核燃料熔毀的位置仍無法確認,導致核燃料殘渣的回收仍進展緩慢。



5-6 號機

福島第一核電廠5、6 號機組因為建造時間較晚,安全系統的等級相對也較高。這兩部機組與4 號機相同,於意外發生時也處於歲修階段,反應爐並沒有在運轉,但為了準備重啟執行測試,核燃料已上載至爐心內。然而幸運的是,在1-4 號機處於電力流失的狀態下,該處一座緊急備用發電機維持正常運轉,替這兩座機組的冷卻系統提供穩定電源,以致沒有失控的情形發生。而這兩座機組也因為受損程度非常輕微,可用常規的方始來執行除役。



結語

核電廠除役計畫以拆除反應爐本體、附屬設備與建築物,並恢復土地原貌為原則,是相當複雜、冗長的系統工程,其難度與複雜性可不輸原電廠的興建,需要考量到的因素涉及政策、安全、技術、環保、經濟以及公眾共識等層面,加上各因素間均相互關聯,必須事先做好完整、妥善的規劃。而根據日本核電廠除役相關法規規定,核電廠欲「停止運轉」、「申請除役」、「移出用過核燃料」、「解體、拆除反應爐」以及「除役完竣」等,都需向NRA提出申請,擬定相關計畫,在獲得許可後才可進行,可見日本抱持著相當謹慎嚴格的態度在面對。

註:
1. 因六所村再處理廠尚未正式啟用,目前日本進行中的再處理作業是送至英、法國進行。
2. 該圖為截至2016年1月1日,當時伊方1號尚未宣布除役,普賢非商用反應爐,故不列入。
3. 高浜電廠1、2號機組於今年6月底正式獲准延役20年。



參考資料:
1. M a r c S c h m i t t e m . “ N u c l e a rD e c o m m i s s i o n i n g i nJ a p a n – Op p o r t u n i t i e sfor European Countries.”E U - J a p a n C e n t r e f o rI n d u s t r i a l C o o p e r a t i o n.March 2016. Web.
2. “Japan’s Nuclear FuelCycle.” World NuclearA s s o c i a t i o n. U p d a t e dMay 2016. Web.
3. “N u c l e a r P o w e r i nJapan.” World NuclearA s s o c i a t i o n. U p d a t e dAugust 2016. Web.
4. “Fukushima Accident.”W o r l d N u c l e a rA s s o c i a t i o n. U p d a t e dJuly 2016. Web.
5. “2016.9.1. The currentsituation at FukushimaD a i i c h i N P S – F r o m3.11 toward the future.”TEPCO. September 2016.Web.
4 高放射性廢棄物要怎麼處理? 5 日本核電廠除役現況 6 龍門核電廠重要管制措施報導
Last modified:2016-11-08 21:36:37 by nicenter Powered by TadBook2
這些評論各由發表者自負責任. 對於他們的發言內容, 本站不提供任何擔保.
 線上期刊目錄

 瀏覽人數
今天: 79
昨天: 123
本月: 2651
總計: 495944

30013 新竹市光復路二段101號 創新育成中心三樓309室 電話:(03)571-1808 傳真:(03)572-5461 Email: nicenter@nicenter.org.tw