2019年10月03日

沒有廁所的大廈──日本核廢燃料棒處理概況

說到日本的核廢燃料棒問題，媒體常常使用「沒有廁所的大廈」一詞來形容其中的窘境。目前日本累積的核廢燃料已達儲存容量的75%（下圖），尋找新的去處迫不及待。而儘管政府宣稱再處理可以相當程度地縮減儲存問題，實際上卻屢屢挫敗。
台灣與日本、韓國都在太平地震帶上，日本已經發生福島核災，而且4號機的燃料池失水事故，造成全世界核能界的驚恐，台灣非但不顧福島的前車之鑑，核一廠、核二廠在已屆除役前，把燃料池、反應爐所有可以插用過核燃料的地方「插滿插好」，準備一路玩到掛。反觀日本在儲存容量到達75%的情況下，就已經要準備下車了。
以下就日本核廢燃料的現況、風險，與解決方案的可行性，為讀者做個介紹，同時給有類似困境的台灣參考。
據日本經產省資源能源廳2019年資料，日本目前存有的核廢燃料多達18000噸，儲存容量為24000噸，還能夠儲存的空間約剩25%。而以一年1000噸的增加速度來看，不出數年，其所存放的核廢燃料池，有部分便會放滿，也就是日文漢字所謂的「滿杯」狀態。

核廢燃料池就算不至於「滿杯」，擁擠地存放也會增加風險。由於核燃料棒在使用過後會不斷放出餘熱，一旦起火燃燒，會釋放大量輻射。因此需要放到核廢燃料池冷卻數年。
核廢燃料池裡的核廢燃料棒間隔越小、密度越高，越危險。（出處）而儲存方式越密集，失去冷卻時上升的溫度就越快（參考上圖）。核工專家Arnie Gundersen曾解釋，日本把剛用過的核廢燃料棒放一起，會加快升溫速度，增加危險，反之，美國則是把新舊核廢燃料棒間隔放，減少升溫速度。
福島核災時，日本原子力委員會長報告，倘若福島核電4號機核廢燃料池失事，強制撤離範圍遠達250公里，連首都東京都會覆滅。（上圖、出處）。

災後，因為福島核電4號機核廢燃料池的建築物受到地震影響，結構不安全，為免再次遭遇地震傷害，導致不堪設想的後果。
於是電力公司先補強建體，接著趕工搬出核廢燃料棒，直到2014年12月才把1535束核廢燃料棒全數搬出到較安全的新池。順便一提，相對於福島核電4號機的1535束，台灣核二廠核廢燃料池存放的核廢燃料棒則超過一萬束，風險程度大不相同。
由福島核電4號機的例子可知，搬運核廢燃料棒曠日費時。因此日本在討論火山爆發對核電廠的可能影響時，專家藤井敏嗣表示：「就算三個月前預測得到，搬移核廢燃料棒也要好幾個月。人可以避難，核電廠卻不行。」因此不能讓核電廠位於火山附近。又，因為火山熔岩最遠會噴到100公里外，他建議核電廠應該遠離火山160公里以上（下圖、參考）。
核廢燃料池不能一直放，核廢燃料棒之後該何去何從？對此日本政府時常提及所謂的「再處理」，請看下圖，再處理大分為左右兩種路徑，右邊是直接從天然鈾加工為鈽燃料，然後送到高速增殖爐，其核廢經過再處理，又變成鈽燃料及其剩餘核廢。
左邊是天然鈾經過濃縮，成為（鈾）核燃料束，送到熱中性子爐（原子爐），產出核廢燃料棒之一部分，再處理變成含有鈽的MOX燃料，再送往原子爐，完成回收利用。
核廢燃料再處理全貌圖示，左邊中間橘色的日文（プルサーマル 、plu-thermal）是指，使用混合鈽的核燃料（MOX燃料）的原子爐。（出處）這套看似美好的再處理計畫，現實上卻不斷碰壁。請看圖表，右邊路徑裡的高速增殖爐，日本跟法國都已中止。而左邊路徑裡的（含鈽的）MOX燃料與再處理，從核廢燃料棒裡抽出鈽，實際成績極其有限，且不符合經濟效益。
前京都大學核反應爐實驗所助教小出裕章解說道，「MOX燃料的使用多為試驗性質，在世界上核電的使用比例不到1%，多數國家也已中止。」儘管官方宣稱MOX燃料的成本，只要鈾燃料的兩倍。
然而，日本位於六所村的再處理工廠，原本預定在1998年開始運轉，至今不斷遭遇瓶頸與延期，耗資超過兩兆日圓，直到今年2019年3月，日本原子力規制委員會都還認為有必要追加審查，合格日期仍是未定之數。
退一百步說，如同前述的示意圖，即便再處理可行，還是有高階核廢要處理。又，因為日本還無法決定最終處置場，目前日本核電公司試圖先找中間儲存設施，但同樣是困難重重。
截至2019年3月底，日本各核電廠核廢燃料棒佔儲存空間比例的程度。（出處）以關西電力為例，因為再過幾年旗下核電機組的核廢燃料池也要「滿杯」，從2013年開始，在各地舉辦超過7000回以上的說明會，卻還沒有地方政府同意設置。關西電力旗下有11座核電機組位於福井縣，去年原本期待知事候選人杉本達治能夠支持，但他當選之後一樣表明不同意。
有報導爆料，關西電力有意使用，目前日本唯一一個在廠區外的（滿足核電所在地不接受的條件）、專為再處理工廠使用的中間儲存設施，但所在的青森縣陸奧市知悉後也不同意。
儘管因為沒有地方同意，連候補的地點都不可得，但日本對於中間儲存設施的選地仍有要求，據關西電力岩根茂樹社長說明，地點條件為：一、2-3萬平方公尺的平地。二、堅固的地盤。三、能夠搬運儲存容器等重物的道路與港口。對比台灣核一（廠區內）的乾儲預定地（中間儲存設施），又有斷層又鄰近山坡溪流，條件差距甚大。
如果沒有中間儲存設施，核電機組就算重啟，未來幾年內仍然會「滿杯」而無法繼續。關西電力旗下的大飯核電便處於這樣的窘境。這是台灣在談日本（少部分）核電機組重啟時常忽略的背景，也因此，日本政府希望達到的核電重啟目標，被批評不切實際。
從日本處理核廢燃料棒（高階核廢）的窘境可以認識到，不管是核廢燃料棒在池內的擁擠程度及其風險，或者核電廠應該和火山保持的距離等等，儘管日本做得不盡人意，但台灣距離及格更加遙遠。大廈不能沒有廁所，核電不該在未能確實處理核廢之前繼續，不過是基本的事理而已。

參考資料

※本文原刊載於《地震與核災》特刊

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