【科技小辭典】核電公投倒數！一次搞懂核能運作、廢料處置與小型核電廠的未來解方

記者孫敬／整理報導

距離8/23（六）核三重啟公投倒數8天，核三延役公投的發表會也已經完成三場，在上次我們討論到台日核電廠差異、核電廠壽命、核廢料存放三大關鍵議題，這次我們將進一步探討核能發電的技術原理、最終處置場、核電發電成本及核電未來發展的新解方；小型模組化反應爐（SMR）的適用的可能性。

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核電廠如何發電？高能量、零核爆風險的運作機制

談到核能發電的核心技術，基於鈾燃料中鈾-235原子核的核分裂反應。當鈾-235原子核受到中子撞擊後，會裂變成較小的原子核，同時釋放出巨大的熱能並產生更多中子，進而引發連鎖反應。在核電廠內部，這種反應受到嚴格控制，所產生的熱能會被用來加熱水，產生高壓蒸汽，這些蒸汽再推動渦輪發電機轉動，最終產生電力。

在核電廠所使用的核燃料中，鈾-235的濃度約為3%至4%，這遠低於核武器所需的90%以上濃縮鈾，從根本上排除了核爆的可能性。為了確保核反應過程的受控與穩定，核電廠設計有多重安全系統，例如控制棒會自動插入反應爐心，吸收多餘的中子以精準控制核分裂速率；此外，冷卻系統則持續對反應爐心進行冷卻，台灣的核電廠甚至在第二代核電廠設計中，便增加了如深水池這類利用重力冷卻的被動式安全設計。

用過燃料棒是「廢料」還是「未來燃料」？從第四代反應爐看全球趨勢

台灣的核能燃料供應完全依賴進口，主要來自美國等政治與經濟關係穩定的盟國，這保障了台灣長期的燃料安全。目前，台灣三座核電廠的總裝置容量約佔全國電力供應的 11%至15%，每年數十噸的鈾燃料，以約四公尺長的燃料棒形式在核電廠內使用，其結構設計安全且體積小巧，能在有限空間內發揮巨大能量。

目前，全球僅芬蘭有一座最終處置場接近正式啟用（預計2025年），但尚未全面商轉。然而，其他主要核電大國，如美國、英國、法國、日本、韓國等，至今都尚未建成最終處置場。這主要是因為許多國家選擇暫時採取乾式貯存，而非立即最終處置，主要考量是避免浪費用過核燃料棒中高達95%尚未被利用的鈾元素。這些未利用的鈾元素被視為未來的潛在燃料資源，等待第四代核反應爐等新技術的發展，以實現再處理與再利用。台灣曾嘗試將用過核燃料送往法國進行再處理，但受政治因素影響而未能實現。

用過的核燃料棒中仍含有大量未反應完的鈾元素（高達95%）。第四代核反應爐，特別是熔鹽式反應器（MSR），能夠將這些用過核燃料作為新燃料進行再處理與再利用，這將大幅減少核廢料的體積和長期危害。此外，核轉化技術（Nuclear Transmutation）也在發展中，能將長半衰期核種轉化為短半衰期甚至無放射性的核種，從根本上解決核廢料問題。因此，許多國家選擇乾式貯存，而非立即進行最終處置，正是為了保留這些未來潛在的燃料資源。

能源自主與國安韌性，SMR小型核電廠成未來解方

核能發電成本約每度新台幣 1.5元，遠低於台電現行售價，也遠低於再生能源（風電每度六點多元，光電每度4.8元）。據估算，重啟核三廠兩部機組的成本約 150億至300億新台幣，每年可帶來 300億至600億新台幣的收益，投資報酬率高達200%。若將核一、核二、核三三座電廠全部重啟，總成本約為950億新台幣，但每年可為台電賺取 1600億新台幣，遠超政府每年撥補台電的1000億新台幣虧損。

核能發電因其燃料存量安全係數高（18至36個月），遠優於天然氣（7至11天），有助於提升台灣的能源自主性與國安韌性。有專家指出，台灣的能源政策因過度偏向火力發電，導致「火電家園」現象，夜間甚至需依賴中部燃煤電廠發電供應南部電力。

SMR被視為下一代核能技術，具備被動式安全設計，且佔地面積更小。SMRs不僅適用於偏遠地區，更能為半導體等高耗電產業提供獨立、穩定的無碳電力，有助於其產品在國際市場上降低碳足跡。儘管中國大陸和俄羅斯已有SMR在運轉，但台灣預計將於2030年後向美國採購此技術，以確保核能燃料供應鏈的穩定性。未來SMR有潛力協助台灣實現核能發電佔比達到30%。