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日本福島核電廠的意外事故，讓全世界更加關注核電廠的安全設計。美國有多座興建中的新一代核反應器，這種反應器真的夠安全嗎？
撰文╱派爾（Adam Piore）翻譯╱甘錫安

重點提要
■美國的電力公司已申請興建24座新反應器。這些反應器的設計正在重新接受審核，確定其是否可安然度過嚴重的事故。
■事故發生時，即使電力完全中斷，新設計中的安全功能仍可發揮作用，不需要人員介入。
■目前居於領導地位的西屋公司AP1000反應器受到大眾的質疑，使得美國核能管制委員會最終能否批准，情況更加複雜化。
■即使先進的設計可承受大規模地震和海嘯，甚至飛機撞擊，電力公司仍必須在設計費用與安全考量間達到平衡。

距離發生事故的日本福島第一核電廠半個地球之外，美國喬治亞州茂密的松樹林中，數百名工人正在整地，為他們仍相信正在逐步實現的美國核能復興預做準備。地 表下有一大片剛壓實的土方，底下是總長數公里的管線和暴雨排水管，推土機在上面轟隆隆地來回行駛。如果一切順利，明年這裡就會出現兩座新的核反應器，也是 25年來美國核准興建的第一批反應器。

這兩座反應器將成為起跑槍聲，宣示美國新一波的核能發電擴張。1979年三哩島核電廠發生部份爐心熔毀事故後，美國的核電發展就陷入停滯。如今，氣候變遷 的威脅使核電從環境隱憂變成極具潛力的無碳能源；小布希和歐巴馬兩任美國總統也接納核電，希望藉此促進新建設。自數十年前建造了104座反應器以來，現在 除了喬治亞州的兩座反應器，美國核能管制委員會（NRC）也在審核其他20多座的興建提案。

這些新建的反應器中，有一半以上是AP1000（包括喬治亞州佛格托核電廠的兩座）。這是第一款新世代反應器，具備「被動式」安全功能，可防範類似日本那樣的核災。發生意外時，這種反應器可藉由重力和凝結等自然現象，防止核燃料溫度過高——福島核電廠缺的正是這種功能。

就在幾個月之前，喬治亞州的兩座AP1000眼看要通過NRC審核的最後階段，今年可開始建造。但福島核電廠3月遭遇規模9.0的強烈地震和大海嘯侵襲， 造成四座反應器中的高溫爐心無法冷卻，使大眾再次注意到核災的可能性。根據民意調查，幾星期內，支持建造新反應器的美國民眾比率由事故前的49%減少到 41%。這代表再怎麼保證風險極小、反應器的保護措施極為強固，大眾還是不信任核能技術。福島事件更活生生證明了風險評估有其限制。

儘管有完善的事前規劃，核能永遠可能出現「黑天鵝事件」，也就是發生機率極低但後果極為嚴重的事件。罕見事件（尤其是從未發生過的）不僅難以預測、事先規 劃成本高昂，而且容易因為統計數字而被低估。每一萬年才會發生一次的事情，不表示明天不會發生。在通常為40年的核能電廠使用年限中，基本假設也可能改 變，例如2001年發生911事件時，還有2005年的卡崔娜颶風、今年3月的福島事件等。

潛在的黑天鵝事件多不勝數。核子反應器和用過燃料池是恐怖份子劫機後的攻擊目標；美國反應器往往位於水壩下方，一旦爆炸就可能引發大洪水；有些反應器相當 接近地震斷層或海岸線，可能遭到海嘯或大風浪侵襲。這些威脅儘管各不相同，但造成的極端危險狀態與三哩島和福島等事件相當類似，都是冷卻機能嚴重故障、放 射性燃料棒過熱熔毀，最後釋出致命的放射性物質（車諾比則是爆炸使爐心燃燒）。

為這類狀態預做準備本身就已相當困難，更何況還有預算限制。電力公司已經努力降低建造反應器的先期花費，而即使取得許可和建造程序已經簡化，以每百萬瓦的 平均成本而言，核電廠的建造成本仍然將近燃煤火力發電廠的兩倍，更是天然氣發電廠的將近五倍之多。建造成本的差距可以靠較低的運轉成本平衡過來。煤的價格 大約是核燃料的四倍，而天然氣更高達10倍。不過，核電廠必須能以高發電量運轉多年，價差優勢才能真正顯現出來。1970和1980年代，核電廠不時因維 修和安全問題而停機，減少了運轉獲益。為了提升核能的競爭力，廠商一直努力簡化系統並提高穩定度，降低建造成本及減少停機次數，同時維持相同的安全餘裕。

當然，即使工程師將反應器放在厚重的圍阻牆內、密不透風的地下洞穴中、或是雇用靈媒來預言未來，要建造完全免於各種威脅的反應器也是不可能的。工程師在設 計AP1000時，一定努力尋求能克服物理、成本和災難等眾多限制的最佳方案，提出的設計也必然是權衡之下的結果。在福島事件後，民眾心中最大的疑惑就 是：核能反應器夠安全嗎？

以被動防護對抗災難
正在接受NRC審核的AP1000和其他Gen III+反應器，在設計時考慮到的災難和日本此次發生的事故不同。1979年發生於三哩島電廠的部份爐心熔毀事故，主要原因不是自然災害，而是人為疏失。 幾個月內，工程師腦力激盪，提出反應器改良方案、簡化安全功能，同時增添不需人員介入即可發揮作用的冷卻備援功能。AP1000等Gen III+反應器就是這次努力的成果。

AP1000內的冷卻水在封閉的管線系統中循環流動。冷卻水處於高壓之下，因此水流過反應器爐心時會吸收熱但不會蒸發，管線本身則是以附屬水槽的水加以冷 卻。如果幫浦失去電力，反應器還有備用電池。如果電池也失效，還有重力可接替進行冷卻。反應器的鋼鐵圓頂圍阻容器內有三個緊急水槽，安置在爐心上方，水可 由水槽流下。

斷電時閥門會打開，爐心中的水壓逐漸降到低於水槽內的水壓，使水槽中的水流入，冷卻燃料棒。必要時，外圍混凝土屏蔽建物屋頂還有第四個水槽，可將水灑在容 器表面，沸騰成蒸汽後帶走熱。在圓頂容器內部，蒸汽由爐心上升，接觸溫度較低的頂部，凝結成水再落回爐心。西屋公司前技術長布魯斯基表示，這第四個水槽可 容納295萬公升水，足以支持三天，也能以消防軟管補充。另外，建物內的通風口可引入外界空氣，協助冷卻鋼鐵圍阻容器。

這些備援功能的優點（也是AP1000針對舊型反應器所做的改良）是完全不需要電力或人員操作。支持者認為，類似福島核電廠發生的「電廠停電」狀況（電力 網和廠內備用發電機都無法提供電力，使所有冷卻幫浦停擺），如果有這些系統，問題就會小得多。就算備援功能只維持數天，也可給電廠操作人員一段時間恢復供 電。

【欲閱讀完整的豐富內容，請參閱科學人2011年第112期6月號】