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【小型核電廠3-1】全球核能發展新趨勢!NASA想送小型核電上月球

美國NASA計畫在本世紀將人類再度送上太空,供電來源就是微小型核能反應器。圖/取自NASA
美國NASA計畫在本世紀將人類再度送上太空,供電來源就是微小型核能反應器。圖/取自NASA

核能話題正發燒,近日藍營立委提案修改《電業法》第5條,開放事業單位經營小型核電廠,讓此議題映入公眾眼簾。小型核電廠是甚麼?目前發展現況如何?相較其他現行的發電方式,它具有哪些優勢?

郭台銘曾提「1縣市1小型核電廠」

小型核電廠對台灣不是新話題。去年5月鴻海創辦人郭台銘有意披上戰袍參加總統大選時,就曾拋出「1縣市1小型核電廠」構想,希望解決台灣缺電問題。當時經濟部一方面以「全球還沒有商轉實績」做為回應,另一方面也搬出「核電廠要蓋哪」、「核廢料怎解」等萬年說詞,把這個議題應付掉,讓公眾又少了一次可以好好了解核電的機會。

根據國際原能總署(IAEA)的定義,發電功率在700 MW(百萬瓦)以上是大型反應器,也是人們所熟知的核電廠的樣貌,占地廣、施工時間長、建造成本高、安全維護系統複雜。過往的幾次重大核子事故,包括1986年的車諾比事故與2011年的福島事故,都是這類傳統的大型核電廠。

為了降低核能反應器的風險,於是就有人設想將動輒1000 MW以上的傳統大型核反應器等比例縮小,設計成較低功率的反應器,並以「模組化」滿足不同的功率需求。簡單說,小型核電廠就是指300 MW以下的小型模組化反應器(Small Modular Reactor,SMR),甚至20 MW以下的微型反應器(Micro ModularReactor, MMR)。

因為小所以安全

新竹清華大學工程與系統科學系教授葉宗洸表示,小型核電廠至今發展已超過10年,其優勢全在一個「小」字。因為小且模組化,SMR可在工廠就做好,再載到廠址組裝;MMR還可以用拖車乘載。就像是大型的電池,SMR、MMR可以視需要疊加串接,具有相當大的彈性。

葉宗洸說,「安全」是小型核電廠的重中之重。由於運轉功率低,小型核反應器不需要像傳統大型核電廠設在海邊,引進海水冷卻;且小型核反應器的爐心冷卻功能若因超出設計基準而喪失時,可以經由物理性自然熱交換,也就是靠空氣冷卻,緊急時能自動關閉,沒有爐芯熔燬的風險,因此是「本質性安全」的設計。

小型核反應器能穩定供電且靈活、方便,甚至成為美國國家航空暨太空總署(NASA)太空任務的供電首選。此前NASA決定2025年再度將太空人送上月球,這是繼1969年「阿波羅(Apollo)」11號登月任務後,睽違逾50年NASA僅見的人員踏月計畫;NASA還規劃2030年之後數年內於月球興建一座名為「阿提米絲(Artemis,希臘神話中太陽神阿波羅的孿生姊姊)」的火星及外太陽系探測前哨站,且NASA決定將SMR或MMR送到月球為前哨站供電。

月球前哨站供電考量

為何不是其他種類的能源?葉宗洸說,首先,月球前哨站內人員及設備的供電必須是連續不間斷發電,而化石燃料發電完全不可能,因為月球表面沒有大氣層,也就沒有氧氣助燃。其次,太陽能發電也不可能,因為月球自轉每個月有14天無日照,除非搭配超大容量的儲電設施,但對太空船是一項艱鉅任務;要不然就是將前哨站建置於月球兩極,但因為日照角度不是直射,也會影響發電效率。

最後NASA就想到了裝填一次燃料可連續運轉長達10年的微小型模組化反應器(SMR或MMR),以一組機組發電功率40 kW(瓩)來計算,先在地球組裝主要設備,再送上太空。多方的利弊評估後,微小型反應器成為NASA眼中月球基地計畫的供電來源首選。