能源: 核能問鼎

時至今日, 全世界大約有440座核能發電廠, 佔全球總發電量的16%. 有些國家更已以核能為主要國家供電. 法國就是其中之一, 其國家有78%來自核能發電, 現在正以新電廠取代舊電廠. 在將來25年, 亞洲對核電發展, 只會更加蓬勃, 好似中國, 將計劃增大核電產能, 由6600萬瓦升到4萬個百萬瓦. 第二個人口大國, 印度, 更對核電情有觸鍾, 現在已有15個核電廠運作中, 未來還有8座即將落成, 已是世界之冠.

現今的核電技術, 分為兩類, 一類是核裂變技術, 一類是放射性同位素溫差技術. 放射性同位素溫差技術, 就是通過原子的衰變發熱, 熱能通過熱電效應, 即用熱電裝置, 令裝置產生溫差, 直接轉換成電力. 由於這種發電是從原子的衰弱變化, 所以會有時間性, 隨原子衰弱而滅少. 現今的衞星, 俄羅斯偏遠的燈塔, 人工心臟, 都是運用這技術.

現行核電廠所用的, 都是核裂變反應堆. 而裂變反應堆也分有多種. 最常用就是壓水式反應堆 (Pressurized Water Reactor, PWR), 其原理就是鈾原子在反應堆內進行裂變, 釋出大量熱能, 再引入海水或普通水冷卻, 產生蒸氣推動渦輪機發電. 香港大亞灣核電廠及台灣核三廠就是用壓水式反應堆發電的.

與壓水式反應堆相似, 也是常用的發電反應堆, 就是沸水反應堆 (Boiling Water Reactor, BWR). 其發電原理與壓水式一樣, 唯一不同是其水壓較低, 因此這些冷卻用的水溫度較高, 徘徊在攝氏285度左右. 而且這些水不斷循環冷卻, 所以有些水會帶有輻射, 清理較麻煩. 現在台灣一廠及二廠用的反應堆, 都是這類型.

第三種常見的設計, 為加拿大設計的重水反應堆 (Heavy-Water Reactor, HWR), 即是以重水為冷卻核燃料棒劑. 重水, 又叫氘化水, 其凝固點和沸點都比普通水高, 雖然其原子組成都和一般水一樣, 但提煉成本高. 不過, 重水有其好處, 就是能更有效計算利用的核燃料, 令鈾原素成本可以減低.

至於歐洲的設計, 主要有大部份建在英國的冷氣式反應堆 (Gas-Cooled Reactor, GCR) 及法國的液態金屬式快速增值反應堆 (Liquid Metal Fast Breed Reactor, LMFBR). 冷氣式反應堆以二氧化碳為冷卻劑, 並以石墨 (Graphite, 是一種礦物, 產於變質岩中, 當煤或含碳質岩石受變質作用或熔岩侵入作用變質形成.) 作為減速劑. 這類反應堆比壓水式反應堆溫度更大, 運用熱能效率更高, 壽命較長. 亦因為其運作壽命較長, 所以以舊換新的關閉成本較高.

至於法國的液態金屬式快速增值反應堆則用鉛或鈉為冷卻劑, 而不用減速劑運作. 其原理和壓水式反應堆相似, 其反應堆壓力不高, 但比較消耗核燃料. 鉛是一種隨性元素, 作為冷卻劑不易吸收輻射, 而且承受溫度很高, 是絕佳的冷卻材料. 可是本身鉛含有毒性, 而同時清理起來不容易. 世界上大多以鈉為冷卻劑, 因為較容易獲得, 還能防止侵蝕. 可是鈉遇水會產生爆炸, 應用技術要求較高.

最後一類的反應堆, 便是前蘇聯設計的石墨輕水型反應堆 (Reaktor Bolshoy Moshchnosti Kanalniy, RBMK). 這類反應堆以水為冷卻劑並同時用石墨來做減速劑, 其設計與重水反應堆一樣能補充燃料. 輸出電力時, 會產出副產品元素鈽 (在自然界中, 並沒有天然的鈽, 必須要從核子反應埋中獲得. 這是個劇毒元素, 吸收少量足以致命, 所以用以製造原子彈, 其威力比鈾彈更大. ). 但這類反應堆體積太大, 而所需的技術更高, 反應埋並不穩定, 難以控制, 當年切爾諾貝爾核電廠 (Chernobyl Nuclear Power Plant) 用的便是石墨反應堆. 縱使現在受過改良, 但還是被認為是最危險的反應堆.

核能產業發展至今, 己有四十多年. 現今技術己發展到第四代反應堆, 其溫度可以更高, 運轉更有效率, 能從鈾中獲得更多電力, 報廢的核廢料將會更少, 安全性更高. 據統計, 未來二十多年, 全球用電量將增加一倍, 以現在單靠石油和煤來滿足電力需求, 所排放的二氧化碳讓地球難以承受. 因此, 全無溫室氣體排放的核能, 的確有替代石油和煤的潛力. 可是核能發展, 需要大量金錢及技術, 這些也不是所有國家也能承擔到的. 所以未來能源路向, 將不會是單一路線, 而是多元發展, 而核能必佔一席位.