專題報導 - 最新消息 - 台電核能後端營運專屬網站

2019年03月12日日本核電廠除役最新進展

目前國際間已有多座核電廠完成除役，日本在 2011 年 3 月 11 日發生福島事故前有 54 部商業用機組在運轉，除役與建造中的機組各 3 部，總共 60 部。但這些核電廠在福島事故發生後幾乎全數停擺，進行全面審查，截至 2018 年底，管制機構日本原子力規制委員會（NRA）僅核准 15 部機組可重啟，其中已有 9 部成功重啟商業運轉，剩下 6 部還在進行重啟準備作業。
另外，還有 12 部機組的重啟計畫仍交由 NRA 審查當中，13 部機組未提交申請，另有 15 部機組決定除役（含普賢與文殊兩座非商業用反應爐），加上 2011 年發生福島事故的福島第一核電廠 6 部機組，目前確定除役（含除役中）的機組一共有 21 部。另外，東京電力公司也在 2018 年 6 月中，向福島縣政府告知打算關閉福島第二核電廠，但東電至今尚未作出任何正式的聲明，本文因此未將其列入除役機組。
日本核電廠除役申請與法規演變
根據日本管制法令，核電廠在開始除役作業前，必須向管制機構提出除役計畫，待除役計畫獲得准許後才可執行。除役計畫內容則需要包含下列要項：
1. 設施拆除的方法，包含對同座電廠內其他反應爐有可能造成的影響；
2. 核燃料的管理與移轉；
3. 受到核燃料污染區域的除污；
4. 放射性廢棄物的處置；
5. 除役程序；
6. 除役期間工作人員的輻射曝露管理；
7. 除役期間公眾輻射曝露的預估；
8. 意外事故以及事故可能對公眾帶來影響
的預估；
9. 除役期間仍會維持的功能的管理；
10. 除役所需經費（金額）與財務計畫；
11. 除役期間的組織架構；
12. 除役期間的品質保證計畫。
而管制機構基於《商用核子反應器設置與運轉規定》所訂定的「除役計畫核准前提」，需確認電廠營運公司的除役計畫已符合以下條件才有可能給予批准：
1. 用過核燃料已從反應爐爐心中移出；
2. 核燃料應有合適的管理與移轉計畫；
3. 核燃料、放射性廢棄物應有合適的管理、處理與處置計畫；
4. 對核燃料、放射性物質與反應爐可能導致的災害應有適當的防護措施。
商用核子反應器設置與運轉規定

圖1. 日本啟用新制核安基準後的核電廠運轉/ 除役分布圖（截至2018 年12 月），不包含除役作業進行中的東海第一核電廠（單部機組）、浜岡1-2 號、福島第一核電廠1-6 部機組，以及非商用反應爐文殊與普賢。（圖片來源：日本電氣事業聯合會、日本原子力安全推進協會）
日本標準除役過程與各電廠除役現況一般的核電廠在結束運轉後，會先將用過核燃料自反應爐中轉移至可暫時貯存處（如乾式貯存設施）或再處理廠，再進行廠內系統除污。而反應爐區域因為放射性程度較高，在除役期間必須先進入5-10年的「安全貯存」期，讓該區域的放射性自然衰減，藉此讓執行除役作業的工作人員所接收到的放射性劑量程度，能與運轉期間的運轉人員相同。雖然已將用過核燃料移出，但電廠設施內的配管、桶槽內仍有大量的放射性物質殘留，為使後期的廠房拆除工作順利進行，必須使用化學藥品來清理、去除配管及桶槽內的放射性物質，再依序拆除反應爐外圍設備、反應爐本體與外圍廠房，處理或處置建築拆除後所產生放射性廢棄物，待完成拆除、放射
性程度降至一般後，進行地面復原、釋出場址供再次使用，此為一般核電廠的除役程序。

表1. 日本核電廠營運與除役法規大事紀

圖2. 日本標準除役過程（資料來源：日本原子力電力公司）

日本電力公司大多將一般核電廠的除役流程分成四個階段，分別是拆除準備（約需要5 年）、反應爐區域外圍設備拆除（約需要10 年）、反應爐區域的拆除（約需要5 年）以及廠房建築的拆除（約需要5年），總共需要25 至30 年的時間，但由於每部機組的情況不大相同，也有需要40年來進行除役的機組。日本首座邁入除役階段的大型核子設施，是由當時的日本原子力研究所〔現為日本國原子力研究開發機構（JAEA），如我國的核能研究所〕負責營運、管理的動力實驗用反應爐（JPDR），該座反應爐同時也扮演著日本除役技術的試驗角色。
JPDR 的除役計畫主要分為兩個階段，自1981 年開始的第一階段為相關技術的研發，1986 年開始拆解、移除反應爐，整個除役計畫至1996 年結束。
自那時開始，日本至今已有21 座反應爐開始除役計畫。根據日本原子力除役研究會（ANDES）的統計，這21 部機組中僅有東海第一核電廠（單部機組）、普賢、浜岡1-2 號共4 部機組，在福島事故前就已決定除役。
東海與普賢在2006 年就已向原子力規制委員會提出除役申請，浜岡的兩部機組則是在2009 年提出，目前都已獲准，正進行除役第二階段反應爐周邊設備的拆除。
在發生福島事故後，全球使用核能發電的國家都對自身的核安規範進行了檢視與檢討，日本在全面停止核電廠運轉後，於2013 年7 月啟用高標準的新制核能安全法規，電廠的設備需要符合新制標準才可以申請重啟運轉。日本各電力公司在評估後，相繼宣布將除役近10 部屆齡40 年、裝置容量較小的機組，因老舊機組若要達到新制核安標準耗資過甚，不符合經濟效益。
日本在福島事故後決定除役的核電機組，目前已累積到17 部，其中文殊、敦賀1 號、美浜1-2 號、玄海1 號、島根1 號及伊方1 號機組已獲得管制機構的批准。敦賀1 號已經開始除役第二階段「拆除反應爐周邊設備」的工程，其餘的機組仍著手進行除役第一階段的拆除準備工作。已宣布會除役的大飯1-2 號、伊方2 號、女川1 號機組則仍處於除役計畫申請的準備階段。
日本核電廠營運與除役法規大事紀

（圖片來源：關西電力公司）
圖3. 日本美浜核電廠1、2 號機組拆除計畫，紅色區塊為每階段拆除範圍

福島第一核電廠除役現況
2011 年受到311 東日本大地震重創的福島第一核電廠1-4 號機組，事故發生時因受到15 米高的海嘯襲擊，該電廠所備有的電力全數喪失，導致冷卻水循環系統無法正常運轉。雖然該電廠全部的機組均在最初地震發生時即自動停機（4-6 號機當時原就處於停止運轉的狀態），但反應爐爐心內的核燃料仍需要冷卻系統正常運作，來防止反應爐發生無法控制的狀態。
在冷卻系統無法運轉的情況下，福島第一核電廠的6 部機組中，1-3 號機組出現爐心熔毀的情形，1、3、4 號機組也因為氫爆，導致反應爐建築頂部毀損，放射性物質遭到釋出。
雖然福島第一核電廠所釋出的放射性物質以及反應爐受創的程度遠低於1986 年的「車諾比事故」（因車諾比電廠的反應爐沒有圍阻體建築的保護），但4 部機組同時發生嚴重事故的規模卻是史無前例，也成為日本現今最難、最複雜的除役計畫。
福島事故發生後，日本政府立即下令擬定福島第一核電廠1-4 號機組的除役計畫，並於2011 年12 月底時公開，預計將耗時30-40 年的時間。然而，因為國內反核聲浪過大，日本首相安倍晉三於2013
年底決定，將只受到輕微損傷的5、6 號機組也納入該除役計畫，東電也於隔年1月證明此事。經多次修訂後，福島第一核電廠6 座機組的除役計畫於2015 年4 月底正式公布。
日本核電廠營運與除役法規大事紀

圖4. 福島第一核電廠1-4 號機組除役現況與流程圖（圖片來源：日本經濟產業省）

1-4 號機組受創程度最嚴重的福島第一核電廠1-3號機組，意外發生時均在運轉當中，雖然在地震發生後立即自動停機，緊急備用發電機也有即時啟動運轉，但伴隨而來的海嘯將電廠內所有備用電力來源切斷，冷卻系統也因此無法運轉，導致反應爐內部的溫度與壓力達到危險等級，爐心因此熔
毀，甚至穿透反應爐槽底部。
先後於1、3號機發生的氫爆，也造成這兩座反應爐廠房受到重創。建築物受損以及爆炸所產生的碎片、熔毀的燃料殘骸掉落至壓力槽底部，安裝在廠內用來移動核燃料的設備受損，甚至無法使用、前往爐心的路徑被堵住、大量的放射性汙水以及其他衍生的問題等，都反映了這3 部機組除役的困難度。
福島第一核電廠1-4 號機組的除役計畫分成3 個階段，分別為：移出各機組用過核燃料儲存池內的用過核燃料、移除反應爐心內部熔毀的核燃料殘骸，以及拆除反應爐與所有建築物。目前僅4 號機組完成第一階段將機組內用過核燃料池清空的工作，1-3 號機因為損毀程度較嚴重，都尚未完成。其中1、2 號機仍在清除機組內外的瓦礫，3 號機則已於2017 年初開始安裝移出用過核燃料所需要的外罩、起重機等設備，已於2018 年初完工，準備開始轉移燃料池內的用過核燃料。

圖5. 福島第一核電廠3 號機組已完成燃料轉移所需之外罩安裝（圖片來源：東京電力公司）

至於4 號機則因事故發生時剛好停機、處於替換燃料的階段，反應爐爐心內所有的用過核燃料，均已移至該部機組的用過核燃料池（爐心內沒有任何燃料）。但當時為了裝載新的核燃料，反應爐圍阻體的頂端為被移開的狀態，僅靠廠房屋頂作為與外界的保護，之後因為從3 號機共用管線流竄過來的氫氣因而發生氫爆，導致廠房屋頂遭到炸毀。
另一方面，用過核燃料池的溫度也在冷卻系統失常下飆升，根據國際原子能總署（IAEA）的報告，燃料池在發生氫爆前，最後一次記錄到的溫度是攝氏84 度，當時美國核管會的主席Gregory Jaczko，甚至懷疑燃料池內的水可能已燒乾。在燃料池儲有超過1,500束的核燃料、且輻射外洩的風險比其他部機組大的情況下，東京電力公司決定先從4 號機開始清除燃料池，並於 2014 年底完工，成功安全的將一共1,533 束的核燃料，自機組內用過核燃料池中移出，至福島第一核電廠內一座用過核燃料共同儲存池（獨立建築）與6 號機的燃料池中進行安全貯存。
5-6 號機組
福島第一核電廠5、6 號機組因為建造的時間較晚，安全系統的等級相對較高，離1-4 號機也有一段距離。這兩部機組與4 號機相同，於意外發生時也處於大修階段，反應爐並沒有在運轉，但為了準備重啟執行測試，核燃料已上載至爐心內。
不過幸運的是，當1-4 號機組處於喪失電力的狀態下，5-6 號機組周圍一座緊急備用發電機維持正常運轉，替這兩座機組的冷卻系統提供穩定電源，以致沒有發生失控的情形。這兩座機組也因為爐心並沒有受損，可用常規的方始來執行除役。
表2. 福島第一核電廠1-6 號機組一覽表
日本核電廠營運與除役法規大事紀

資料來源：國際原子能總署（IAEA）、美國核能運轉協會（INPO）

表3. 日本除役中或準備除役之核電機組一覽表

* 福島事故後宣布除役的機組，福島第二核電廠則因為尚未作出任何正式的除役聲明，僅有向福島縣政府進行告知的動作，因此不列入。資料來源：日本原子力除役研究會（ANDES）、行政院原子能委員會
目前兩部機組爐心內的燃料都已轉移至機組內的燃料池進行安全貯存與管理，由於1-4 號機組無法用正規方法進行除役，很多設備都需要依照實際情況來設計與改良，因此這兩部機組被用來進行遠端控制反應爐建築內除污、反應爐圍阻體內情況調查、移除燃料殘骸的裝置等的模擬試驗，這些工作均與多個研究機構與相關製造廠商一同進行合作與開發。
另外，電廠工作人員從需配戴全罩式面罩與防護衣進入電廠範圍，至今僅需在進入反應爐、渦輪機廠房等放射性劑量較高的建築（面積僅占整座電廠的5%）前換上，在電廠其他室外區域只需穿戴一般工作服與口罩執行作業即可。
目前該電廠內新建的辦公大樓內，就有超過1,000 名專業技術人員從事除役相關作業。而在福島事故後電廠工作人員原本只能食用存於電廠內的存糧，至今也可在新建的休憩中心享用現煮熱食等，都是事故後至今的改變。
因除役產生的放射性廢棄物根據日本原子能委員會的統計，除役一部反應爐所產生的放射性廢棄物數量，會因為反應爐機型而有差異。屬於高放射性廢棄物的用過核燃料不列入計算，拆除一座中等規模的沸水式反應爐（BWR），將產生約220,000 噸的非放射性廢棄物，需要進行檢測、放射性活度符合規定的標準值才可解除管制、釋出且不需要作為放射性廢棄物處理的約有10,000 噸，被列為
低放射性廢棄物的則約有7,500 噸，這其中只有70 噸需要進行深層貯存，其他近7,400 噸的低放射性廢棄物只需要在地面開挖的溝渠式（trench）或地下10 公尺深的水泥窖式（pit）貯存設施中進行長期儲存即可。
至於除役一座中等規模的壓水式反應爐（PWR），會產生較少量的低放射性廢棄物，約4,000 噸以下，其中需要進行深層貯存的則約有200 噸。非放射性廢棄物與不需要列入放射性廢棄物的數量，都比沸水式反應爐的稍微少了一些，分別為215,000 噸與8,000 噸。
結語
核電廠除役計畫以拆除反應爐本體、附屬設備與建築物，並恢復土地原貌為原則，是相當複雜、耗時的工程，整個作業的難度與複雜性不亞於原電廠的興建，需要考量到的因素涉及政策、安全、技術、環保、經濟以及公眾共識等層面，加上各因素間也相互影響，必須事先做好完整、妥善的規劃。日本因為福島事故而執行最高標準的新制核能安全法規，除了在福島事故前就已開始除役作業的浜岡與東海核電廠之外，已有16 部商用反應爐因無法達到新制法規的標準決定除役，但目前仍有10 部尚未做出要申請重啟或是除役的決定，除役的數量在近期內還有可能再度往上攀升。
資料來源：
1. Nuclear Regulation Authority, Japan. (2017,June 30. ) “Regulator y Fr ame w ork f or
Decommissioning of Nuclear Power Plants inJapan.”
2. The Association for Nuclear DecommissioningStudy. (2018, September 11.) “Current Status of Nuclear Power Plant Decommissioning and Amendment to the Relevant Regulations in Japan.”
3. Japan Atomic Power Company. (2015, April.)“Decommissioning situation of Nuclear Power Plant in Japan.”
4. Kansai Electric Power Company. (2018, July.)“Kansai Electric Power Group Report 2018 CSR & Financial Report.”
5. Tokyo Electric Power Company Holdings, Inc. (2018, Februar y 21.) “Installation of all
Dome Roof Segments for Unit 3 Spent Fuel Removal Completed.”
6. Agency for Natural Resources and Energy, Ministr y of Economy, Trade and Industr y.
( 2 018 , Mar ch. ) “Impor t an t St or ie s on Decommissioning 2018.”
7. Institute of Nuclear Power Operation. (2011,November.) “Special Report on the Nuclear Accident at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station.”
8. 日本原子力政策担当室，《「原子力利用に関する基本的考え方」に盛り込むべき事項（５）～補足説明資料～》
9. 行政院原子能委員會，《赴日參加ANDES 除役訓練課程與參訪浜岡核電廠》
10. 財團法人核能資訊中心，《核能簡訊162 期：日本核電廠除役現況》
核能簡訊176期(雙月刊)

最新消息

2019年03月12日 日本核電廠除役最新進展

2019年03月12日日本核電廠除役最新進展