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核廢何去何從?瑞典過了47年,仍在繼續爭論......

瑞典從1972年開始,決定要自行處置核廢料,花了近半世紀的時間選址、研發處置科技,但反覆的核能政策以及擁核及反核的角力,使得瑞典用過核燃料處置方案,至今仍存在變數。


進入實驗室可以看到一個個長八公尺圓筒狀的紅色銅柱,還有一格格的鑄鋼。 攝影:賴振元
進入實驗室可以看到一個個長八公尺圓筒狀的紅色銅柱,還有一格格的鑄鋼。 攝影:賴振元

編按:核能電廠除了發電,也產生棘手的高、低階核廢料。這些廢料最終要安放在哪裡,用什麼方式儲存,以確保永不洩露、絕不汙染環境,是所有使用核電國家的重大公共議題。台灣公共電視台《獨立特派員》記者走訪了芬蘭、瑞典和南韓,將陸續介紹這三個國家對於核廢料不同的最終處理方案,以及三個國家的公眾如何看待、討論這個議題。

本文由端傳媒和《獨立特派員》共同編輯、發佈,全文免費開放閱讀。電視報導<瑞典核燃料的旅程>共分兩集,讀者可以連結《獨立特派員》網站收看。

公視獨立特派員前一篇走訪芬蘭,深入全世界第一個用過核燃料永久處置庫。探討芬蘭所面臨的問題之後發現,芬蘭的核廢料處置技術來自於鄰國瑞典,所面臨的問題也受制於瑞典,因此採訪的腳步接著來到瑞典,追尋核廢料在瑞典近半世紀的未完旅程。

之所是「未完旅程」,因為瑞典用過核燃料的處置方案,至今還沒有確認。瑞典從1972年開始,決定要自行處置核廢料,花了近半世紀的時間選址、研發處置科技,但因為特殊的法律體系及反覆的核能政策、擁核及反核的角力,使得瑞典用過核燃料處置方案,至今仍存在變數。

海運輸送核廢料 各廠廢料集中處置

瑞典有八座運轉中的核電廠,分處三個廠區,供應全國約四成的用電,這八座核電廠所有的高低階核廢料,全都集中處置。負責處置瑞典核廢料的是SKB公司,由四家核電廠共同出資成立,目前SKB旗下運作中的處置廠庫有:
中低階核廢料處置庫SFR一座
用過核燃料中途處置廠Clab一座

申請中的包括:
永久處置庫一座
用過核燃料裝罐工廠一座

再者,為了試驗未來用過核燃料的處置,SKB也打造了一條實驗隧道和一所廢核燃料罐實驗室。

這些申請中及運作中的設施,分別位於瑞典首都斯德哥爾摩南北的兩個城市:東哈爾馬市(Östhammar)和奧斯卡港市(Oskarshamns kommun)。未來瑞典用過核燃料的旅程,也將透過海路,在這兩個城市之間穿梭,記者無法登上SKB專門運送核廢料的船Sigrid,只能透過陸路,走一遭未來瑞典核廢料要走的路。

第一站,採訪團從斯德哥爾摩往南四百公里,來到位於奧斯卡港市的用過核燃料中途處置廠Clab。

所謂的用過核燃料,就是核電廠反應爐裡的燃料棒。簡單來說,一組核燃料棒在反應爐裡面可以使用五年,經過核分裂反應後,核燃料棒必須在核電廠的燃料池裡繼續放置一年加以冷卻,然後送來這個位於地下30米的中途處置庫,SKB的公關主管Jenny Rees告訴記者:「在核電廠的第一年,用過核燃料90%的放射性會衰減 ,接著在中途處置廠放40年之後,另外90%的放射性也會衰減。」

要進入中途處置庫的人必須全身防護,換上隔離衣、戴上附有護目鏡的安全帽、鞋子要套上防護套,連眼鏡都必須裝上固定的鬆緊帶、避免掉進核燃料儲存池裡,因為在這裡將近距離接近核廢料。

放置核廢料的水池。
放置核廢料的水池。攝影:賴振元

通過重重的安全檢查後,首先來到放置核廢料的水池,池裡一共有6700噸用過核燃料,就靜靜躺在一格格的藍色的水池裡,循環水終年保持攝氏二十度,一旁有工作人員,有人正在監測儲存槽、也有人正以精密的機械將一束束的核燃料,夾進八公尺深的水池,而這時記者「與核的距離」,也不過就是八公尺。在台灣,除了工作人員或專業人士,不可能接近到這種距離。但在瑞典,「這裡是開放參觀的,只要任何人想來,填個表格就可以進來參觀。」Jenny Rees說。

用過核燃料在Clab必須待上三十到四十年,剛開始溫度是攝氏是250度,經過四十年大約可以降到100度。Clab從1985年就開始營運,換言之這裡最老的核燃料,已經放了超過三十年,由於瑞典的核燃料永久處置方案還沒有獲得政府同意,如果超過40年怎麼辦?未來這裡會不會不夠放呢?Jenny Rees說:「我們已經將這裡擴建到兩萬噸,可以容納2045年之前瑞典的所有用過核燃料,而用過核燃料可以一直暫存在水中等待永久處置庫完成,上百年都沒問題,只是要耗費人力及水池的維護成本罷了,Clab一年的營運成本大約1.7億克朗(5億台幣)。」

在水池旁振筆做著筆記時,記者很害怕一不小心手中的筆會掉進核燃料水池裡,Jenny Rees輕鬆地告訴大家,這種情況也不是沒發生過,但其實只要撿起來,花點時間把輻射清洗掉,他可以幫記者把筆寄回台灣。

離開Clab的過程,又是層層檢查,必須以不同的儀器分別掃描雙手、雙腳及身體,確認是否遭受輻射汙染,穿著鞋套要踏離管制區時,還得一隻腳先離開、脫了鞋套後才能踩進非管制區。這趟近距離接近核燃料的體驗,應該可以確認記者並沒有帶走核燃料的放射性,帶走的滿滿的震撼。

中途處置後裝罐 瑞典研發多重障蔽法

中途處置只是核燃料長眠的中繼站,送到地底永久處置前,必須先層層包覆裝罐。SKB公司從1977年研發出KBS-1處置法,到1983年演進成KBS-3,也就是芬蘭即將採用的處置法,而位於奧斯卡港區的廢核燃料罐實驗室,就是試驗KBS-3裝罐技術的地方。

進入實驗室可以看到一個個長八公尺圓筒狀的紅色銅柱,還有一格格的鑄鋼。
進入實驗室可以看到一個個長八公尺圓筒狀的紅色銅柱,還有一格格的鑄鋼。攝影:賴振元

一進入實驗室,就是一個個長八公尺圓筒狀的紅色銅柱,還有一格格的鑄鋼。經過四十年冷卻的核燃料棒,將先以鑄鋼包覆,外面再包上純銅。不同的核電反應機組使用的燃料棒不同,有的可以放4個、有的可以放12個,堅硬的鑄鋼可以讓燃料棒在地底不因地層運動而位移,99.98%的純銅呈膠囊狀,可以保護燃料棒不被地下水腐蝕。

記者到訪時,工作人員正在測試超音波檢測儀,這是未來用以檢查鑄鋼內層的完整性的機械,因為任何一個氣泡或裂縫,都可能影響處置安全,「我們在鑄鋼裡加上人為的瑕疵,看機器能不能找出來,然後怎麼反應這些瑕疵。」工程師Barend van den Bos解釋。

工作人員正在測試超音波檢測儀。
工作人員正在測試超音波檢測儀。攝影:賴振元

除了研發檢測方式,這個實驗室也研究出完美焊接銅罐的技術。原本包覆鑄鋼的銅罐體跟銅蓋是分開的,SKB採用的磨擦焊接法,利用每分鐘四百轉的鑽頭,從蓋子跟罐體連接處,將銅加熱到850度軟化,繞一圈後罐體跟蓋子就可以均勻地焊接在一起,形成密封的膠囊,最後還要以超音波及X光,非侵入式檢測焊接點。

從鑄鋼到銅膠囊,包覆及檢測一個核燃料處置罐的成本,目前大約三百萬克朗(一千萬台幣),SKB很誠實地說,這樣確實有點貴,他們還在尋求方式降低成本,目標是工業化之後可以降低到半價。

廢核燃料罐實驗室只是在做準備,SKB未來的目標是在中途處置廠Clab旁,蓋一座封裝工廠。未來用過核燃料在Clab中途處置四十年後,將透過全自動的儀器移到封裝工廠、完成裝罐及檢測作業,「要裝填全瑞典的用過核燃料,大約需要六千個處置罐,要花四十年才會全部封裝完成。」SKB廢核燃料罐實驗室公關Stefan Bergli說。

而封裝完成的用過核燃料,還要再搭上運輸船Sigrid,運往位於東哈爾馬市的永久處置庫。

封裝完成的用過核燃料,還要再搭上運輸船運往位於東哈爾馬市的永久處置庫。
封裝完成的用過核燃料,還要再搭上運輸船運往位於東哈爾馬市的永久處置庫。攝影:賴振元

永久處置庫選址東哈爾馬市 仍在等待政府核准

奧斯卡港市距離東哈爾馬市約五百公里,開車要將近六小時。記者再度透過陸路,來到未來核燃料將長眠的城市,沿途除了高速公路,就是人煙罕至的公路,公路兩旁是一望無際的森林,沿途記者還看到有汽車誤撞的闖出的野鹿。SKB會選擇這裡,除了地廣人稀,更因為當地的地質,「這裡地質的同質性很高,這樣對散熱很有幫助,而且母岩非常乾燥。」SKB公司公關 Erica A. Wallin解釋。

不過永久處置庫的建設,還在等待瑞典政府同意,SKB只能在地下實驗室,做模擬未來永久處置的現場。地下實驗室位於450公尺深的地下,光是搭電梯進入地底,就得花一分半鐘,實驗室設置24年來,已經做了近五千項試驗。

核廢永久處置地下實驗室位於450公尺深的地下,實驗室設置24年來,已經做了近五千項試驗。
核廢永久處置地下實驗室位於450公尺深的地下,實驗室設置24年來,已經做了近五千項試驗。攝影:賴振元

SKB的多重障蔽處置法,透過這些試驗不斷修正。以銅膠囊包覆的用過核燃料將以全自動機器人(圖9),送到位於地下450公尺深的隧道,然後垂直放進預先挖好的處置孔,「每個處置孔有8公尺深,直徑1.8公尺,周圍先以膨潤土包圍,放進一個銅膠囊後,再以膨潤土回填。」地下實驗室公關 Eva Hӓll解釋。

Eva帶領記者去看實驗室的膨潤土,這就是多重障蔽法所指的第二重保障。膨潤土來自於火山灰,是一種可塑性很高的黏土,當地層運動時可以提供緩衝,最重要的是將銅膠囊跟地下水隔離,「膨潤土遇到水會膨脹,然後會填進岩床裡的小裂縫,所以地下水就不會靠近銅膠囊。」Eva說。

多重障蔽法的最外層,則是瑞典的母岩。用過核燃料必須經過十萬年,放射性才會衰變到天然鈾礦的程度,地質的穩定性在這十萬年就扮演非常重要的角色,Eva解釋:「瑞典的母岩沒有任何變動,已經保持18億年的歷史,接下來還需要它十萬年。」

十萬年到底有多長?對於人類歷史來說,是非常遙遠的未來。如果說人類文明是從西元前3500年兩河流域開始,也就是距今僅只有5500多年,而人類最古老的建築金字塔,距今也僅只4600多年,瑞典及芬蘭人企圖創造的地下核燃料處置庫,是假設要保護核燃料十萬年,這恐將成為人類歷史上持續最久的建築。

這到底是不是不可能的任務,瑞典也不斷在辯證。

核廢永久處置地下實驗室位於450公尺深的地下,實驗室設置24年來,已經做了近五千項試驗。
核廢永久處置地下實驗室位於450公尺深的地下,實驗室設置24年來,已經做了近五千項試驗。攝影:賴振元

銅膠囊抗腐蝕能力 學界法院都質疑

銅是一種穩定的金屬,但在地底下能不能對抗腐蝕長達十萬年,反覆遭到學界質疑。2012年瑞典斯德哥爾摩學院一項實驗發現,銅抗腐蝕的時間可能只有一千年,2017年瑞士一家核廢料處理公司Nagra做的一份FEBEX報告,更透過18年的試驗,發現光是無氧的地下水,就可能造成銅腐蝕。

SKB公司採用的處置技術是以銅罐包覆用過核燃料,埋進四百五十公尺深的地下,銅罐處置封存之後,理論上地底將呈現無氧狀態,銅因此不會氧化,但FEBEX報告發現,地底的銅經過18年後,表面已經出現綠色的腐蝕,「它透漏了水也可能讓銅腐蝕,在地下到處都是水,特別是記者瑞典的母岩裡,到處都是水,到底發生什麼了,記者無法知道細節,但這顯示水或多或少,確實跟銅表面有交互作用。」瑞典 一個非政府組織「核廢料評論」(MKG)主席 Johan Swahn說。

銅抗腐蝕的能力,瑞典環境與土地也提出質疑。2018年1月23日環境與土地法院發表聲明,認為現階段的證據無法證明長期處置核燃料的安全性,質疑的焦點也在於銅跟地下水、氧氣及用過核燃料的交互作用後,抗腐蝕的能力,法院並要求SKB公司,必須針對五種不銅型態的銅腐蝕過程,提出進一步資訊。

瑞典環境與土地法院的這項聲明,對SKB公司的地下處置方案投下震撼彈。瑞典的核廢處置方案,採取的是多重審查機制,流程是核廢處理公司SKB提出處置計畫後,必須經過獨立的輻射安全局,以及環境與土地法院雙重審核,最後政府再根據前兩個審查機構的意見拍板定案,環境與土地法院對SKB投下了不信任票之後,SKB今年已經針對質疑再度提出說明,最後瑞典政府會如何定奪,全世界核能產業都在等著看,「政府要做最後決定,所以當法院說不准蓋核廢處置庫,政府仍然能說可以,但政府必須反駁法院的意見,所以瑞典的永久處置庫方案,恐怕還有一番攻防。」MKG主席 Johan Swahn說。

兩個城市之爭 瑞典搶核廢料的傳奇

封裝工廠蓋在奧斯卡港市,永久處置庫蓋在東哈爾馬市,這是SKB向政府提出的申請,但這個選址決策的背後,是長達四十多年的故事。

SKB公司的選址作業是從1977年開始,選址之初也面臨嚴重的抗爭。因為全瑞典的地質都差不多,因此SKB的選址作業是遍部全國,但傳出要研究放置核廢料,1980年代部分地區就出現了反核廢料的抗議,農民拿著農具阻擋SKB車輛、還出動警察維護秩序,零星抗議在各地出現,到1993年,SKB才改變策略,改請「自願」的地方政府提出申請,SKB才展開可行性研究。

這段期間有八個地方政府「自願」參與可行性研究,但地方政府願意,不代表民眾願意。這八個自願的地方政府,有六個是原本就有核電廠的城市,有兩個是完全沒有核電經驗的城市,SKB再度在這兩個城市遭到重挫,「環保團體在我們到之前,做了我們沒做的事,就是跟當地人溝通,後來兩個城市舉行公民投票,民眾都反對SKB去做可行性研究,隔天我們就只能打包行李離開。」SKB公司公關 Erica A. Wallin說。

歷經二十多年的挫敗,SKB開始雇用當地人在當地展開遊說,創造兩個城市爭搶核廢料的「傳奇故事」。Erica就是住在東哈爾馬市的在地人,他說自己跟公關團隊把握每個機會,逢人就談核廢處置的安全性,羽毛球、健身任何運動聚會上,一有機會就告訴鄰居朋友,SKB到底在做些什麼,不斷邀請社區居民來參觀核電廠、參觀實驗室,每年甚至還會在地下實驗隧道舉行路跑活動,「建立信任是一段困難而且漫長的路,就是只能一直往前走。」Erica說。

為了鼓勵城市參與選址,核電公司還提供多達2億克朗(約6.6億台幣)的回饋基金。核電公司稱爭取到永久處置庫的叫贏家,可以分到25%的基金,同時得到的還有處置庫附帶的就業機會及繁榮商機;而輸家雖然得不到處置庫,但可以分到核廢料的封裝廠,並且拿走75%的回饋基金,重金吸引之下,就出現了東哈爾馬市及奧斯卡港市爭著要核廢料的情況。兩個城市參與為期六年的地質調查,城市也可以申請核廢基金、自行聘請專家學者,解答市民的任何疑慮,而SKB在2009年以地質調查結果宣布,贏家是東哈爾馬市。

這兩個城市,人口都只有兩萬多,同樣都有核電廠,居民有將近一成都在核電廠區上班,經過SKB十多年的在地溝通後,對核廢料的接受度也都很高,記者隨機訪問在地的民眾,得到的答案非常一致:「核廢物是安全的,我從小在這裡長大。」、「核廢料處置庫對社區很好,可以帶來更多工作。」、「核能是很安全的,都已經有核電廠的核廢料了,多放其他核廢料也沒差別。」奧斯卡港市甚至還有年僅15歲的孩子告訴記者:「我們是擁核的,核能發電很好。」

但地方也有公民團體,持續發出微弱的質疑。Joachim Stormvall從小在東哈爾馬市長大,後來在其他城市擔任記者並加入NGO「核廢料評論」,同時也是東哈爾馬市安全諮詢團體的成員,他說當他讀了越多科學家的報告之後,也對地下永久處置庫產生越多懷疑,「記者需要更多的實驗與證據,確認永久處置的安全性,核廢處理公司SKB勾勒出美好的想像,但另一方面又有科學家說不該以銅罐處置核廢料,那行不通,我們不知道到底該相信誰。」

隨著科學界及環境與土地法院,接連發出對銅抗腐蝕能力的質疑,東哈爾馬市原本2018年要舉行的公投,也臨時喊停。贏家跟輸家的故事還沒結束,瑞典持續了近半世紀的核廢旅程,依然無法劃下句點。

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