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核廢何去何從?瑞典過了47年,仍在繼續爭論......

瑞典从1972年开始,决定要自行处置核废料,花了近半世纪的时间选址、研发处置科技,但反复的核能政策以及拥核及反核的角力,使得瑞典用过核燃料处置方案,至今仍存在变数。

进入实验室可以看到一个个长八公尺圆筒状的红色铜柱,还有一格格的铸钢。

进入实验室可以看到一个个长八公尺圆筒状的红色铜柱,还有一格格的铸钢。摄影:赖振元

公共电视记者 林珍汝 发自瑞典

刊登于 2019-06-11

#核电#核废料#端 x 独立特派员

编按:核能电厂除了发电,也产生棘手的高、低阶核废料。这些废料最终要安放在哪里,用什么方式储存,以确保永不泄露、绝不污染环境,是所有使用核电国家的重大公共议题。台湾公共电视台《独立特派员》记者走访了芬兰、瑞典和韩国,将陆续介绍这三个国家对于核废料不同的最终处理方案,以及三个国家的公众如何看待、讨论这个议题。

本文由端传媒和《独立特派员》共同编辑、发布,全文免费开放阅读。电视报导<瑞典核燃料的旅程>共分两集,读者可以连结《独立特派员》网站收看。

公视独立特派员前一篇走访芬兰,深入全世界第一个用过核燃料永久处置库。探讨芬兰所面临的问题之后发现,芬兰的核废料处置技术来自于邻国瑞典,所面临的问题也受制于瑞典,因此采访的脚步接著来到瑞典,追寻核废料在瑞典近半世纪的未完旅程。

之所是“未完旅程”,因为瑞典用过核燃料的处置方案,至今还没有确认。瑞典从1972年开始,决定要自行处置核废料,花了近半世纪的时间选址、研发处置科技,但因为特殊的法律体系及反复的核能政策、拥核及反核的角力,使得瑞典用过核燃料处置方案,至今仍存在变数。

海运输送核废料 各厂废料集中处置

瑞典有八座运转中的核电厂,分处三个厂区,供应全国约四成的用电,这八座核电厂所有的高低阶核废料,全都集中处置。负责处置瑞典核废料的是SKB公司,由四家核电厂共同出资成立,目前SKB旗下运作中的处置厂库有:
中低阶核废料处置库SFR一座
用过核燃料中途处置厂Clab一座

申请中的包括:
永久处置库一座
用过核燃料装罐工厂一座

再者,为了试验未来用过核燃料的处置,SKB也打造了一条实验隧道和一所废核燃料罐实验室。

这些申请中及运作中的设施,分别位于瑞典首都斯德哥尔摩南北的两个城市:东哈尔马市(Östhammar)和奥斯卡港市(Oskarshamns kommun)。未来瑞典用过核燃料的旅程,也将透过海路,在这两个城市之间穿梭,记者无法登上SKB专门运送核废料的船Sigrid,只能透过陆路,走一遭未来瑞典核废料要走的路。

第一站,采访团从斯德哥尔摩往南四百公里,来到位于奥斯卡港市的用过核燃料中途处置厂Clab。

所谓的用过核燃料,就是核电厂反应炉里的燃料棒。简单来说,一组核燃料棒在反应炉里面可以使用五年,经过核分裂反应后,核燃料棒必须在核电厂的燃料池里继续放置一年加以冷却,然后送来这个位于地下30米的中途处置库,SKB的公关主管Jenny Rees告诉记者:“在核电厂的第一年,用过核燃料90%的放射性会衰减 ,接著在中途处置厂放40年之后,另外90%的放射性也会衰减。”

要进入中途处置库的人必须全身防护,换上隔离衣、戴上附有护目镜的安全帽、鞋子要套上防护套,连眼镜都必须装上固定的松紧带、避免掉进核燃料储存池里,因为在这里将近距离接近核废料。

放置核废料的水池。
放置核废料的水池。

通过重重的安全检查后,首先来到放置核废料的水池,池里一共有6700吨用过核燃料,就静静躺在一格格的蓝色的水池里,循环水终年保持摄氏二十度,一旁有工作人员,有人正在监测储存槽、也有人正以精密的机械将一束束的核燃料,夹进八公尺深的水池,而这时记者“与核的距离”,也不过就是八公尺。在台湾,除了工作人员或专业人士,不可能接近到这种距离。但在瑞典,“这里是开放参观的,只要任何人想来,填个表格就可以进来参观。”Jenny Rees说。

用过核燃料在Clab必须待上三十到四十年,刚开始温度是摄氏是250度,经过四十年大约可以降到100度。Clab从1985年就开始营运,换言之这里最老的核燃料,已经放了超过三十年,由于瑞典的核燃料永久处置方案还没有获得政府同意,如果超过40年怎么办?未来这里会不会不够放呢?Jenny Rees说:“我们已经将这里扩建到两万吨,可以容纳2045年之前瑞典的所有用过核燃料,而用过核燃料可以一直暂存在水中等待永久处置库完成,上百年都没问题,只是要耗费人力及水池的维护成本罢了,Clab一年的营运成本大约1.7亿克朗(5亿台币)。”

在水池旁振笔做著笔记时,记者很害怕一不小心手中的笔会掉进核燃料水池里,Jenny Rees轻松地告诉大家,这种情况也不是没发生过,但其实只要捡起来,花点时间把辐射清洗掉,他可以帮记者把笔寄回台湾。

离开Clab的过程,又是层层检查,必须以不同的仪器分别扫描双手、双脚及身体,确认是否遭受辐射污染,穿著鞋套要踏离管制区时,还得一只脚先离开、脱了鞋套后才能踩进非管制区。这趟近距离接近核燃料的体验,应该可以确认记者并没有带走核燃料的放射性,带走的满满的震撼。

中途处置后装罐 瑞典研发多重障蔽法

中途处置只是核燃料长眠的中继站,送到地底永久处置前,必须先层层包覆装罐。SKB公司从1977年研发出KBS-1处置法,到1983年演进成KBS-3,也就是芬兰即将采用的处置法,而位于奥斯卡港区的废核燃料罐实验室,就是试验KBS-3装罐技术的地方。

进入实验室可以看到一个个长八公尺圆筒状的红色铜柱,还有一格格的铸钢。
进入实验室可以看到一个个长八公尺圆筒状的红色铜柱,还有一格格的铸钢。

一进入实验室,就是一个个长八公尺圆筒状的红色铜柱,还有一格格的铸钢。经过四十年冷却的核燃料棒,将先以铸钢包覆,外面再包上纯铜。不同的核电反应机组使用的燃料棒不同,有的可以放4个、有的可以放12个,坚硬的铸钢可以让燃料棒在地底不因地层运动而位移,99.98%的纯铜呈胶囊状,可以保护燃料棒不被地下水腐蚀。

记者到访时,工作人员正在测试超音波检测仪,这是未来用以检查铸钢内层的完整性的机械,因为任何一个气泡或裂缝,都可能影响处置安全,“我们在铸钢里加上人为的瑕疵,看机器能不能找出来,然后怎么反应这些瑕疵。”工程师Barend van den Bos解释。

工作人员正在测试超音波检测仪。
工作人员正在测试超音波检测仪。

除了研发检测方式,这个实验室也研究出完美焊接铜罐的技术。原本包覆铸钢的铜罐体跟铜盖是分开的,SKB采用的磨擦焊接法,利用每分钟四百转的钻头,从盖子跟罐体连接处,将铜加热到850度软化,绕一圈后罐体跟盖子就可以均匀地焊接在一起,形成密封的胶囊,最后还要以超音波及X光,非侵入式检测焊接点。

从铸钢到铜胶囊,包覆及检测一个核燃料处置罐的成本,目前大约三百万克朗(一千万台币),SKB很诚实地说,这样确实有点贵,他们还在寻求方式降低成本,目标是工业化之后可以降低到半价。

废核燃料罐实验室只是在做准备,SKB未来的目标是在中途处置厂Clab旁,盖一座封装工厂。未来用过核燃料在Clab中途处置四十年后,将透过全自动的仪器移到封装工厂、完成装罐及检测作业,“要装填全瑞典的用过核燃料,大约需要六千个处置罐,要花四十年才会全部封装完成。”SKB废核燃料罐实验室公关Stefan Bergli说。

而封装完成的用过核燃料,还要再搭上运输船Sigrid,运往位于东哈尔马市的永久处置库。

封装完成的用过核燃料,还要再搭上运输船运往位于东哈尔马市的永久处置库。
封装完成的用过核燃料,还要再搭上运输船运往位于东哈尔马市的永久处置库。

永久处置库选址东哈尔马市 仍在等待政府核准

奥斯卡港市距离东哈尔马市约五百公里,开车要将近六小时。记者再度透过陆路,来到未来核燃料将长眠的城市,沿途除了高速公路,就是人烟罕至的公路,公路两旁是一望无际的森林,沿途记者还看到有汽车误撞的闯出的野鹿。SKB会选择这里,除了地广人稀,更因为当地的地质,“这里地质的同质性很高,这样对散热很有帮助,而且母岩非常干燥。”SKB公司公关 Erica A. Wallin解释。

不过永久处置库的建设,还在等待瑞典政府同意,SKB只能在地下实验室,做模拟未来永久处置的现场。地下实验室位于450公尺深的地下,光是搭电梯进入地底,就得花一分半钟,实验室设置24年来,已经做了近五千项试验。

核废永久处置地下实验室位于450公尺深的地下,实验室设置24年来,已经做了近五千项试验。
核废永久处置地下实验室位于450公尺深的地下,实验室设置24年来,已经做了近五千项试验。

SKB的多重障蔽处置法,透过这些试验不断修正。以铜胶囊包覆的用过核燃料将以全自动机器人(图9),送到位于地下450公尺深的隧道,然后垂直放进预先挖好的处置孔,“每个处置孔有8公尺深,直径1.8公尺,周围先以膨润土包围,放进一个铜胶囊后,再以膨润土回填。”地下实验室公关 Eva Hӓll解释。

Eva带领记者去看实验室的膨润土,这就是多重障蔽法所指的第二重保障。膨润土来自于火山灰,是一种可塑性很高的黏土,当地层运动时可以提供缓冲,最重要的是将铜胶囊跟地下水隔离,“膨润土遇到水会膨胀,然后会填进岩床里的小裂缝,所以地下水就不会靠近铜胶囊。”Eva说。

多重障蔽法的最外层,则是瑞典的母岩。用过核燃料必须经过十万年,放射性才会衰变到天然铀矿的程度,地质的稳定性在这十万年就扮演非常重要的角色,Eva解释:“瑞典的母岩没有任何变动,已经保持18亿年的历史,接下来还需要它十万年。”

十万年到底有多长?对于人类历史来说,是非常遥远的未来。如果说人类文明是从西元前3500年两河流域开始,也就是距今仅只有5500多年,而人类最古老的建筑金字塔,距今也仅只4600多年,瑞典及芬兰人企图创造的地下核燃料处置库,是假设要保护核燃料十万年,这恐将成为人类历史上持续最久的建筑。

这到底是不是不可能的任务,瑞典也不断在辩证。

核废永久处置地下实验室位于450公尺深的地下,实验室设置24年来,已经做了近五千项试验。
核废永久处置地下实验室位于450公尺深的地下,实验室设置24年来,已经做了近五千项试验。

铜胶囊抗腐蚀能力 学界法院都质疑

铜是一种稳定的金属,但在地底下能不能对抗腐蚀长达十万年,反复遭到学界质疑。2012年瑞典斯德哥尔摩学院一项实验发现,铜抗腐蚀的时间可能只有一千年,2017年瑞士一家核废料处理公司Nagra做的一份FEBEX报告,更透过18年的试验,发现光是无氧的地下水,就可能造成铜腐蚀。

SKB公司采用的处置技术是以铜罐包覆用过核燃料,埋进四百五十公尺深的地下,铜罐处置封存之后,理论上地底将呈现无氧状态,铜因此不会氧化,但FEBEX报告发现,地底的铜经过18年后,表面已经出现绿色的腐蚀,“它透漏了水也可能让铜腐蚀,在地下到处都是水,特别是记者瑞典的母岩里,到处都是水,到底发生什么了,记者无法知道细节,但这显示水或多或少,确实跟铜表面有交互作用。”瑞典 一个非政府组织“核废料评论”(MKG)主席 Johan Swahn说。

铜抗腐蚀的能力,瑞典环境与土地也提出质疑。2018年1月23日环境与土地法院发表声明,认为现阶段的证据无法证明长期处置核燃料的安全性,质疑的焦点也在于铜跟地下水、氧气及用过核燃料的交互作用后,抗腐蚀的能力,法院并要求SKB公司,必须针对五种不铜型态的铜腐蚀过程,提出进一步信息。

瑞典环境与土地法院的这项声明,对SKB公司的地下处置方案投下震撼弹。瑞典的核废处置方案,采取的是多重审查机制,流程是核废处理公司SKB提出处置计划后,必须经过独立的辐射安全局,以及环境与土地法院双重审核,最后政府再根据前两个审查机构的意见拍板定案,环境与土地法院对SKB投下了不信任票之后,SKB今年已经针对质疑再度提出说明,最后瑞典政府会如何定夺,全世界核能产业都在等著看,“政府要做最后决定,所以当法院说不准盖核废处置库,政府仍然能说可以,但政府必须反驳法院的意见,所以瑞典的永久处置库方案,恐怕还有一番攻防。”MKG主席 Johan Swahn说。

两个城市之争 瑞典抢核废料的传奇

封装工厂盖在奥斯卡港市,永久处置库盖在东哈尔马市,这是SKB向政府提出的申请,但这个选址决策的背后,是长达四十多年的故事。

SKB公司的选址作业是从1977年开始,选址之初也面临严重的抗争。因为全瑞典的地质都差不多,因此SKB的选址作业是遍部全国,但传出要研究放置核废料,1980年代部分地区就出现了反核废料的抗议,农民拿著农具阻挡SKB车辆、还出动警察维护秩序,零星抗议在各地出现,到1993年,SKB才改变策略,改请“自愿”的地方政府提出申请,SKB才展开可行性研究。

这段期间有八个地方政府“自愿”参与可行性研究,但地方政府愿意,不代表民众愿意。这八个自愿的地方政府,有六个是原本就有核电厂的城市,有两个是完全没有核电经验的城市,SKB再度在这两个城市遭到重挫,“环保团体在我们到之前,做了我们没做的事,就是跟当地人沟通,后来两个城市举行公民投票,民众都反对SKB去做可行性研究,隔天我们就只能打包行李离开。”SKB公司公关 Erica A. Wallin说。

历经二十多年的挫败,SKB开始雇用当地人在当地展开游说,创造两个城市争抢核废料的“传奇故事”。Erica就是住在东哈尔马市的在地人,他说自己跟公关团队把握每个机会,逢人就谈核废处置的安全性,羽毛球、健身任何运动聚会上,一有机会就告诉邻居朋友,SKB到底在做些什么,不断邀请社区居民来参观核电厂、参观实验室,每年甚至还会在地下实验隧道举行路跑活动,“建立信任是一段困难而且漫长的路,就是只能一直往前走。”Erica说。

为了鼓励城市参与选址,核电公司还提供多达2亿克朗(约6.6亿台币)的回馈基金。核电公司称争取到永久处置库的叫赢家,可以分到25%的基金,同时得到的还有处置库附带的就业机会及繁荣商机;而输家虽然得不到处置库,但可以分到核废料的封装厂,并且拿走75%的回馈基金,重金吸引之下,就出现了东哈尔马市及奥斯卡港市争著要核废料的情况。两个城市参与为期六年的地质调查,城市也可以申请核废基金、自行聘请专家学者,解答市民的任何疑虑,而SKB在2009年以地质调查结果宣布,赢家是东哈尔马市。

这两个城市,人口都只有两万多,同样都有核电厂,居民有将近一成都在核电厂区上班,经过SKB十多年的在地沟通后,对核废料的接受度也都很高,记者随机访问在地的民众,得到的答案非常一致:“核废物是安全的,我从小在这里长大。”、“核废料处置库对社区很好,可以带来更多工作。”、“核能是很安全的,都已经有核电厂的核废料了,多放其他核废料也没差别。”奥斯卡港市甚至还有年仅15岁的孩子告诉记者:“我们是拥核的,核能发电很好。”

但地方也有公民团体,持续发出微弱的质疑。Joachim Stormvall从小在东哈尔马市长大,后来在其他城市担任记者并加入NGO“核废料评论”,同时也是东哈尔马市安全咨询团体的成员,他说当他读了越多科学家的报告之后,也对地下永久处置库产生越多怀疑,“记者需要更多的实验与证据,确认永久处置的安全性,核废处理公司SKB勾勒出美好的想像,但另一方面又有科学家说不该以铜罐处置核废料,那行不通,我们不知道到底该相信谁。”

随著科学界及环境与土地法院,接连发出对铜抗腐蚀能力的质疑,东哈尔马市原本2018年要举行的公投,也临时喊停。赢家跟输家的故事还没结束,瑞典持续了近半世纪的核废旅程,依然无法划下句点。

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