2019年8月 德國核電廠的除役經驗

2019年8月 德國核電廠的除役經驗

2009 年大選後,德國總理梅克爾所屬 「基督教民主聯盟」決定恢復使用核能, 並允許現有核電廠延長運轉年限,其中1980 年之前商轉的 7 座機組可延役 8 年, 1980 年之後商轉的 10 座機組可延役 14 年,在 2011 年 3 月時,德國有 25% 的電力是由核能供應,當時共有 17 座核電廠。

在 2011 年 3 月 11 日發生福島第一核電廠的核子事故之後,德國政府決定將商用發電的核電廠逐步淘汰,立即永久關閉17 座核電廠中的 8 座,並且在接下來幾年內開始除役;根據修訂過的原子能法,其餘 9 座機組之後也將逐步地在 2022 年前全數關閉。目前正在拆除 22 個反應爐,還有 1 個處於安全停機狀態,3 個反應爐處於後運轉階段,即機組已關閉,但尚未提交除役申請。

在幾個核電廠關閉後,除役過程逐漸成為德國民眾關注的焦點,來自德國各地的76 個環保團體和反核團體,要求所有放射性污染的場地,不論是除役計畫或是中期貯存設施,都應以最高的安全標準和全面的開放公眾參與。

目前德國有 29 個核電機組處於停機狀態,其中有 11 個決定以立即拆除的方式進行除役。格萊夫斯瓦德(Greifswald)核電廠的 5 個反應爐,也同樣選擇立即拆除。除役完成後,部分廠址將作為生質柴油生產設施。

國家 永久停止運轉機組數 完成除役機組數
1 美國 36 16
2 英國 30 -
3 德國 29 3
4 日本 23 1
5 法國 12 1
6 加拿大 6 -
7 俄羅斯 8 -
8 瑞典 5 -
9 義大利 4 -
10 保加利亞 4 -
11 烏克蘭 4 -
12 斯洛伐克 3 -
13 西班牙 3 1
14 立陶宛 2 -
15 瑞士 1 1
16 比利時 1 -
17 亞美尼亞 1 -
18 哈薩克 1 -
19 荷蘭 1 -
20 韓國 1 -
21 台灣 2 -
共21國 177部機組 23部機組

資料來源:2019.09.03原能會網站(https://www.aec.gov.tw/%E7%84%A6%E9%BB%9E%E5%B0%88%E5%8D%80/%E6%A0%B8%E8%83%BD%E9%9B%BB%E5%BB%A0%E9%99%A4%E5%BD%B9/%E5%B8%B8%E8%A6%8B%E5%95%8F%E9%A1%8C--218_2550_2554.html#1-14)
位於巴伐利亞 10 萬瓩的尼德艾希巴赫(Niederaichbach)核電廠已於 1995 年完成除役工作,且電廠廠區已被核能監管機關解除管制。這座核電廠是當時世界上第一座完成除役的大容量電廠,廠址不僅已完成除污綠化工作,也達到「綠地(greenfield)」標準的狀態,因此,德國政府於 1995 年年中宣布,尼德艾希巴赫核電廠廠址用地,未來使用時沒有設定任何限制,甚至可以成為農業用地。

1.5 百萬瓩的卡爾(Kahl)實驗性沸水式反應爐,經過 25 年的運轉,於 1985 年關閉,電廠完全拆除,廠址清理除污後,可不受限制地使用。

德國第一座商用反應爐 25 百萬瓩的貢德雷明根(Gundremmingen) A 機組,於 1966–1977 年間運轉。除役工作於1983 年開始,1990 年時使用水下切割技術處理污染較嚴重的部分。貢德雷明根 A 機組目前所有可活動的設備與結構均已被移除,最後的工作集中於執行反應爐廠房的除污。當拆除工作完成之後,原廠址留下來的廠房結構將重新運用,作為技術中心。

由過去這些經驗可知,除役可以安全又符合經濟效益地進行,不會有長時間的延誤,並且大部分的金屬都可以回收。另外8 座機組於 2011 年 3 月因政治因素而關閉,大多數將在 15 年內拆除,4家營運廠商預留了 380 億歐元用於除役和處置放射性廢棄物。

德國幾個鈉冷卻快中子反應爐已經除役,但是拆除的只有少數。卡爾斯魯厄的KNK-2 核電廠,在經過 14 年的運轉後於1991 年關閉,1993 年進行燃料移除和初步拆解作業。許多高放射性組件的處理工作是以遙控方式進行,剩餘的鈉是在氮氣中進行切割。估計總成本為 3.64 億歐元(約新台幣 127 億元),預計 2020 年完工。

除役策略
德國核電廠經營者決定採用立即拆除的策略,其原因如下:
1. 原有的技術支援系統可用於除役的解體前工作,例如放射性測繪、電廠不同區域特性調查及電廠與設備項目量測;
2. 善用有經驗的運轉人員,若有重要紀錄遺失,其專業知識價值可將相關風險降至最低。

核電廠永久停止運轉後,便直接開始除污與除役作業,第一個過渡階段歷時大約5 年,用過核燃料與爐心組件自反應爐移出並運送至廠內的貯存設施。解體前不需支援除污與除役的輔助系統停止運轉,並與操作系統分離、淨空、清理及永久隔離、控制界面與文件管理。


除役的放射性廢棄物管理

除役立即面臨的棘手問題,就是放射性物質處理。德國用過核燃料目前都放在電廠內的中期貯存場,最多 40 年,等到最終處置設施完工後再運送過去。核電廠除役產生的各種類型廢棄物,有的以放射性廢棄物處理與處置,或在除污後作為非放射性物質釋出,這也就是為何除役階段的廢棄物管理比運轉階段更具有挑戰性。

當缺乏低放射性廢棄物最終處置場時有兩種選擇方案,第一個方案是維持設施在安全封閉模式,第二方案是將設施解體、整備廢棄物並貯存於廠內適當設施,德國格萊夫斯瓦德核電廠就是將除役所產生的低放射性廢棄物貯存於廠內的貯存設施。德國最終處置場址目前還在膠著中,德國政府希望在 2031 年可以選定地點,加上申請許可和建造儲存空間,可能還要至少 15 年,預計 2050 年可以完成。

解除管制基準
解除管制是將放射性物質自法規管制狀態中移除,是除役作業中很重要的部分,因為這會影響必須處置的廢棄物體積。根據國際原子能總署於 2004 年 8 月出版的報告,所公布的解除管制基準,劑量標準為對民眾個人有效劑量低於 10 微西弗 / 年。德國與日本依循國際原子能總署方式,均訂定法律規定解除管制基準。

除役的組織型態
德國格萊夫斯瓦德核電廠無主要除役專業合約廠商,而是採用既有運轉人員執行除役工作。而尼德艾希巴赫核電廠則採用既有運轉人員與除役專業承包商共同執行除役工作。

格萊夫斯瓦德核電廠採用的模式,優點是既有運轉人員對設施系統、構型及設施運轉歷史非常清楚,缺點是缺乏除役經驗,運轉人員要從運轉模式改為除役模式,例如從例行操作變爲需要更多準備的獨特任務型態,會有適應不良現象發生,使得效率遠低於除役專業合約商,因此運轉員工轉換為除役團隊必須經過訓練,以改變其專業及態度。

另外,原運轉人員的工作從運轉模式改為除役模式,涉及到文化改變,文化改變包括心理因素—不要叫我拆除我的反應爐、專業降級感知—從專業中子物理變成普通拆除工,及與合約承包商團隊重新排程或合作,經常發生執行除役的原運轉人員難以適應,而萌生辭意。

尼德艾希巴赫核電廠採用的模式,優點是除役專業合約商具有較多相關經驗,因而效率較高,合約商還可安排作業需要的其他分包商,其界面問題由除役專業合約商負責。缺點是除役專業合約商不熟悉設施系統、構型及設施運轉歷史,經營者必須提供承包商員工足夠的資訊或訓練。


除役經費評估
德國政府於 2015 年設置核能除役監督委員會(Kommission zur Überprüfung des Kernenergieausstiegs, KFK),負責評估核電廠除役後反應爐拆除與放射性廢棄物處置的經費需求。

該委員會提交相關評估建議案予德國經濟暨能源部,依據評估結果德國電力公司應支付 233.4 億歐元(約新台幣 8,170 億元)至國家基金,用於國家核電廠除役。EnBW、EOn, RWE 與 Vattenfall 等 4 間持有核電廠的電力公司應支付 47 億歐元(約新台幣 1,645 億元),用於放射性廢棄物中期貯存相關費用,且應支付 124 億歐元(約新台幣 4,340 億 元)於最終處置場選址、建造、營運,以及中期貯存場址之除役相關費用;KFK 並建議相關費用應再加上 35% 的「風險附加費(risk premium)」。另針對除役機組,該委員會建議應立即拆除,而非封存數年待輻射衰退再行拆除。

不過,此建議案的「風險附加費」的設定備受爭議,相關能源公司目前都拒絕接受此方案,Vattenfall 能源公司表示,風險附加費不成比例地影響公用事業經營的能力,並呼籲重新審視,然而德國工業總會 (BDI) 則對此方案表示歡迎。

核電廠除役是長期抗戰,不論是專業技術必須與日俱進,或是與民眾的持續溝 通,都充滿高度複雜的挑戰性,還要考慮到許多申請程序極為耗時,必須及早進行。除役所花費的時間,幾乎與核電廠運轉的壽命相當。除役不僅是高度專業的工作,需要縝密規劃,管控現場作業的進程和工法,維護現場工作人員和公眾的安全及健康;此外,電廠員工的參與、經驗傳承和心理調適,正向的面對核電廠除役,以便凝聚出與運轉時不同的安全文化。德國豐富的經驗可做為我國核電廠除役時的參考。

參考資料:
1. Atommüllreport, KFK, https://www.atommuellreport.de/themen/stilllegung.html
2. Decommissioning Nuclear Facilities, WNA, 2019/05/31 https://www.world-nuclear.org/information-library/
nuclear-fuel-cycle/nuclear-wastes/decommissioning-nuclear-facilities.aspx
3. 經濟部溫室氣體減量資訊網,德國核電廠恐受高額除役費用衝擊 https://www.go-moea.tw/message_info.php?id=10181&cid=2
4. 核能研究所,國外核子動力反應器設施除役概況https://www.aec.gov.tw/webpage/control/waste/files/index_11_1.pdf

出處:核能簡訊雙月刊179期