2019年04月29日 瑞典高放選址現況報導

2019年04月29日 瑞典高放選址現況報導

自核反應爐退出的用過核燃料含有非常高的放射性,為了不造成任何的傷害,必須將用過核燃料與人類及環境長期的隔離。因此,找尋一座地下 500 公尺深、有三層保護屏障的最終處置場為其解決方式,確保用過核燃料中的放射性物質不會釋出到我們的生活環境。但也由於用過核燃料的高放射性,導致選址的過程必須涉及多個層面,除了替場址進行詳細的調查,視當地地理條件是否適合之外,居住於場址當地的居民是否了解、支持建設最終處置場,這才是一項難題。

瑞典是全世界很早開始使用核電廠的國家之一,1950 年代即擁有國家首座研究用反應爐,1970 年代第一座商用核電機組—Oskarshamn 核電廠 1 號機—開始運轉,1985 年時有 4 座核電廠、12 部機組運轉中為最高峰。但在 1979 年三哩島事故後,瑞典發起全民公投,成為全球第一個通過漸進式廢核政策(停止新建核電廠,投資再生能源開發,且民眾已知電價會上漲,需全民買單)的國家;1986 年車諾比事故後也因尊重丹麥反核民意,陸續關閉在丹麥對面的 Barseback 核電廠兩部機組。

但 是,因為全球暖化加重以及能源供應安全的重要性等種種原因,瑞典政府在2009 年宣布廢除「停止新建核電廠」的公投禁令,並再次舉行全民公投,結果以62%:19% 的懸殊比例通過廢除該禁令。不過,2011 年的福島事故導致剛開始興建的核電機組又被迫喊停,瑞典政府也在2016 年做出「2040 年將 100% 使用再生能源發電」的承諾,意味著現有核電廠雖可申請延役,但終將面臨關閉。瑞典至今已有 4 部機組除役,8 部機組運轉中。根據國際原子能總署(IAEA)的數據,2017 年核電仍占了瑞典國家電力近 4 成,為國家重要電力來源,僅次於水力發電。

瑞典用過核燃料濕式中期貯存設施 Clab(圖片來源:SKB)

瑞典放射性廢棄物專責公司 SKB

在大量使用核能發電的情況下,瑞典自早期即開始替用過核燃料與中低放射性廢棄物找尋合適的去向,紮實地建立國家核能法規與相關機構,由瑞典 4 間核電業者出資成立「瑞典核子燃料與廢棄物處理公司(SvenskKarnbranslehantering AB,簡稱 SKB)」,專門處裡各種由瑞典電廠產生的放射性廢棄物。在受到法令約束的情況下,瑞典的電力公司必須負責處理所有自核電廠退出的用過核燃料,並自行承擔相關費用,多年來的研究與經營,使瑞典與芬蘭齊名,成為目前全球推動最終處置相關工作最為領先的國家。瑞典用過核燃料的數量在長期(超 過50 年)使用核能發電的情況下不斷累積,目前這些退出反應爐的用過核燃料都被貯存在Oskarshamn 核電廠旁邊、由 SKB負責營運的「用過核燃料濕式中期貯存設施(Clab)」,等待進入最終處置場進行最終處置。用過核燃料需在該處的用過核燃料池存放至少 30 年的時間,待大部分的放射性自然衰退,使用過核燃料在最終處置的期間較容易處理。

根據 SKB 的數據,目前 Clab 濕式貯存設施中已儲有 6,500 噸的用過核燃料,並以每年 200 噸的數量增加。在瑞典全部12 部核電機組結束運轉後,Clab 濕式貯存設施內的用過核燃料預計將達到 12,000噸,瑞典最終處置場也是依照這個數量來設計與建造,這也代表目前正在計畫中的最終處置場未來並不會接收其他可能新建核電廠的用過核燃料,也不會接收任何來自其他國家的用過核燃料。「用過核燃料含有放射性的壽命非常長」為最終處置會如此複雜的主要原因,用過核燃料放射性的壽命比目前人類的壽命還要長久,為了避免對人體與環境帶來任何傷害,用過核燃料必須被隔離一段非常長久的時間,最終處置設施因此將使用核燃料裝置容器、緩衝物質與天然岩石等「多重障蔽」的深層地質處置概念來建造,防止用過核燃料內的核種釋出至地表,與人類、環境隔絕。

KBS-3 深層地質處置概念

SKB 自行研發的深層地質處置方式KBS-3 就是基於多重障蔽的概念所建立,由內而外利用用過核燃料貯存容器、容器周圍的緩衝物質(包含處置坑道回填材料),與場址地下的天然岩石所組成的三層保護屏障,將高放射性廢棄物永久包覆在處置場內,有效阻隔放射性物質在劑量衰減至天然水平之前外釋。而瑞典最終處置計畫所採用的處置概念 KBS-3,分別利用銅製的密封桶作為用過核燃料的貯存容器、膨潤土作為緩衝材料,以及瑞典的結晶狀母岩作為最外層的障蔽。用來裝置用過核燃料的貯存容器高 5 公尺,當裝入用過核燃料後一座貯存容器重達 25 噸,外殼主要由 5 公分厚的銅所製成。這種貯存容器有足夠的能力承受來自最終處置場周圍的岩石運動所造成的機械外力與腐蝕現象。

瑞典最終處置場採用 SKB 自行研發的 KBS-3 深層地質處置概念(圖片來源:SKB)

而銅製的貯存容器將會被嵌入用最終處置場填有膨潤土的處置坑中。膨潤土可以有效發揮緩衝作用,保護貯存容器不受腐蝕與岩石活動影響;膨潤土遇到水會膨脹的性質也可在貯存容器外圍形成一層保護,阻止水流接觸到貯存容器,也可防止放射性物質自內部逸出。最外層的障蔽則包括岩床本身。岩石可提供穩定的化學環境,隔離地表形成天然的保護。雖然岩床中仍會有流經岩石裂縫的地下水,但就算任何放射性物質從貯存容器中逸出並穿透膨潤土層,也會被岩石裂縫中的表面、礦物質,以及岩石的微孔所捕獲。
由於選址過程涉及各種岩石、化學、地質、水文與生態學研究,SKB 自 1970 年代即開始尋找能長時間貯存與管理用過核燃料的方式,並進行各種研發,在 1983年提出 KBS-3 處置概念報告,表示用過核燃料可用研究中描述的方法,安全地執行「深層地質處置」。SKB 隨即開始冗長的選址過程,預計完工後將可容納瑞典所有反應爐卸下的用過核燃料,將其隔絕至少20 萬年以上,到時輻射劑量將衰減至原始天然鈾等級。KBS-3 處置概念之後也被芬蘭放射性廢棄物專責公司Posiva Oy採納。

選址過程

雖然 SKB 在 2009 年 6 月初就已選定佛斯馬克(Forsmark)為最終處置場場址,冗長的選址過程其實在 1970 年代就已開始。做為用過核燃料最終處置場場址,由於佛斯馬克此處的岩石穩定、均勻,因為裂縫少,流經裂縫的水流也不多,在「長期」提供安全方面擁有良好的前景,因而被選為最合適的場址。由於調查各地岩床的狀態就可以確定於當地建設用過核燃料最終處置場的安全性,SKB 在 1977-1985 年期間即開始對10 多個地區進行鑽探與各種類型的調查,但卻在進行鑽探的同時面臨到當地居民激烈的抗爭。
SKB 體會到在不友善的環境進行選址工作沒有任何意義,必須獲得地方的支持才可順利的執行地質處置。因此,SKB 在 1992 年開始採用自願的方式,徵詢是否有地區有意願讓 SKB 進行初階段的可行性研究,並標明「若表示有意願」並不代表「就會」成為候選場址,當地居民只要在這段期間內改變心意都可以隨時終止調查,退出選址過程。
SKB 將這項訊息傳遞至瑞典共 286 個市政當局,位於瑞典北部的 Storuman 以及 Malå 為最先給予 SKB 正面回覆的兩個地區,SKB立即於這兩處地區開始可行性研究,但在當地的公民投票結果中,多數居民表示反對,SKB也立即停止在這兩個地區的研究。

在這之後,SKB 決定詢問瑞典南部現有核子設施的地區是否有意願進行研究調查,同時也強調「不會在民眾反對的地區展開研究」,最後有 6 個地區陸續同意讓 SKB 於當地進行可行性研究調查。這幾個地方包含設有 Clab 用過核燃料濕式貯存設施與 Oskarshamn 核電廠的Oskarshamn、設有瑞典中低放射性廢棄物最終處置場(SFR)與佛斯馬克核電廠的 Östhammars、設有瑞典研究用反應爐的 Nyköping 等,以及其他 3 個鄰近這些地點的地區。在結束可行性研究調查後,SKB 公告通過第一階段篩選的候選場址為:Oskarshamn、Östhammars 與 Tierp,將於當地進行詳細的場址調查,但當時僅Oskarshamn 與 Östhammars 同意進行至下一輪。SKB 自 2002-2007 年、共 耗

瑞典最終處置場選址過程(圖片來源:SKB)

5 年的時間,於兩處進行詳細場址調查,調查內容涉及地質學、水文學、生態學與社會影響等,相關報告約有 800 份。除了地質合適之外,根據 SKB 的統計,這兩處地區的居民對未來建設最終處置設施的支持率都超過 7 成,最後 SKB 在2009 年時確定將場址選定在佛斯馬克,就在佛斯馬克核電廠的隔壁,SKB 將在此塊地質年齡至少 10 億年的結晶狀岩石當中,建造可存放 1.2 萬噸的用過核燃料最終處置場。處置場建設工程將在地表占地約 15 公頃的場址下方開挖一座長 5 公里的坡道,延伸至地下 500 公尺深的地方建造最終處置場隧道系統,存放在此長度約 60 公里的隧道裡。在處置場完成接收瑞典 6 千桶、共 1.2 萬噸的用過核燃料後(預計 60 年),處置場將會被完整密封。

而 SKB 已 在 2011 年上半年時提交了於佛斯馬克場址建造最終處置設施的建設執照申請。因用過核燃料自 Clab 中期貯存設施運出前必須先完成嚴密的封裝才可運送至最終處置場,SKB 也一同提出在Oskarshamn 的 Clab 濕式中期貯存設施建立用過核子燃料封裝廠的申請,以利未來用過核燃料的運輸。
由於最終處置設施建設史無前例,瑞典耗時近 40 年的時間進行相關研究、選址,除了建設工作複雜之外還涉及到大量的民眾溝通等社會議題。因此 SKB 在開始整個建設工程前必須分別自瑞典輻射安全局(SSM)、瑞典環保法庭、燃料封裝廠地區政府(Oskarshamn)、最終處置場地區政府(Östhammars),以及瑞典中央政府等獲得 5 個「同意」,才可開始建設工程。
審核的過程目前仍落在第二階段的環境保護法庭,SKB 希望能在 2020年代初期開始建設工程,並於 10 年後啟用最終處置場。除了深入的與政府、民眾進行溝通並獲得支持,SKB 在整個選址過程保持資訊公開透明,任何更新及過去的資訊都公布在 SKB 的網站等,都是瑞典最終處置選址能走到今日的原因。

 

圖表來源:Nuclear Decommissioning Authority (2017)

資料來源:
1. SKB. “Spent Fuel Repository.” March 2018.
2. SKB. “How Forsmark was selected.” November 2016.
3. SKB. “Our method of final disposal.” November 2016.
4. SKB. “The Swedish Nuclear Fuel Management Programme.” January 2016.
5. SKB. “Site investigation Forsmark 2002-2007.” April 2012.
6. SKB. “Deep Geological Disposal of Spent Nuclear Fuel in the Swedish Cr ystalline
Bedrock.” June 2010.
7. Nuclear Decommissioning Authority. “Geological Disposal – Overview of International
Siting Processes 2017.” December 2017.
8. 財團法人核能資訊中心《瑞典用過核燃料最終處置現況》,2015 年 10 月。

出處:核能簡訊雙月刊177期