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2020年6月西班牙乾式貯存設施介紹
核反應爐中的核燃料,經使用過後由於無法繼續維持核反應,因此必須定時替換以達到穩定供電。而從反應爐中替換出來的用過核燃料,由於餘熱的溫度極高且含有大量的放射性元素,必須妥善處理,避免影響到我們與環境的安全。依照各個國家不同的核能政策,大部分的用過核燃料有兩種處理方式,若國家核能政策為閉鎖式核燃料循環,用過核燃料在使用完後會進行回收與再處理,製成混合氧化物燃料(MOX 燃料)供未來再次發電使用;若採用開放式核燃料循環,則不會有再處理這個階段,用過核燃料在使用完後會使用深層地質處置場的方式進行最終處置。
不過,不管是上述哪一種核燃料循環,用過核燃料在退出反應爐後都必須先進行一段中期貯存,中期貯存的方式可分成濕式與乾式貯存兩種,通常都會先在濕式的燃料池中儲存一段時間，待溫度與放射性程度降至一定的程度後再轉移至乾式貯存設施進行較長時間的中期貯存，才可送至再處理廠或是深層地質處置場進行最終處置。
西班牙用過核燃料乾式貯存設施分布圖（在2016 年前，Almaraz 與Confrentes 核電廠的乾貯設施尚未開始興建）（圖片來源：Enresa）
西班牙自1964 年開始首座核電廠的建設工程，至今已設立了7 座核電廠，共10 部核電機組，其中有3 部已經在除役階段，目前僅7 部機組維持運轉。根據西班牙國家電網公司（Red Eléctrica de España）於去（2019）年底的估算，核能在2019 年仍為西班牙提供超過20% 的穩定電力，是再生能源、複循環（屬火力發電的一種，通常採用天然氣當作燃料）之外第三大電力來源。西班牙電網公司也統計出，西班牙近6 成的電力是來自零碳排放的潔淨能源，其中再生能源占了約40%，核能則與前幾年差異不大，仍維持在20% 以上。
根據世界核能協會(WNA) 統計數據，截至2018 年底，西班牙已產生近16,000 束的用過核燃料，大多數的核電廠因為獲准延役的關係，都已在近幾年面臨到用過核燃料池飽和的情形，西班牙各個核電廠也陸續開始在各個廠內建立用過核燃料乾式貯存設施，讓各部機組可持續運轉。在這些用過核燃料束中有超過1,700 束目前已使用乾式貯存設施進行貯存，本篇也將就西班牙位於各電廠的乾式貯存設施，以及計畫中的集中式中期貯存設施，進行介紹。
用過核燃料管理政策
西班牙政府在1984 年時依法源成立了國營放射性廢棄物專責機構（Empresa Nacional de Residuos Radiactivos SA,Enresa），除了負責西班牙所有種類放射性廢棄物的收集、管理、貯存與最終處置，以免放射性物質自放射性廢棄物釋出之外，還有各核電廠的除役作業、鈾礦開採後的環境復原、放射性廢棄物基金管理，以及制定《國家一般放射性廢棄物計畫（The General Radioactive WastePlan）》等。
這份《國家一般放射性廢棄物計畫》內容確立了西班牙放射性廢棄物管理與核子設施拆除的策略與未來長短期內必須執行的藍圖，包含相關的財務分析與成本管控等議題，為一份正式的文件，由Enresa草擬、定期修訂後上呈至政府。政府則須透過核准這份文件來制定、調整放射性廢棄物與核子設施拆除之政策，最終則是由國會進行批准。
自Enresa 成立以來該計畫已更新至2006 年的第6 版，陸續確立了西班牙採納開放式核燃料循環、核電廠廠內的乾式貯存設施與低放射性廢棄物最終處置場之設立、最終處置設施的研發之外，還訂定了在境內為高放射性廢棄物（西班牙在1984 年前將部分的用過核燃料送至英國進行再處理，因事故除役的Vandellós 核電廠1 號機的核燃料則是送至法國，所產生的高放射性廢棄物未來必須運回西班牙進行最終處置）與用過核燃料開發、設立綜合放射性廢棄物管理系統（即集中式中期貯存設施）的目標，這也是Enresa 近幾年一直著手在進行的計畫。此外，由於最新的這版一般放射性廢棄物計畫涉及到集中式中期貯存設施的選址，這也是西班牙首次在該計畫強調與社區溝通以及社區參與的重要性。
根據西班牙環境部（MITECO）公布的最新消息，Enresa 已在今年3 月中向其提交《國家一般放射性廢棄物計畫》第7版的草案，草案內容的規範將符合歐盟原子能共同體（EURATOM）的放射性廢棄物管理指令，西班牙環境部也已開始進行相關的審核流程。
西班牙Trillo 核電廠的室內乾式貯存設施（圖片來源：Enresa）
西班牙Ascó 核電廠的室外乾式貯存設施（圖片來源：EDRAM）
西班牙核能電廠在運轉執照到期、關閉後，電廠的所有權會從電力公司轉至Enresa，由Enresa 來進行該電廠的除役，包含用過核燃料的處理與處置。但若該電廠還有機組在運轉，電廠所有權尚未轉移，各機組內部的用過核燃料池又達到飽和的情況下，電力公司則必須負責廠內乾式貯存設施的營運。通常，電力公司會先將用過核燃料池內的分隔重新排列（Rerack）至更密集，來增加可貯存的燃料束容量，燃料池再次貯滿後才會使用乾式貯存設施進行中期貯存，然後等待用過核燃料最終處置場興建完成後再轉移至場內進行最終貯存。但由於最終處置場需要較長的時間來建造，西班牙政府因此計畫設立一座集中式中期（乾式）貯存設施，在最終處置場完成興建前，將分散在各座核電廠的用過核燃料統一進行長時間的貯存與管理。
位於電廠內的乾式貯存設施
目前，西班牙所有核電機組的燃料池都在1990 年代時完成燃料池分隔的重新排列，但大多數的機組在這幾年再度面臨燃料池貯滿的情況，7 座核電廠中有5 座已啟用廠內的乾式貯存設施，另外有1 座也於去年開始設施的興建工程。由於早期須將境內第一期核電廠所生產的用過核燃料送至英國再處理，西班牙自當時就已開始接觸用過核燃料的貯存容器，但當時的容器主要是以「運送」為主要目的，西班牙知名核電設備製造商Ensa（Equipos Nucleares, S.A.）自1985 年就已開始生產用過核燃料乾式貯存容器，除了自產供西班牙核電廠內的乾式貯存設施使用之外，至今還外銷至美國、日本與中國。
西班牙每座乾貯設施所採用的貯存技術（容器）與方式均有所差異，例如有些貯存容器為金屬製，有些則採用混凝土結合金屬，貯存的系統也分成需搭配密封鋼桶（Canister）或不需搭配密封鋼桶，貯存的方式分成室內與室外，同一座貯存設施也不一定只採用一種貯存容器等等。而決定使用哪一種容器則是由Enresa 與各電力公司協議，採用國際發包的方式來選擇最終的製造廠商。
西班牙核電廠與廠內用過核燃料乾式貯存設施一覽表
資料來源：Foro Nuclear, Enreca, and IAEA Country Profiles
資料來源：行政院原子能委員會、Enresa。
根據西班牙核能安全委員會（Nuclear Safety Council）的統計，西班牙核電廠目前除了採用上述Ensa 公司所設計的金屬製貯存容器來進行用過核燃料乾式貯存之外，還有美國知名能源設備供應商Holtec International 公司由混凝土結合金屬製的貯存容器。Ensa 製造的容器均屬運送與貯存兩用（Dual purpose），西班牙核電廠採用的Holtec 製貯存容器則主要是以貯存為目的。根據Enresa 與世界核能協會的統計，目前西班牙核電廠內裝有用過核燃料的乾式貯存容器已超過50 座，為超過1,700 束的用過核燃料提供中期貯存之處。
集中式中期貯存設施（ATC）
由於建設深層地質處置場需要較長的時間，加上將用過核燃料集中於一處也比分散在各電廠容易管理與監控，西班牙國會在2004 年時向政府提出發展集中式中期貯存設施的要求，Enresa 也在第6 版的《國家一般放射性廢棄物計畫》中將建立集中式中期貯存設施列為優先目標，該計畫在2006 年獲西班牙政府批准，西班牙國會也要求政府須指定專責機構主導集中式中期貯存設施地點選址的程序。
Enresa 從2012 年就已開始為這座用過核燃料集中式中期貯存設施找尋合適的地點，著手開始設施的設計，在2014 年初向西班牙工業與貿易部（Ministry of Industry, Trade and Tourism） 提出建造申請，於2015 年獲管制機構同意，確定昆卡市（Cuenca）的卡尼亞斯村（Villar de Cañas）為該座設施的最終地點。不過，Enresa 目前還必須先取得建造執照、通過環評才可開始設施建設工程，設施完工後也須獲得歐盟原子能共同體與西班牙自治區的同意，才可向工業貿易部申請營運執照。
這座集中式中期貯存設施將由3 個園區所組成，除了集中貯存設施之外，還有一座技術研究中心與商業用的公園，其中集中貯存設施又可再畫分成接收區、封裝檢查與燃料卸載區、地下貯存區、中放射性廢棄物貯存區，以及輔助系統大樓等等。與西班牙各電廠內的地面乾式貯存設施不同，這座集中式中期貯存設施採用的是窖式（vault）貯存的方式，為多重障壁、自然通風與低輻射劑量的設計，並且將用過核燃料在未來仍可再取出使用的可能性也列入考量，來建造這座集中式貯存設施，以進行長時間的中期貯存。該座設施設計的使用壽命為100 年，但第6 版的《國家一般放射性廢棄物計畫》中確立該設施僅需要維持60 年的運轉即可。在國外進行再處理所產生的玻璃固化廢棄物（同屬高放射性廢棄物），與無法符合西班牙ElCabril 低放射性廢棄物最終處置場接收標準的廢棄物，也將送至該設施進行中期貯存，因此在設計的貯存容量中也有一部分是為這些廢棄物提供貯存空間。
西班牙用過核燃料集中式貯存設施設計採用窖式貯存、多重障壁及自然對流的概念（圖片來源：Enresa）
根據Enresa 的設計，該座集中式中期貯存設施的12 座貯存窖將以每次4 座的方式，分成3 個階段來建造，12 座的貯存窖有1,440 個貯存管，將以10*12 的方式排列於每座貯存窖中。用過核燃料必須先裝在密封鋼桶中，此為第一層障壁，再放入不鏽鋼製成的貯存管，形成第二層障壁，第三層障壁則為混凝土建造的廠房，可有效達到屏蔽的作用。混凝土廠房設有獨立的通風口，不需要與用過核燃料進行直接接觸，只要透過空氣自然對流的方式就可將熱量帶出廠房，達到安全且可長期貯存的目標。
西班牙用過核燃料集中式貯存設施園區外觀設計圖（圖片來源：Enresa）
結語
西班牙原先預計在2018 年啟用集中式中期貯存設施，為各核電廠燃料池帶來可持續運轉的空間，並於2051-2063 年間開始國家深層地質處置場的建設工程，但由於各種程序不斷延宕，集中式中期貯存設施至今仍未獲准可開始建設，深層地質處置場的試運轉及啟用時間也不太可能在預計的2063-2068 年間順利進行，西班牙各核電廠只能利用在電廠內設立更多的乾式貯存設施，才可順利地維持核電機組的運轉。根據世界核能協會公布的資訊，西班牙政府至今仍沒有明確的表達未來是否將繼續維持核能發電的使用，但由於再生能源補貼價格逐漸變得無法負擔，未來很可能維持核能發電在國家電力結構中的腳色。
參考資料：
1. IAEA. “Country Nuclear Power Profiles – Spain (Updated 2018).”
2. World Nuclear Association. “Nuclear power in Spain.”
3. Foro Nuclear. “Nuclear Energy in Spain.”
4. Foro Nuclear. “What is an Individualized Temporary Storage facility?”
5. Enresa. “Radioactive Waste Management National Policy in Spain.”
6. Enresa. “Centralised Interim Storage Facility (CTS).”
7. Enresa. “Spanish strategy for the management of Spent Nuclear Fuel – ATC Project.”
8. 行政院原子能委員會，《歐洲高放射性廢棄物中期貯存設施介紹》
出處:核能簡訊第184期
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