卓鴻年教授學經歷美國山迪亞(Sandia)美國國家科學院清華大學核燃料後端營運客座教授中國西南科技大學特聘教授

卓鴻年教授表示今天的演講,都是基於多年的實務經驗,並不代表就是都對的。美國高階核廢料,其實在很早的時候就注意到這問題。美國第二次世界大戰發展核武,當時美國有兩個不同的原子彈,一個是用鈾濃縮,一個是鈽濃縮。在處理的過程就產生很多高階核廢料。1950年代,美國開始要講核能技術轉為民用。就是艾森豪總統所說的原子能和平用途。當時負責核能政策的Glenn Seaborg注意到,如果要和平用途,必須解決高階核廢料的問題。過了60年,高階核廢料還是沒有解決方式。

美國原子能委員開始找一些地質特性,優先是水不能滲透,類似黏土層,萬一地質破碎,還有填補的功能。1959年訂了選址方法,當時預計1970年找到最終處置的方法。當年以為只要兩千五百萬美金就可以蓋起來。結果不到四年就放棄。放棄的原因是,沒有跟地方溝通受到反對,還有遇到地下水問題。

美國能子能委員開始找一些地質特性,第一個是水不能滲透,類似黏土層,萬一地質破碎,還有填補的功能。1959年訂了選址方法,當時預計1970年找到最終處置的方法。當年以為只要兩千五百萬美金就可以蓋起來。結果不到四年就放棄。放棄的原因是,沒有跟地方溝通受到反對,還有遇到地下水問題。

美國原子能委員會後來分成兩的部門,一個是能源部,一個是核能管制委員。能源部繼續找各種地質,花崗岩、玄武岩、火山泥灰岩、岩鹽等地質,數千平方公里一直篩選到25平方公里左右,當時常常受到當地居民與地方政府的反對,因為每次探勘的時候,民眾就以為會成為最終處置場。

1980年從36個州,選出六個州,九個可能場址,華盛頓州屬於玄武岩,內華達州屬於火山泥灰岩,猶他州屬於岩鹽,三種可能的地質。位置大多在美國的西半部與南半部。1982年的時候變成五個場址,1982年美國國會立法。

促成核廢料政策法案的背景是,1979年發生了三浬島事件,當年的總統是卡特,卡特跟其他總統不一樣,他有一點核能的經驗,他當兵的時候在核子潛艇服役。三浬島之後他知道核廢料選址,須要立法,所以他積極促成核廢料政策法案。法案規定,能源部選出三個場址,總統最後選出一個最終處置場,再跟國會報告並申請執照。給NRC約三年的時間,審查相關的執照。能源部再選處第二處的最終處置場。當年美國的想法是要有兩個最終處製廠,一東一西。

當時預計1998年底,所有的用過燃料要歸能源部管,當時的想法就是1998年最終處置場可以完成。如果被選中的州反對的話,要參議院眾議院投票成功,才可以反對。1986年的時候選出最後三個,尤卡山就是其中一個。當年能源部出了一個報告,分析三個場址的優略。包含經濟、人口、地質、安全等等參數的分析,最後是尤卡山勝出。

當時其實關於場址的資料也並沒有很周全。尤卡山勝出的原因是,它有一千一百萬年的火山泥灰岩地質,而且預計廠址離地表三百米,當時估算水滲透到儲存場的速度很慢,大概一年下滲0.0000001mm,而且當年的國會議員認為要快點確定,所以就訂了。美國國家科學院認為,當時的數據不完整且無法被驗證其正確性,其實後來也證明,地下水的滲透比當年預測高出數千倍。

但是從1987開始,內華達州的居民開始反對這個計畫,1993年—1997年尤卡山做了地下實驗室,開始做廠址實際調查。當時做了兩個坑道,八公里長,直徑7.62公尺。穿過處置庫的通道比較小2.681公里,直徑5公尺。1998年開始做實驗之後才開始了解問題,然後開始設計工程屏障。主要有兩種屏障,一個是天然地質屏障,一個是工程屏障來阻卻地下水入侵。2008年的時候,又改了工程屏障,再加上一個鈦合金罩子(Drip Shield),當時就知道水可能會入滲。

2008年6月申請執照,2008年底歐巴馬勝選,當年內華達州的參議員成為民主黨裡面的資深參議員,所以影響到歐巴馬政府的核廢料政策。2010年3月,能源部停止尤卡山計畫。2010年能源部組成藍帶委員會,負責核廢料的政策制訂。藍帶委員會認為,一、美國核廢料的最終處置場,應該要尋求當地居民的共識。二、既然尤卡山不可行,美國應該要找出一個中期的處置場。因為許多電力公司是私人的,所以告能源部找不出最終處置場,能源部每次都告輸,賠很多錢。三、美國要從頭開始找最終處置場。不過,未來尤卡山會有甚麼變化,還不知道,電力公司還在告美國政府,還有大選的結果也不知道。

藍帶委會員2012年報告出來,美國能源部也出了一個報告,2021年要蓋一個小型的廢燃料的處理單位,處理廢爐之後還在爐子裡的燃料。2048年會訂出選場址的方向。到底甚麼時候會選出最終處置,能源部其實無法預測。

小結:

從美國經驗看來,初步美國找場址都不成功,主要是因為沒有立法。1982年立法之後比較有跡可循。可惜1987年的修正案結論,把原來三個場址變成一個,卻沒有得到內華達州的同意。但是未來美國(或是台灣)最終處置場的選址很不容易,所以中期處置的時間就要很長,可能要超過40年。這些都是未來世界用核電國家的困境。但是中期儲存的技術就會出現,現在的知識並不知道,放了40年之後會有甚麼變化。

未來,最終處置的技術,核工所佔的比例會很少。未來地質、材料、社會科學都要參與,要不然很難推動,會是一個牽涉廣大領域、很多時間的工程。選場址到真正營運,可能要超過一百年。現在的數據只有10年左右,美國NRC也開始在想,乾式儲存怎麼用40年、60年、甚至一百年。而且未來最終處置場關閉之後,數萬年(美國國家科學院建議是百萬年穩定)的安全問題,目前無法得到答案。

最後,卓教授強調,乾式儲存處理的時候,確保乾燥而且有高品質的焊接之後才可以封閉,因為封閉之後就很難再處理,也無法監測到裡面的數據。台電應該要做一些樣品,作為間接的證據,看看罐子裡的燃料有沒有變化。要不然等到外面測到輻射物質,裡面可能就很危險了。