程貴仁／行政院原子能委員會核能研究所
我國現有的三座核能發電廠將在2019年至2025年間全數進入除役階段，依據「核子反應器設施管制法」，核設施須在進入除役階段的25年間，以拆除方式，完成除役。截至2021年1月，全球運轉中的核電廠反應器機組共443部，永久停止運轉的則共有192部，而目前運轉中有約200部以上的機組，也將於2040年前停止運轉，至2035年，全球核電廠除役產業總營收將至1,110億美元。此外，依據目前核電廠除役成本估算，相關切割技術未來在國內需求價值將超過新台幣90億元。知悉相關技術的實際應用經驗，將有助於未來在此一市場的成功發展。
【內文精選】
前 言
台灣電力公司核一廠已於2019年7月進入除役階段(Decommissioning Phase)，而核二廠與核三廠也將分別於2023年與2025年永久停止運轉。依據我國「核子反應器設施管制法」規定，核設施在永久停止運轉後的25年內，須以拆除方式完成除役，所以在2050年前，我國這三座核電廠的共6部反應器機組，將會被完全拆除，達成核設施除役的法定要求。截至2021年1月，全球共有443部運轉的核電機組及192部已永久停止運轉的核電機組，預計到2040年，目前運轉的443部機組中有200部以上機組將永久停止運轉。此外，至2035年，核電廠除役(Decommissioning of Nuclear Power Plant)的預估市場總值約為1,110億美元，其中包含124與242億美元將分別用於福島核電廠除役及關閉德國所有核電廠所需的經費。鑒於未來核電廠的除役需求，可以預期的是：核電廠除役在不久的未來，將變成一個新興的產業。
核電廠除役包含了一系列重要的工作項目，如圖一所示。運轉過的核電廠，由於中子活化或放射性核種污染等原因，會有相當數量的設施與組件，帶有不同程度的輻射，如圖二所示，而這輻射的存在，對核電廠除役的拆解與切割工作，增加了相當的複雜性與困難度。原則上，在決定切割技術(Segmentation Technique)時，會考量核電廠的反應器類型、運轉歷程、廢棄物的盛裝方式、場地限制，在安全性可以被確定的條件下，選用最經濟有效的技術。
圖一、核設施除役的重要工作項目
切割技術介紹
運轉過的核電廠會因中子活化或放射性核種污染等原因，導致其部分的設施與組件帶有不同程度的輻射。依據國外核設施除役的切割經驗，高輻射強度的待切割物，多採用水下切割的方式，完成切割任務；而較低輻射強度的待切割物，多是在一般環境下完成切割工作。需要強調的是：這裡所指的一般環境，並非一般工作或生活環境，而是指非水下，但與一般工作或生活環境有所隔離的切割場所，此類切割場所會配置有空氣過濾等防止輻射污染擴散的系統。以下將對國外核設施除役曾採用過的主要切割技術，作概略性介紹。
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圖六、使用磨料懸浮水刀切割技術拆解反應器內部組件
圖十一、使用帶鋸機切割反應器頂部凸緣
台灣研究用反應器(TRR)爐體廢棄物拆解規畫
台灣研究用反應器為重水式反應器，於2004年4月進入除役階段，TRR爐體廢棄物結構與輻射劑量率分布示意圖，如圖十六所示。由圖十六可以發現：上熱屏蔽與反應槽的輻射劑量率仍高，所以規劃於水下執行相關組件的切割工作；其餘組件的輻射劑量率較低，故相關組件的切割工作被規劃在一般環境下執行。TRR爐體廢棄物的拆解規畫…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
★本文節錄自《工業材料雜誌》410期，更多資料請見下方附檔。