1 / 71

核能發電

核能發電. 台電公司 環境保護處 蔡顯修 處長 中華民國 100 年 07 月. 報告綱要. Ⅰ 、認識核能發電原理 Ⅱ 、認識放射性廢棄物營運. Ⅰ 、認識核能發電原理. 一、前言 電能是最符合人類永續發展需求的能源，重要的是該用何種初級能源產生電能，才最符合整體效益？ 核融合 應該是人類 最終 可以依靠的 初級能源 。但處於核融合的實用技術尚待突破，而石化資源已加速用盡的不確定期，我們需要一個 過渡性 的初級能源，作為連接現在與永恆的橋樑，以延續人類的文明。這個初級能源也許就是我們已經用了 50 年、技術成熟的核分裂 核能電廠 ，也就是我們常說的 核能發電或核能 ！.

aya
Download Presentation

核能發電

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 核能發電 台電公司 環境保護處 蔡顯修 處長 中華民國100年07月

  2. 報告綱要 Ⅰ、認識核能發電原理 Ⅱ、認識放射性廢棄物營運

  3. Ⅰ、認識核能發電原理

  4. 一、前言 電能是最符合人類永續發展需求的能源，重要的是該用何種初級能源產生電能，才最符合整體效益？核融合應該是人類最終可以依靠的初級能源。但處於核融合的實用技術尚待突破，而石化資源已加速用盡的不確定期，我們需要一個過渡性的初級能源，作為連接現在與永恆的橋樑，以延續人類的文明。這個初級能源也許就是我們已經用了50年、技術成熟的核分裂核能電廠，也就是我們常說的核能發電或核能！

  5. 核能的來源 所有的物質，都是由各種原子所組成，而原子則是由中子、質子和電子所構成。原子就像太陽系，中子和 質子組構而成的原子核，在原子的中心有如太陽，而電子圍繞著原子核，就像地球、火星等這一類的行星圍繞太陽旋轉。 有些原子的原子核若被外界的中子擊中時，容易分裂成兩個較小的原子核，又稱為核分裂。 而所謂「核能」就是核分裂時所放出的能量。核分裂時可產生極大的能量。例如鈾的原子核分裂所放出的熱量約為碳原子燃燒放出能量的一千萬倍以上。 核能電廠就是利用核分裂所釋放出的能量來發電。

  6. 核能的來源（續） 核分裂的過程，新產生的分裂原子核的總質量會較分裂前原先的原子核的總質量輕一些。這部份減少的質量就是核能的來源。 核分裂時能釋放出多少能量是依據1905年愛因斯坦所提出的理論E=mc2計算，公式中的Ｅ為能量，ｍ為質量，而Ｃ則為光速，其含義為質量與能量為一體的兩面，兩者之間是可以互換的。

  7. 電子軌道的行經距離為 原子核直徑的 10,000 倍 氫-1原子和氧-16原子結構示意圖； 氧原子的8個電子分佈在不同能階軌道上

  8. 構成物質的基本粒子特徵說明 同位素:質子數相同但中子數不同的核種

  9. 自然界穩定存在之核種，其原子核內質子與中子數的配比關係。較輕的核種中其質子數約略等於中子數而較重核種的中，中子數大於質子數自然界穩定存在之核種，其原子核內質子與中子數的配比關係。較輕的核種中其質子數約略等於中子數而較重核種的中，中子數大於質子數

  10. 鐵-56 鈾 束縛能 原子核質量數 核子平均束縛能與原子核質量數間的關係。輕原子核束縛能隨質量數的增加而迅速增加；鐵-56的平均束縛能達到極大值，之後核子平均束縛能隨著原子核質量數的增加緩緩下降。

  11. 彈性碰撞(n,n) 中子 核種XA 中子 非彈性碰撞 (n,n’) 核分裂 (n,f) 核種XA1 核種XA 激發狀態 中子 2  3 中子 核種 XA 核種XA+1 複合暫態 核種XA2 輻射吸收 (n,gamma) 加瑪射線 核種XA+1 (活化產物) 中子與原子核作用分類示意圖

  12. 中子 鈾-235 中子誘發鈾-235核分裂的過程。從左邊到右邊：一個中子撞擊鈾-235核，形成鈾-236核。激發狀態鈾-236作劇烈啞鈴狀之震盪。此時核內正電荷互相排斥，導致啞鈴狀結構瓦解，產生兩個質量數較小的原子核，並釋放出數個中子。 可維持核分裂連鎖反應的核種：U-235, Pu-239, U-233

  13. 鋇-137 +  193.6百萬電子伏特能量 中子 鈾-235 氪-96 1克鈾的分裂可產生 960 千瓦-天的能量 1公斤鈾的分裂相當於16,000噸的黃色炸藥 核分裂連鎖反應

  14. 連鎖核分裂反應(Nuclear Chain Reactions)，可釋放出大量能量。 ~ 200 MeV / Fission = 3.20 x 10 –11 W – sec 1 g of U相當於960 kW – day energy 3 噸的煤 或 600 加崙的汽油 1 kg of U is equivalent of 16,000 tons of TNT 自然界的鈾有兩種同位素； U-235 (0.72%)， U-238 (99.28) 只有 U-235可維持連鎖核分裂反應。

  15. 鋇-137 +  193.6百萬電子伏特能量 中子 鈾-235 氪-96 核分裂連鎖反應

  16. 氚-3 +4.02百萬電子伏特能量 氘-2 氘-2 氫-1 核融合

  17. 二、核能電廠的設計 核能電廠除了熱能來源不同， 發電原理和傳統火力電廠一樣

  18. 加熱產生蒸汽發電 渦輪機 發 電 機 蒸 汽 鍋 爐 冷 凝 器 幫浦 冷卻海水

  19. 核能電廠與火力電廠的異同 核能與火力發電廠同樣具有鍋爐與發電的設備，水在鍋爐中加熱變成蒸汽，再利用蒸汽的力量推動汽機，以帶動發電機發電。主要的不同點為火力發電是在鍋爐內燃燒石油、天然氣或煤等化石燃料，核能發電是在反應爐(即鍋爐)，以控制棒調節鈾燃料分裂的連鎖反應產生能量，將水加熱變成蒸汽。

  20. 核燃料丸

  21. 燃料丸填入燃料棒

  22. 核子反應爐 世界各國所使用的核子反應爐有很多種型式，我國使用的是輕水式反應爐，這也是廣為世界各國所採用的。 我國的輕水式反應爐有「沸水式」(BWR)及「壓水式」(PWR)兩種，這是因其「緩和劑」及「冷卻劑」都使用普通的水(即輕水)。 「沸水式」是在反應爐中直接產生蒸汽，並且直接送到汽機，將蒸汽能量轉為機械能，轉動發電機產生電力。 「壓水式」是把反應爐中，所產生高壓高溫的水，送到蒸汽產生器，在那裡把另外一個系統的水變為蒸汽，再送到汽機。

  23. 二次圍阻體 鋼板 一次圍阻體 反應爐槽 核燃料 多重安全防衛

  24. 核三廠

  25. 龍門核電廠(核四廠)

  26. 三、核能發電的特性 － 高建廠成本，低燃料成本 － 核能發電成本較穩定 － 燃料體積小，運儲方便 －能源進口國家將核能發電視為"準自產能源" － 建廠成本高昂，電力公司須承受較高之投資風險 － 不會產生溫室效應的氣體 － 不會造成空氣污染 － 產生放射性廢料 － 民眾對安全的疑慮

  27. Ⅱ、認識放射性廢棄物營運

  28. 一、前言 1. 放射性廢棄物之分類 • 具有放射性或受放射性污染之廢棄物，即稱為放射性廢棄物。依我國相關法規之定義，放射性廢棄物可分類為高、低放射性廢棄物兩類： • 高放射性廢棄物係指備供最終處置之用過核子燃料或其經再處理所產生的萃取殘餘物； • 除此以外之其他放射性廢棄物，均歸類為低放射性廢棄物。

  29. 2. 用過核子燃料來源 • 在核反應器爐心中燃耗到無法再有效地支持核分裂反應而被移離爐心的核子燃料（每18個月約退出總數之1/3 ），即是所謂的用過核子燃料。 • 因我國目前未執行再處理作業，故所謂高放射性廢棄物指的即是用過核子燃料。 • 用過核子燃料中尚存有可回收的鈽、鈾等可利用物質，故受到國際原子能總署嚴格監管。

  30. 3. 低放射性廢棄物來源 • 我國低放射性廢棄物來源： • 核能電廠在維護及運轉過程中所產生。 • 核能電廠運轉壽命終了後，拆除過程中所產生。 • 國內醫療院所、農業、工業及學術研究等單位所產生。 （國內所產生之低放射性廢棄物，約90%來自核能發電，其它約10 %則是來自醫學、農業、工業、學術及研究單位等。 ）

  31. 放射性廢棄物所含主要核種 • 低放射性廢棄物所含主要核種之半衰期較短且放射性強度較低，故採淺地層處置方式，即可有效使低放射性廢棄物與人類的生活環境隔離。 • 高放射性廢棄物具有相當高之放射性強度，且部分核種之半衰期長達數萬年以上，故須採深層地質處置方式，將廢棄物深埋在地下深約300至1,000公尺之適當岩層中，俾使高放射性廢棄物與人類的生活環境隔離。

  32. 可燃廢棄物 固體 廢棄物 焚 化 灰渣 倉庫 貯存 可壓廢棄物 壓 縮 溼性廢棄物 固化處理 二、低放射性廢棄物營運簡介 1. 處理與貯存

  33. 2. 最終處置 • 因低放射性廢棄物所含核種之半衰期較短且放射性強度較低，徹底解決的方式就是憑藉工程設施配合天然的地質條件，將低放射性廢棄物與人類的生活環境隔離，等待其放射性自然衰減，最後回歸自然。 • 最終處置的隔離應用，係由人工的工程結構和天然的地質屏障而構成多重障壁系統。

  34. 三、國際低放射性廢棄物處置概況 處置技術 採多重障壁的設計，分成淺層處置（包括：土堆混凝土庫、淺地掩埋、地下處置窖等）以及深層處置（包括：地下坑道、海床下坑道、地下豎坑、礦坑等）。 處置經驗 目前美國、法國、英國、日本、西班牙、德國、芬蘭、瑞典等均設有低放射性廢棄物最終處置場，目前皆順利安全運轉中，且均能將放射性廢棄物與生活環境隔離，確保大眾安全、維護環境品質。

  35. 各國低放射性廢棄物最終處置場

  36. 法國經驗 法國運轉中的CENTRE DE L’AUBE 低放射性廢棄物最終處置場 上　圖：設施運轉情形 中左圖：設施外觀圖 中右圖：設施封閉概念圖 下左圖：設施鳥瞰圖 下右圖：法國芒什低放射性廢棄物最 　　　　終處置場實景圖 (資料來源：法國ANDRA)

  37. 西班牙經驗 西班牙運轉中的EL CABRIL 低放射性廢棄物最終處置場鳥瞰圖 (資料來源：西班牙ENRESA) 日本經驗 日本運轉中的 ROKKASHO低放射性廢棄物最終處置場 (資料來源：日本 JNFL)

  38. 瑞典經驗 瑞典運轉中的SFR低放射性廢棄物最終處置場 上左圖：地面設施鳥瞰圖 上右圖：設施概念圖 下 2 圖：設施出入口 (資料來源：瑞典SKB)

  39. 四、台電公司低放射性廢棄物營運現況 1. 處理 • 低放射性廢棄物經過焚化、壓縮或固化處理後，再以鍍鋅鋼桶盛裝，暫時貯存於現代化貯存庫內。 • 核能後端營運處減容中心位於核能二廠東南方廠界內，裝置有焚化爐及超高壓壓縮機各乙套，接收並處理來自核一、二廠之可燃與可壓廢棄物。

  40. 低放射性廢棄物之減容處理 • 對於可燃性低放射性廢棄物採用焚化方式處理，廢棄物的體積平均約可以減少30倍左右；對於可壓縮性低放射性廢棄物採用超高壓壓縮機壓縮方式來減少其體積，平均約可以減少3倍左右。 焚化爐 超高壓壓縮機

  41. 低放射性廢棄物桶（容積 55 加侖）

  42. 2. 貯存 在低放射性廢棄物最終處置場尚未興建完成之前，國際上普遍一致的作法是將廢棄物貯存在核能設施之內，台電公司亦遵循歐美先進國家的處理方式，將低放射性廢棄物暫時貯存在核能電廠與蘭嶼貯存場。 截至97年04月底為止，各核能電廠共貯存35,790桶的低放射性固化廢棄物，蘭嶼貯存場則貯存97,960桶的低放射性固化廢棄物，合計共貯存133,750桶。

  43. 各核電廠低放射性廢棄物倉貯現況 統計時間：至97年04月底止 單位：桶 註： 1.可燃廢棄物包括：廢棄之防護衣、手套、紙張、拖把布、 PE布、橡膠鞋‥ ‥等。 2.可壓廢棄物包括：汰換之設備零組件、管材配件、鐵塊、鋁片‥ ‥等廢金屬。 3.其他項下含廢油、柏油固化桶、廢土、保溫材、壓縮餅、舊燃料格架、廢過濾器等廢棄物。

  44. 核能電廠內之低放射性廢棄物貯存庫 貯存庫內之廢棄物桶堆疊貯存情形 核能電廠低放射性廢棄物貯存庫外貌

  45. 蘭嶼貯存場貯存壕溝 貯存壕溝內之低放射性固化廢棄物桶 蘭嶼貯存場低放射性廢棄物貯存壕溝（於85年02月接收最後一航次廢棄物後，已不再接收廢棄物 。）

  46. 3. 檢整重裝作業 因蘭嶼天候高溫、潮濕且多鹽份，經20餘年貯放後，蘭嶼貯存場部分廢棄物桶確有發生鏽蝕或破損情形；惟由於貯存場採多重障壁設計，可確保放射性物質不致外洩，故不會對附近生態環境造成不良影響。 為消弭民眾之疑慮及配合未來運往最終處置場之需要，台電公司針對蘭嶼貯存場廢棄物桶進行全面檢整重裝作業規劃，並安裝所需設施及設備，經奉原能會核准後，已於96年12月正式展開現場檢整重裝作業，預計於民國99年底前完成。

  47. 廢棄物桶狀況分類及檢整重裝方式

  48. 第一類 廢棄物桶 暫存 除銹 補漆 暫存 第二類 廢棄物桶 壕溝取桶 壕溝 貯存 第三類 廢棄物桶 置入 重裝容器 暫存 暫存 廢料體 破碎作業 固化 裝桶 第四類 廢棄物桶 取桶作業 檢整重裝作業 暫存／回貯作業 蘭嶼貯存場廢棄物桶檢整重裝作業流程

More Related