核能发电的经济效益-MY中国科大mycuteedutw

核能大綱一、核能發電的原理二、台灣的核能電廠三、核能發電的特性四、核能發電的經濟效益五、核能電廠的安全六、核能發電的國際趨勢七、各類能源發電的比較一、核能發電的原理核能發電的原理和水力、火力發電廠有同樣的共通點，就是設法使渦輪機（turbine）轉動，以帶動切割磁場，將機械能轉變為產生電能。其中主要的不同點在於推動渦輪機所用的動力來源。水力電廠以大量的急速流動水（例如由水壩或瀑布引出）直接推動渦輪機，而核能電廠與火力電廠則利用大量高溫、高壓之水蒸氣推動渦輪機，其中核能電廠是靠核分裂所釋放出的能量、火力電廠則是靠燃燒煤炭、石油或天然氣等化石燃料以產生蒸汽。一、核能發電的原理核能發電利用鈾燃料進行核分裂連鎖反應所產生的熱，將水加熱成高溫高壓，核反應所放出的熱量較燃燒化石燃料所放出的能量要高很多（相差約百萬倍），比較起來所以需要的燃料體積比火力電廠少相當多。核能發電所使用的的鈾235純度只約佔3%－4%，其餘皆為無法產生核分裂的鈾238。一、核能發電的原理核能發電與核子武器完全不同，主要差別在於：1.核能發電藉著控制棒來控制能量釋放的速率，使能量慢慢釋放出來；而原子彈要的就是不受任何控制的瞬間爆炸。打個比方，核能電廠就像比VOLOV更重視安全、有7重煞車(註)的高級房車能跟一輛沒有煞車橫衝直撞的貨櫃車相提並論嗎？2.核能發電用的是3-5%濃度的核燃料，與原子彈使用濃度90%的鈾235，後果當然不同！比方來說，淺酌一杯冰啤酒能消暑解渴，如果喝一杯濃度90%的藥用酒精，恐怕就得送醫急救了。(註)核能發電的7重安全煞車，包括：低濃度核燃料、控制棒、先天安全的反應度設計、厚達30公分的反應器爐體、緊急硼液注入反應器、6套緊急爐心冷卻系統、厚達2公尺的圍阻體。一、核能發電的原理核能發電簡圖（與火力發電一樣，只是產生水蒸氣的方法不同）二、台灣核能電廠目前我國有3座運轉中的核能電廠，供應全國民眾高品質、安全穩定與清潔的能源。核能發電是我國電力供應鏈中不可或缺的一環。全國發電能量（又稱裝置容量）約為32,000仟瓩，其中核能發電佔16%容量，竟發出22%的電力。天然氣發電有19%容量，卻只發出14%的電力。所以核能發電的效能，不只是天然氣的1.8倍，也是所有發電方式之冠。可見核能發電的競爭力遠在各種發電方式之上。三、核能發電的特性1.核能是最安全的發電方式核能電廠有7重安全裝置，可以把事故發生機率降到最低。核能電廠的安全度遠遠超越其它人為及天然意外事故，100座核能電廠發生事故造成死亡的機率和慧星撞擊地表造成傷亡機率一樣低。2.核能是最尊重生命的發電方式世界能源協會（WEC）統計1970至1992的22年間，全球發生了2次重大核能事故，即美國三哩島事件與蘇聯車諾比爾事故，共有31人死於這些事故。三、核能發電的特性「分析1969-1996年發生的1,943次重大能源事故，其中與石油有關的死亡為15,000人、與煤有關8,000人、與水力有關5,000人。」。如果比較單位電力供應造成人員傷亡，火力與水力發電都超過核能百倍以上。3.核能是對環境最友善的能源外部成本（ExternalCost）是評估能源使用對於環境衝擊大小最客觀的量化基礎，所有權威的外部成本分析結論都指出：核能在主要能源中外部成本最低，燃煤發電是核電的10倍以上、天然氣發電也是核電的4倍。三、核能發電的特性4.核能是目前唯一具有經濟效益的永續能源相對於石油在40年、天然氣在60年內耗盡，核能可以多種燃料供應，幾乎取之不盡用之不竭。而且可以最經濟的方式供應全人類無盡的水資源與氫能源，成為真正的永續能源。5.核能是最經濟的能源根據台電與美國能源部分析各種能源發電成本（內部成本），核能遠低於其他發電方式，每年為台電淨賺232億。三、核能發電的特性假如要以其他火力發電取代，單7年的代價高達4,000億到1兆。相當於我國每位國民每年損失4,800–7,800元（每戶每年損失19,000–31,000元）、2-4倍於行政院「擴大就業基金」規模，或10-18倍於健保虧損。6.核能是我國實踐二氧化碳減量目標的唯一希望溫室效應造成的全球氣候變遷是人類文明最嚴峻的考驗，二氧化碳減量是必然的國際義務。核能發電每年為我國減少3,000萬噸排放，20年間，總共為台灣減少6億噸排放。幾乎減少的13%的CO2的排放。不止每年替社會節省3,940億的碳稅，如果少了核能，我國不可能達到減量目標。三、核能發電的特性美國經驗顯示，二氧化碳減量貢獻，有40%要靠核能、其他所有電力的改善加起來只有10%；要靠再生能源（4%）與節約能源（9%）來達成目的，簡直是癡人說夢！7.核能是最穩定的能源根據美國分析各種發電方式的容量因素（即每年能發電的時間比例），核能平均高達91%，燃煤只有68%、燃氣與風力都只有30%。如果要用風力來取代核能，必須投資3倍的機組。只有核電廠像7-11永遠為您提供最穩定、安全、經濟的服務。三、核能發電的特性8.核能是國家安全的基礎核能燃料只需1架飛機就可供應18個月運轉所需。如果使用天然氣取代核電，每2天需要3萬噸的天然氣船供應；萬一停運，只有全國限電一條路。全國工商生產、每天上百億的經濟活動，居然放在一、兩艘天然氣船的供應上，您安心嗎？四、核能發電的經濟效益核能發電是最經濟的能源，無論是營運的內部成本，或是代表環境負擔的外部成本。從內部成本（InternalCost）來看，核能發電的確是最經濟的能源，所有核能使用國家都贊同。我國各種主要發電方式成本如表。根據資料，台電核能部門發電量佔23%，卻替該公司淨賺232億元，佔該公司當年稅後盈餘的94%！能源消耗成長率壽命終期時間（年，以2001年為基準石油煤炭天然氣維持0%成長3821661維持2%成長288138維持3%成長256634維持5%成長204827四、核能發電的經濟效益外部成本（ExternalCost）是評估能源使用對於環境衝擊大小最客觀的量化基礎，所有權威的外部成本分析結論都指出：核能在主要能源中外部成本最低，燃煤發電是核電的10倍以上、天然氣發電也是核電的4倍。（關於各種發電方式的外部成本分析結果，無論內部成本與外部成本，核能都是最經濟的主要能源。)四、核能發電的經濟效益溫室效應造成的全球氣候變遷是人類文明最嚴峻的考驗，二氧化碳減量是必然的國際義務。核能發電每年為我國減少3,000萬噸排放，幾乎減少的13%的CO2的排放，相當於每年替社會節省3,940億的碳稅。更重要的是，口口聲聲要善盡國際義務的我國，不知道拿什麼可以在2010年達到京都機制的減量目標？四、核能發電的經濟效益化石燃料是地球幾十億年累積下來最珍貴的資產，更是現代人類文明的基礎，他們枯竭，人類文明也不可能發展。在化石燃料那麼廣泛的用途中，為了發電而燃燒化石燃料其實是最愚蠢、效益最低的一種。英國石油公司估計，全球煤只能供開採219年、石油是41年、天然氣64年，不過這只是用現在的消耗率來計算。世界能源協會分析，未來20年全球能源需求年成長率約為2%。但因為各國採用天然氣做為CO2減量措施，使得其消耗成長率高達3%。五、核能電廠的安全核能電廠安全顧慮核能電廠運轉時，反應器內不斷進行核分裂反應，並產生放射性分裂產物。如果這些放射性物質外釋，可能會污染環境。因此如何防止這些放射性物質外洩，就是核能電廠在安全設計上最主要的考量。至於反應器是否會像原子彈爆炸、會不會發生類似車諾比爾電廠的核能災變事故，其實都是不可能的。五、核能電廠的安全為了防範放射性物質外釋，核能電廠從設計、施工到運轉，甚至於意外事故的處置，都必須嚴格遵循相關的法規要求。整套安全措施設計理念建立在「深度防禦」的哲學-將放射性物質置於層層防護屏障中，阻止放射性物質與外界環境接觸。其的目的就是要把發生核子事故的機會及影響均降到最低程度。圍阻體是西方核能電廠（如我國）與俄國核能電廠安全措施相當大的差異處。1986年，車諾比爾事件（Chernobylaccident）發生石墨大火時，就是因為沒有圍阻體的設計，所以放射性物質隨火勢而直衝雲霄，造成大面積污染。1979年，美國三哩島事件（ThreeMileIslandaccident）結果就完全不同，儘管有20%核燃料受到損毀，卻因為圍阻體發揮功能，幾乎沒有放射性物質外釋到環境中。五、核能電廠的安全五、核能電廠的安全據統計，美國人每年自然罹患癌症的死亡率約為1/500，而死於意外事故的機率約為1/2,000。據此換算，電廠的爐心損壞頻率為1萬分之1。這就是早期核能電廠安全性的設計基礎。但事實上，我國電廠的爐心熔毀機率都遠低於此。譬如核四廠，就是這個限值的1/30以下。根據這個數據，核四廠運轉了40年，對70,000民眾致癌的總風險只增加了0.17人，這個數字是該區自然癌症機率的1/3,000,000（3百萬分之1）。六、核能發電的國際趨勢全球核能發電自1957年起，人類第一座商業運轉的核能電廠誕生以來，至今在全球32個國家，有439座核反應機組在商業運轉中、計畫與興建中的電廠高達60座提供全球16%的電力。美國是消耗最多電力的國家，總發電量佔全球發電量的1/3，由於地大物博，核能在美國僅佔了20%。近年美國的確沒有新建電廠，這是因為在1970年代盲目擴張電廠所致。美國能源資訊管理局(EIA)統計十多年來，美國電力需求年成長率只有1.96%，但核能成長率卻高達2.94%，遠超過火力發電。六、核能發電的國際趨勢但美國電力過剩被1999年加州發生限電大危機終結，正因為加州偏好天然氣發電，供氣又不穩定，躉售電價在1星期內暴漲30倍。美國終於體認到天然氣發電的不可靠。電力不足的窘境使核能電廠的交易價格在1年內狂漲46倍。展望未來美國人口快速增加，10年後，將增加相當於一個加州的人口(3,400萬)。故美國核管會決定將核能電廠使用年限延長再20年，明年將有20座電廠通過延壽計畫，在2005年，可能會新建幾座電廠。六、核能發電的國際趨勢在歐洲，大部分的國家都倚賴核能發電為主要電力來源，像是立陶宛有81%，法國有78%，整個歐洲有1/3的電力來自核能發電。2002年5月，芬蘭政府終於打破反核神話，宣布建造新的第5座核能機組。瑞典也無限期延後關閉該國核能電廠計畫。義大利也考慮重新啟動關閉的核能機組；瑞士更在2003年5月以公民投票方式，正式否決提前關閉核能電廠與非核政策。六、核能發電的國際趨勢1997年的京都協定，使世界先進國家必須在2010年前大幅削減二氧化碳產量。而歐洲國家因為有1/3電力來自核能，日本核電比例更高達40%，所以達成減量目標不是問題；相反的，美國只有1/5電力來自核能，減量目標就成了MissionImpossible，所以美國必須暫時擱置京都機制。可見核能對於二氧化碳減量的重要程度。六、核能發電的國際趨勢核能發電的趨勢–核能進化論核能是目前唯一具有經濟效益的永續能源（SustainableEnergy），多樣性的潛力使得核能的發展無可限量。核能發展的趨勢可以分成4種方向：1.持續改進現有核分裂（Nuclearfission）反應器，朝向更安全、運轉更有彈性、效率更高、更經濟、對環境更友善的方向大步邁進。六、核能發電的國際趨勢2.開發快滋生反應器（FastBreederReactor），大幅提升能源使用效率，奠定永續能源的基礎。3.人類的永續發展不是只有能源供應，水資源與氫能源的拓展更形重要，核能應用於產生氫能源（Hydrogenenergy）與海水淡化（SeawaterDesalination）有積極重要的貢獻。4.核融合（Nuclearfusion）是人類能源的最終解決方案（Totalsolution），也是最有善環境的永續能源。七、各類能源發電的比較環境影響指標(以核能為常規化基準)發電方式核能燃煤燃氣水力風力太陽能空氣污染CO2生命週期排放量(核能倍率)1.063.332.00.51.14.4CO2生命週期排放量(萬噸/年)573,6101,8242761251SOx排放量(萬噸/年)0.010.06.50.00.00.0NOx排放量(萬噸/年)0.05.10.2