圖/文:王子豪
今年(2023)8月24日,日本開始排放福島廢水,而此前6月23號,日本《讀賣新聞》的一則報導,指出中國的紅沿河、秦山、寧德、陽江等幾個核電廠年排放量都高於福島電廠不管是災前,或者此次廢水排放計畫的氚年排放量;之後,這篇報導的附圖,就廣為流傳,甚至產生一些二創的梗圖,成為質疑中國反對福島核廢水排放的有力觀點。
我們可以把這張圖的範圍再畫大一點,日本政府早就注意到全球核電廠的氚排放數據,早在2021年6月,產經省的〈處理方針說明(簡體中文版)〉,就出現了下面這張圖,今年3月3號,日本駐中大使館也用這張圖,為廢水排放政策辯護。
福島電廠核廢水流經已經融毀的爐心,帶出大量輻射物質,不應該和正常運轉的核電廠的冷卻水排放比較,把福島廢水窄化為「氚」的問題,已是移轉重點,這在我們之前的〈福島廢水排放入海,關鍵的九個問題〉一文中,已經有一些解釋。
各國核設施的氚排放情況,不能只透過日本政府設計的圖卡來理解,落入「他比我糟」的比較,排得少,變成有排的正當性,難免成為卸責的藉口。
「氚」是所有核電廠都會產生、並排放的副產物。先比較直覺的來說,核電廠反應爐愈多、愈大,氚的排放就會多。
美國是目前擁有最多核電反應爐的國家,總裝置容量約95GW。依據美國核能管制委員會出版的2019年「核電廠放射性排放物報告(Radioactive Effluents from Nuclear Power Plants Annual Report 2019)」,美國全國核電廠的總氚排放量(包括氣態與液態的排放),是1,951.3兆貝克(TBq)。
中國是目前第三大核核電國,總裝置容量約54.6GW。依據〈2022年中國核電年鑑〉,中國2021年的全國核電廠總氚排放量為1,246.9兆貝克。
值得留意的是,中國是最快速在增設核電廠的國家,2013年底,中國商轉的核電才約14.5GW,十年間成長了超過3倍。而目前在建中、或已提出計畫籌建中的核電廠,超過40GW。中國的核電規模,可能很快會超越現在總裝置容量61GW的法國,甚至直逼美國規模。
除了「反應爐愈大、氚就愈多」以外,另一個重點是反應爐的類型。在較常見的反應爐類型中,每一GW的氚排放量,「重水爐」多於「壓水爐」,再多於「沸水爐」。
以美國來說,2019年有64座壓水爐,平均每GW的氚排放量是28兆貝克;美國同時有32座沸水爐, 平均每GW的氚排放量是4.1兆貝克。日本政府製作的圖卡上,對美國只列了2座沸水爐的氚排情況,不只無法呈現美國是目前最大的核電國,甚至只顯示了氚排較小的沸水爐,非常容易讓人誤解美國實際的核電氚排情況。
中國的核電廠,主要都使用壓水爐。比較美、中的壓水爐的情況,中國在2021年,壓水爐的平均每GW的氚排放量,大概是21兆貝克註釋,比美國壓水爐的平均氚排28兆貝克還要再低一點。這或許與中國較晚開始發展核電、反應爐都比較新有關。
計算數據來自《2022年中國核電年鑑》。
除了排除使用高溫氣冷反應爐的石島灣核電廠以外,也排除了秦山核電廠。秦山核電廠除了有5部壓水爐外,還有2部重水爐。但在《2022年中國核電年鑑》中的氚排數據,為整座秦山核電廠,並未區分出重水爐的部分。因此這裡僅以中國其它壓水爐核電廠進行平均。
加拿大的核電廠,全都是使用重水爐。目前營運的4座電廠,總裝置容量約14.6GW,大概排名世界第7多,但2022年的總氚排,卻高達4,984.3兆貝克註釋,平均每GW的總氚排高達342.1兆貝克。
在Gentilly的2號機於2012年停止商轉後,加拿大還有Bruce、Darlington、Pickering、Point Lepreau四座核電廠。
其中,雖然Pickering核電廠的2、3號反應爐自1998年後就停機至今,但停機的反應爐仍會產生氚;而本篇氚排數據來源,CNSC的"Radionuclide Release Datasets"應為全廠數據。因此本篇仍將Pickering的2、3反應爐的容量列入計算。
數據來源:
反應爐容量:加拿大核能安全委員會CNSC網站
氚排放量:CNSC, "Radionuclide Release Datasets"
核電廠不只是只會在營運的時候,排放氚。即使停機了、進入除役階段,仍會持續產生、排放部分的氚。就以台灣來說,核一廠1號機在2014年底大修時燃料束把手斷裂,之後便未再啟用。在2004到2014年間,核一廠每年的總氚排介於0.56到1.31兆貝克之間。核一廠2號機於2019年使用期滿,核一全廠進入除役階段。但在2020到2022年間,核一廠每年的總氚排,仍介於0.11到0.138兆貝克之間註釋。
數據來源:《核一廠 111 年放射性物質排放年報》
以上講的,是核「電廠」的氚的「排放」。但核電廠「產生」的氚遠遠不只如此。例如壓水爐和沸水爐,最主要的氚生成自核燃料的分裂反應,並留存積累在用過燃料中、或燃料棒的鋯合金護套上。如果把用過核燃料棒拿去「再處理」,大量的氚就會被水洗、酸洗出來,並由再處理廠排放到環境中。
在日本政府製作的圖卡中,法國 La Hague 再處理廠在2018年的氚排放量,是11,460兆貝克。這個量體,比美、中兩國所有核電廠全年的直接氚排總合還高。這筆帳要怎麼算?算在再處理廠國頭上?還是要算在用過核燃料棒國頭上?無論如何,它就是核電產物的一部分。
對於氚排放問題,單一電廠、或單一事件、或單一國家,常掛在嘴邊的一個說法是:自然界中本來就會產生天然氚;相較之下,我們產生的量可被忽略。自然界中產生的氚,一個被廣泛接受的估計值,每年大約是15萬兆貝克。而現在,光是本文整理出的美國、中國、加拿大、法國的實績值,氚排量已達2萬兆貝克,是自然產量的14%。
除此之外,美國核機組老舊,極可能新設核電替補,但在此同時,老舊機組仍將持續排氚;也有大量重水爐的印度、韓國,都還在增設核電的道路上;而中國不只自己快速增設核電,更積極的開始外銷,推動全球核電的成長……人類核電的氚排放,已不是天然氚下可忽略的量體,並將愈來愈多。
早年的研究,認為環境氚不會對人造成體外曝露傷害,並認為氚水沒有生物累積效應、體內曝露情況輕微。然而,也有愈來愈多的研究顯示,我們對氚的認識還不足,包括有機結合氚(organically bound tritium, OBT)在環境與代謝的情況,以及核設施週遭氚不均勻分布的複雜情況;這次福島廢水的「氚」成為注目焦點,若能喚起人們對於「氚」的關注與了解,未必不是好事,但若只是淪為誰排得比誰多的口水戰,那就太可惜了。