楊宇龍 ·《能源文明全圖解》
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核廢料到底怎麼處理?

現行做法分三步:乏燃料先在冷卻水池中存放五至十年,再轉入靠自然空氣對流散熱的乾式貯存罐,最終目標是深部地質處置。只有芬蘭的ONKALO走到第三步——深入花崗岩450米,2025年啟用,是世界第一座獲許可的永久處置庫。

先要看清「核廢料」到底是什麼。燃料在堆內工作約三年後成為乏燃料,其中約95.6%仍是未反應的氧化鈾,真正的挑戰在剩下的4.4%——這一微小比例產生了燃料全部放射性的99%。其中約3.4%是銫-137、鍶-90等裂變產物,放射性強烈但半衰期約30年,幾個世紀內衰減99.9%;剩餘1%是鈽-239、鋂、鋦等長壽命錒系元素,鈽-239半衰期24,400年,需要約25萬年才能降至安全水平。法國據此走「封閉燃料迴圈」:諾曼底的拉阿格工廠把燃料棒溶於沸騰硝酸提取鈾和鈽,高放廢液玻璃固化封裝,使高放廢物體積縮減五倍、長期放射性降低90%,提取的鈽製成MOX燃料為法國20多座反應堆供電。

儲存的第一站是乏燃料冷卻池——反應堆廠房內注滿約12米深處理水的襯鋼混凝土水池。水同時吸收衰變熱並充當輻射遮蔽,幾米深的水足以擋住下方藍色發光元件的幾乎全部輻射,站在池邊的人完全安全。它的脆弱在於需要主動供電:迴圈泵一旦斷電,水蒸發、燃料可能過熱起火,這正是福島危機中最令人恐懼的場景之一。冷卻五至十年後,衰變熱降至可由自然空氣對流散出的水平,燃料轉入乾式貯存罐——高約5.2米、寬約2.7米的多層圓柱體,內層是充加壓氦氣的不鏽鋼罐,外層是數英尺厚的強化混凝土,測試中經受機車撞擊和高處墜落而未洩漏。

體積其實不大,時間才是問題。美國每年新增約2,000噸乏燃料,累計已超88,000噸,全球儲量正逼近40萬噸;把美國迄今全部乏燃料棒疊起來,覆蓋一塊標準美式橄欖球場深達17米——而乾式貯存罐的設計壽命只有60至120年。科學界的共識是唯一出路為深部地質處置。芬蘭ONKALO位於奧爾基洛託島、深入20億年曆史的結晶花崗岩450米,2025年投入運營,成為世界第一座獲許可的永久處置庫;它的成功不只是地質壯舉,更是民主壯舉——政府用數十年與當地社群深度溝通,賦予市政當局一票否決權。反例是美國尤卡山:1982年被國會指定後,政府花費逾150億美元、核電企業透過每度電徵稅另貢獻300億美元,專案仍因內華達州的政治反對在2014年實際終止,廢料至今堆積在全國70多個場址,政府每年須向公用事業公司支付數十億美元賠償。這催生了加拿大和英國轉向的「基於同意的選址」——在核能時代,一個專案的「社會半衰期」與其放射性半衰期同等重要。

對沒有反應堆的國家而言,核廢料同樣不是抽象議題。新加坡730平方公里、沒有可疏散的腹地,因此把防線設在區域層面:2020年委託投運的環境輻射監測網路(ARMNet)由40個固定監測站和5個機動單元組成,從新加坡海峽沿海水域到公共組屋樓頂提供24小時實時監測,基準讀數為每小時0.1微希沃特,任何越境的輻射異常都會立即觸發全國警報。新加坡同時在東盟原子能監管機構網路(ASEANTOM)中擔當領導角色,參與連線東南亞80多個監測站的區域早期預警網路。

乏燃料的處置階梯:從堆芯到永久處置庫(書稿第六章 6.3、6.11–6.13)
階段時長或關鍵引數限制條件
反應堆內約 3 年鈾-235 消耗、裂變產物累積後成為乏燃料
乏燃料冷卻池5–10 年,約 12 米深水需持續供電驅動迴圈泵(福島的風險點)
乾式貯存罐設計壽命 60–120 年靠自然空氣對流被動散熱,僅是臨時方案
後處理(法國拉阿格)高放廢物體積縮減 5 倍長期放射性降低 90%,鈽製成 MOX 燃料
深部地質處置(芬蘭 ONKALO)花崗岩地下 450 米,2025 年啟用世界第一座獲許可的永久處置庫
危險期鈽-239 半衰期 24,400 年約 25 萬年才降至安全水平

乾式貯存罐設計壽命60至120年。鈽-239的半衰期是24,400年。這中間有一條巨大的空白,是任何工程文件都還沒有填寫的章節。

《能源文明全圖解》第六章 6.12

資料來源

  • International Atomic Energy Agency (IAEA), Finland's ONKALO: The World's First Permanent Repository
  • National Environment Agency (NEA), Ambient Radiation Monitoring Network (ARMNet)
  • ASEAN Network of Regulatory Bodies on Atomic Energy (ASEANTOM), Regional Nuclear Safety Framework
  • 《能源文明全圖解》第六章 6.3、6.11–6.13 與新加坡本地上下文

這個問題在書中的展開位置: 《能源文明全圖解》,第六章 6.3、6.11–6.13 與新加坡本地上下文

作者:楊宇龍(Yang Yulong),新加坡能源技術架構師。

釋出 2026-07-26 · 最後更新 2026-07-26