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2025/02/10
小型核電SMR,是否為永續淨零之能源過渡期解方?



前言

在科幻電影中,新科技無限能源的場景不斷出現,而核能也一度被科學界視為未來能源的終極解方。然而,歷經車諾比與福島核災這兩次震撼全球的事故後,即便這兩起都是人為導致,但人們仍意識到:不論核能技術做的得多安全,事故發生的風險再小,只要釀禍,其影響力都會非常大,尤其日本311後各國宣布或承諾減少核電廠的經建,台灣更主打非核家園並舉行公投通過。

各國重新擁抱核能

但隨著全球面臨越來越嚴峻的氣候變遷挑戰,以及《京都議定書》的推行、碳稅與碳費政策的壓力、石化能源日漸枯竭等問題,核能作為一種「無碳」能源,再度進入各國能源政策的核心討論。2022年,歐盟正式通過將核能列為綠色能源;2023年,在聯合國氣候變遷框架公約(COP28)上,核能被列為應對全球暖化的關鍵技術之一。同時,超過20個國家簽署了「三倍核能宣言」,承諾加速核能發展,早年各國政要常主打的「非核家園」正在快速發生變化,或立場逐漸鬆動,就連於2023將最後一座核電廠退役達成非核家園的德國,也時常被批評跟隔壁的法國買核電,並非真正無核。

而台灣部分就連過去主張非核家園的執政黨代表總統賴清德,也在近期表態,只要有足夠的數據與資訊,核能議題可以被重新探討。這些趨勢對於反核人士來說顯然不是好消息,但無論從全球的能源自主需求(尤其在俄烏戰爭影響下)、AI技術爆發帶來的用電需求激增,到各國推動淨零碳排的壓力,核能重新回到各國檯面上幾乎是大勢所趨,尤其是本期的主角小型模組化反應爐(SMR,Small Modular Reactor),也是許多AI或科技業大老經常在媒體上討論的名詞。



什麼是SMR(小型模組化反應爐)

SMR(Small Modular Reactor)簡單說就是迷你的核電廠,其體積相較於傳統核電廠小了數倍甚至數百倍,發電量也相應降低。這項技術最早應用於軍事領域,如核動力潛艇和核動力航空母艦,為特殊環境提供穩定能源。根據國際核能組織國際原子能總署IAEA定義其裝置量介於10MW~300MW之間,而一般核電廠,單一機組裝置容量大約1000MW左右。



傳統核電 V.S. SMR小型核電


 

傳統核電

SMR

單一機組裝置容量

(發電廠通常有多機組)

900-1500MW

10-300MW

爐心溫度

相對較低

冷卻系統

僅能依靠海水冷卻

溫度較低,可由自然循環冷卻

安全度

建設地點

海邊(靠海水冷卻)

任何地方

建設位置

地上(海邊)

通常為地底下,但沒限定

(地下較能有效應對颱風、地震,並減少輻射外洩與被攻擊的風險)

原料

高濃縮鈾

鈾、鈽、或其他燃料

(SMR更容易兼容其他元素)

核廢料

須尋找地方存放,可儲存於發電廠內但空間有限,通常要另尋地點

通常跟著發電廠永久佇存地底。

擴充性

難以擴充

可以加裝、並且可以根據高峰或離峰不同負載隨時變化開啟幾個模組。

土地使用

興建時間

興建方式

客製化工程

模組化興建,到定點組裝

當前CP值

量產後CP值



SMR優點

SMR最大的優點就是「小」,由於體積小,發熱量也相對較低,因此僅需依靠自然循環即可有效降溫。即使冷卻系統完全故障,SMR 仍能透過物理現象自然降溫,無需額外干預,顯著降低爐心熔毀和爆炸等事故發生的風險,安全性大幅提升。


此外,SMR因為本來就很小,所以可以部屬在任何地方,無論是偏遠山區、小型城鎮、企業、工廠還是軍用設施都可以安裝。對於許多偏遠地區而言,只需一台 SMR 就能永久供應當地的電力需求,也省取電網布建及維修的費用,例如竹科作為台灣科技業重鎮,非常怕缺水及缺電,但偏偏我們台灣電力依靠南電北送,因此近年也有廠商希望在竹科蓋SMR的聲音出現。



當前費用高,但追求量產

說了這麼多但現在SMR的單位發電成本算下來是比一般核電廠還高的

不過為什麼這麼多廠商包含許多科技巨頭紛紛宣布投入研發呢?


於購買方而言,在意的是供電自主性,如大型企業、地區、小鎮自己的發電廠,不用受制於外部因素影響,購買了就是自己的電力。


對於生產方而言,SMR拚的是模組化,模組化就能量產,量產成本就能壓低,就如同台積電製造晶片一樣,先量產的廠商在成本上面就比其他廠商具有優勢,後續廠商就難以追趕,等到量產後的CP值可預期的會比大型核電廠低。而目前看到的SMR核電廠都類似示範工廠,因為無論是製造流程、使用材料、安全措施、還是其他機制都還沒完善,必須要先解試產並排除可能遇到的各種問題後才可能進行規模量產。



安全性

SMR最大的特色就是功率低,因此僅需要透過自然循環即可有效降溫,也因為溫度較低,系統構造也較為簡單,屬於被動式防護,不需要依賴閥門、纜線或泵浦等機械裝置,減少系統複雜性及零件故障的風險,另外SMR也不依賴大量冷卻水,除減少對環境的破壞外亦可依賴自然循環達成降溫,從根本上降低了發生重大事故的可能性。


此外模組化也可在工廠內進行批量生產,然後運輸至施工現場組裝。這種方式除了能縮短建造時間,降低施工成本外,也能減少因人為錯誤導致的建設風險,而且一旦發現問題,僅須可以一次更改就能解決所有同工廠的問題。


至於網路上常說的SMR較安全,其實無論傳統核電廠還是SMR,都是採用最高安全標準,安全程度都非常高,但的確因SMR使用燃料較少、較簡單原理、功率較低以及通常安裝於地下,對於輻射外洩或爆炸等影響的機率較低,因為使用燃料少功率低,真的發生意外衝擊的範圍也比較小,不過一旦發生汙染對環境的衝擊無論大小,就是嚴重衝擊附近生態。因此沒有絕對的安全,反而因為可能到處分散地點,更難監管或全方位的對環境進行詳盡的檢查。


結語:邁向永續未來的核能解方

無論是傳統核電還是SMR,核能都在永續發展中的成為嶄新潛力,因為是無碳能源,各國紛紛投入發展及研發,雖然歐盟因宣布核能為「綠色能源」引發許多爭議,但不可否認的是再生能源供電多為不穩定電力,核電憑藉著穩定供電成為基載電力,可與不穩定的再生能源互補而逐漸重新受到各國所重視。

而SMR更是在這種大背景下重新被發展的新技術,SMR因功率較低、被動安全系統與創新冷卻技術,SMR 不僅減少對自然資源的依賴,也有效降低輻射風險,為能源轉型提供了更穩定且永續的選項。

此外,SMR 的模組化設計帶來靈活的部署模式,不夠了可以再加裝擴充,還可以部屬在偏遠地區,或結合再生能源以提供穩定的基載電力,對能源基礎設施薄弱的地區更顯價值。其低碳特性,符合全球對於減緩氣候變遷的承諾,並助力實現碳中和目標。

未來,隨著技術的持續創新與商業化進程的推進,SMR 有望成為永續能源組合中的關鍵一環,為全球提供兼顧安全、效率與環境責任的核能解方,推動我們邁向更綠色、更永續的未來。



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