能源科技發展的現況與困境 -...

能源科技發展的現況與困境

國立清華大學工程與系統科學系


李敏

工程與系統科學系教授國立清華大學

March 6th, 2014

於

國立成功大學

當代科學傳播議題課程

部分內容取材自清大工科系葉宗光教授的演講

資料來源



http://en.wikipedia.org/wiki/

http://en.wikipedia.org/wiki/Energy_development

http://www.answers.com/topic/greenhouse-gases

http://www.bladeyourride.com/greenhouse_gases.html

http://www.koshland-science-museum.org/exhibitgcc/causes04.jsp

http://pylin.kaishao.idv.tw/?p=128

http://en.wikipedia.org/wiki/Exhaust_gas

http://en.wikipedia.org/wiki/Oil_tanker

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Geothermal_energy_methods.png

http://en.wikipedia.org/wiki/Renewable_energy#Geothermal_energy

http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_power_plant

http://www.ssl.taipei.gov.tw

http://www.fourways.com.tw/02/pro.htm

eternallycool.net/?p=567

www.worldviewofglobalwarming.org

http://www.globalwarmingart.com/wiki/Image:Northwestern_Glacier_jpg

http://www.worldviewofglobalwarming.org/pages/rising-seas.html

http://www.flickr.com/photos/ross_tt/2859357262/

http://www.flickr.com/photos/kaywang/1312484744/

http://twoil.com.tw/front/bin/home.phtml

http://re.org.tw/com/f1/f1b1.aspx

香港中文大學物理系網站、經濟部能源局網站、環保署網站、中時電子報、今日新聞網

能源是什麼？



自從人類(直立猿人)在約40萬年前開始會使用「火」之

後，我們便再也脫離不了它了。「火」正是能源的表現

形式之一，其來源主要是石化燃料及生質能。

面對能源逐漸耗竭的威脅，「新能源」是當務之急。

Source: http://en.wikipedia.org/wiki/Homo_erectus

//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/af/Homo_erectus_Steveoc_86.jpg

「新」能源又是什麼？



地球上的能源沒有新舊之分，只是被發現的時間不同。

據此，能源的類別可區分如下：

再生能源 (生質能、水力能、風能、地熱能、太陽熱能)

石化能源 (煤炭、石油、天然氣)

核能

再生能源 (太陽電能、海洋能)

上述能源型態之外，人類沒有再開發出任何新能源。

新能源是指用「新」的態度去看待能源，然後讓人類得

以永續生存與發展。

不同能源的使用量



Source: BP Statistical Review of World Energy June 2011, BP p.l.c., www.bp.com/statisticalreview.

全世界各種能源消耗量的變化趨勢圖

不同能源的使用量



Source: 經濟部能源局網站資料，能源供給表，http://www.moeaboe.gov.tw/

台灣各種能源消耗量的變化趨勢圖

現代化與石化能源



工業革命後，快速的文明與科技發展導致石化燃料的大

量使用，甚至引發了石油危機及因石油而起戰爭。

現代化的代價是人類賴以生存的環境開始出現變化，我

們的永續生存可能因此受到影響。



根據石油輸出國家組織的統計，全世界石油蘊藏量達10,425億3,600萬桶，沙烏地阿拉伯名列第一，約占其中的25%。其次是伊拉克，約占11%。第三是阿拉伯聯合大公國，約占9.8%。第四是科威特，約占9.6%。第五是伊朗，約占9.3%。波斯灣國家的蘊藏量占全球的66%左右，不論美國、歐洲、日本或中國，對該地區生產的石油均仰賴甚深。



• 第一次中東戰爭：於1948年5月15日開戰，以色列人稱之為「獨立戰爭」，阿拉伯人稱之為「大災難」

• 第二次中東戰爭：於1956年10月29日開戰，又別名為「蘇伊士運河危機」和「西奈戰役」

• 第三次中東戰爭：於1967年6月5日開戰，以色列稱之為「六日戰爭」，阿拉伯國家稱之為「六月戰爭」

• 第四次中東戰爭：於1973年10月6日開戰，又別名為「贖罪日戰爭」、「齋月戰爭」和「十月戰爭」

• 第五次中東戰爭：於1982年6月6日開戰

//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2b/Flag_of_the_Arab_League.svg

//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d4/Flag_of_Israel.svg



1991年波灣戰爭

1990年8月2日至1991年2月28日

http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B2%99%E6%BC%A0%E9%A2%A8%E6%9A%B4

//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/35/WarGulf_photobox.jpg



2001年9月11日



伊拉克戰爭

2003年3月20日－2010年8月19日

http://zh.wikipedia.org/wiki/File:IraqWarHeader.jpg

//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/72/IraqWarHeader.jpg



能源安全等同於國家安全

看待能源的新態度



了解各種能源的本質

衡量各種能源對地球環境的衝擊 – 從溫室效應的角度

風險的選擇

溫室是什麼？



http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a6/Botanischer_Garten_BS.Seerosen.jpg

地球原來就是一座溫室



它的玻璃罩就是

大氣層和其中的

溫室氣體

沒有溫室效應，

地表均溫將從攝

氏15度降為零下

18度

Source: http://eol.jsc.nasa.gov/EarthObservatory/The_Blue_Marble_from_Apollo_17.htm

資料來源：美國太空總署網站

形成過度的溫室效應，也就是全球暖化

地球的溫度逐漸上升

融冰現象出現

生物生存的環境出現變化，不再適合居住



但如果它的保溫效果變得超級好

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/52/Sea_Ice_MeltPonds.png



溫室效應

部分太陽光經由大氣層與地表反射而遠離地球

地表產生的部分紅外光穿透大氣層進入外太空

地表產生的部分紅外光會被溫室氣體吸收並回射地表地表吸收

約50%的太陽光能量

太陽光能量被吸收後轉變成熱能，並以紅外光的型態放射至大氣層

太陽光會穿透大氣層溫室氣體



溫室氣體的種類水蒸氣：海水蒸發

臭氧：氧氣經太陽光照射後的光化作用

二氧化碳：石化燃料燃燒、森林砍伐

甲烷：生物體燃燒、腸道發酵作用、垃圾堆放

氧化亞氮：生物體燃燒、燃料燃燒、化學肥料

碳氟氯化物（CFC）：人造冷媒

註：紅色文字表示主要因人類活動而產生



人為溫室氣體的溫室效應貢獻二氧化碳（CO2）：60.1%

甲烷（Methane）：19.8%

碳氟氯化物（CFC等）：13.5%

氧化亞氮（N2O）：6.2%

其他氣體（Other）：0.4%

因此，多吃素、少吃肉可以有效幫助降低溫室氣體甲烷的排放！

Fiberglass bovine Bessy the Cow

exemplifies the second-most significant

cause of greenhouse warming: methane

gas. Source: Mirian Koshland Science

Museum, http://www.koshland-science-

museum.org/



過度溫室效應的後果（1/3）

北極的冰層溶化了



過度溫室效應的後果（2/3）

南太平洋的島國土瓦魯快被

海水淹沒了*，因為它的國土

只比海平面高4公尺

*氣溫上升導致海洋變暖和，南北極冰山融化，如果所有冰山都融化，海平面將上升60公尺。

依據目前的暖化速率推算，海平面將於2100年上升15至95公分，到時候荷蘭會被淹沒，孟

加拉將會消失無蹤。



過度溫室效應的後果（3/3）台灣高冷地區高麗菜的種植線一直往上走

勝光地區大片的高麗菜園 Source: http://blog.udn.com/malabay/5477778

勝光地區往上攀升的高麗菜園山坡 Source: http://www.joywu.idv.tw/travel/

2011-05-01/2011-05-01.htm

南投阿懋的心聲：都已經種到深山林內去了，寒天哪ㄟ愈來愈短？



石化燃料的污染嚴重煤碳、石油、天然氣都是富含碳的石化燃料

它們都屬於非再生能源，用完之後就不會再有

我國去年的能源消耗中，石化能源比率達91.5%

石化燃料主要應用於火力

發電、交通運輸、工業

石化燃料從開採、提煉到

使用，均會產生溫室氣體，

並伴隨二氧化硫、氧化氮

等污染性氣體

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/ff/Air_.pollution_1.jpg



我國的碳排放

全世界人均排放量為4.6噸



石化燃料的比較天然氣真的比煤碳與石油環保嗎?

燃料化學式燃燒反應式燃燒熱能

(kJ/mol)

CO2產生量 /

1 MJ 熱能產出

天然氣 CH4 CH4 + O2 CO2 + H2O 889 1.125 mol

石油 C8H18 C8H18 + 17/2O2 8CO2 + 9H2O 5512 1.451 mol

煤碳 C C + O2 CO2 577 1.733 mol

以1 MJ（一百萬焦耳）熱能產出為基準，燃燒

石油與煤碳的CO2產生量分別是燃燒天然氣的

1.29倍與1.54倍。

因此，使用天然氣取代石油與煤碳僅能緩解

CO2排放，天然氣不是低碳能源。



101年底台電系統供電能力

裝置容量

( 4,097萬瓩)

發電量 (2,117億度)



能源是近代文明的基石

能源供應的穩定，是國家持續發展的命脈

能源政策是國家政策的一環

各個國家的能源政策，會因客觀條件或主觀認知而不同

能源供應設施需長時間之規劃、投資、與建構



從木材、煤到石油，每次全球的主要能源轉換，都必須耗時50~60年的時間。目前由石油轉換成天然氣的過程也同樣曠日廢時。我們沒有理由相信轉換成再生能源的過程會特別快。 ■在富裕國家，傳統再生能源已無成長空間，因此未來再生能源的成長必須仰賴新型再生能源，例如風力、太陽能與生質燃料，但2011年新型再生能源只佔全美能源供應量的3.35%。 ■特定的政策將可以加速再生能源轉換，包括投資各項研發計畫、取消非必要的政府補貼、確保能源價格反映其對環境與健康的影響，並提高全球的能源使用效率。

再生能源再等60年？

再生能源在全世界的能源供應成長率慢如牛步，難道下一波能源轉換只是個夢想？

撰文／史邁爾（Vaclav Smil）翻譯／周坤毅

科學人雜誌 103年 3 月號



全球暖化的解決方式－低碳能源因人類活動產生的溫室氣體均含碳

二氧化碳、甲烷*、碳氟氯化物富含大量的碳

二氧化碳的主要來源就是石化燃料的使用

使用低碳能源將是降低過度溫室效應的有效方式

低碳能源包括大部分的再生能源與核能

*你知道嗎？吃素也可以降低溫室氣體甲烷的排放。甲烷的溫室效果是二氧化碳的25倍，

一大部分是來自於全世界將近200億頭的牲畜，如牛、羊、豬等的排氣行為。



發電之二氧化碳排放

克/度



低碳的再生能源太陽能

風能

水力能

海洋能

地熱能

生質能

這些取之不盡的再生能源都可以用來發電，

而且它們絕大多數都不含碳。



再生能源－太陽能太陽能的應用方式主要可區分為熱能與電磁波能。

太陽熱能發電站即為太陽熱能應用的最佳實例，但須配

合大面積土地的使用。

太陽能電池可將太陽電磁波的能量轉化為電能。

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/eb/PS10_solar_power_tower.jpg

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/91/Moody_Sunburst.jpg

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/6/62/SolarPowerPlantSerpa.jpg

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7d/Tuebingen-friedenskirche.jpg



再生能源－太陽能截至目前為止，太陽能電池的效率並不佳。在撒哈拉沙

漠的正午時分，高純度矽基的太陽能電池效率可達30%，

但其價格非常昂貴；染料敏化太陽能電池相對便宜，但

其能量轉換效率僅有10%（實驗室等級）。

太陽能發電無法成為基

載或中載電力供應來源。

現階段的儲能技術無法

使其成為穩定的電力。



其高速公路長度3.6 km x 7167.2=25,801 km，中山高速公路長372 km，

共計需約69條中山高速公路。

高速公路寛度以30公尺計，其面積=25,801 km x0.03 km=774平方公里，

為台北市面積271平方公里的3倍(2.85)。



再生能源－風能

右：海上的風能發電

左上：陸地上的風能發電

左下：印度海軍的風力帆船

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/82/Wind_energy_converter5.jpg

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f9/Windmills_D1-D4_-_Thornton_Bank.jpg

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/73/Tarangini.jpg



再生能源－風能

世界各國近年風力發電裝置容量 Source: http://en.wikipedia.org/wiki/Wind_power

2007年大型風力發電機

的裝置費用為每千瓦

1300歐元（1,300

Euros/kW）。

以每部機功率2百萬瓦

（2 MW）計算，造價即

約為新台幣1億2千萬元。

需要大面積的土地或離

岸工作站。



再生能源－風能台灣地區2011年風力發電

佔總發電比例的0.7%，風

力發電機主要集中在西岸。

因風場與風力品質的問題，

台灣地區的電力供應無法

大幅仰賴風力發電。

風力發電無法成為基載或

中載電力供應來源。

現階段的儲能技術無法使

其成為穩定的電力。

風力發電發電量的變異與可預測程度

資料來源: Dr. Rosa Yang of EPRI, Presentation in AESIEAP 18th Conference, 2010, Taipei

丹麥

挪威

瑞典

德國

丹麥台灣

土地面積(平方公里)1 43,094 35,980 1.20 倍

人口總數 1 5,556,452 23,299,716 23.8%

電力裝置容量 (萬瓩)1 1,371 4,875 28.12%

風力發電裝置容量 (萬瓩)1 505.9 32.3 15.66 倍

總發電量(度, KWh)1 337.1 億 2,522億 13.4%

電力出口 (度, KWh)1 107.1 億 0

電力進口 (度, KWh) 21 159.2 億 0

售電平均價格2 0.396 US$/度 2.1484 NT$/度 5.53 倍

台灣與丹麥的比較

1. 美國www.cia.gov 網站 the World Factbook (2014年查閱, 2012年數據)

2. 2007 年數據, 丹麥資料取自 WNA 網站,台灣資料由台電提供

http://www.cia.gov/



再生能源－水力能大陸三峽水力電廠

總裝置容量: 2250 萬千瓦 (核四廠的 7.75倍 ) 容量因數: ~0.45 發電量: ~890 億度 (核四廠的 ˇ3.9 倍)

水庫面積: 1064平方公里 (台北市土地面積的3.9倍)



再生能源－水力能

德基發電廠



再生能源－水力能

台灣地區並無充足的水力資源。

台灣地區2011年水力發電所提供的電量僅佔

全國總發電量的2.0%（不含抽蓄式發電)。

年平均容量因數 100年: 17.5%; 101年: 29.7%; 102 年: 29.0%



再生能源－海洋能

潮汐發電波浪發電

台灣及離島地區的潮汐落差及波浪高度(能量)

不足以提供有效電力，且相關設施造價及維護

費用高昂。

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/63/Rance_tidal_power_plant.JPG

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/f/f6/Wave_Dragon_IMG_1085.JPG



再生能源－海洋能另有尚屬概念式

設計的海洋熱能

及潮流發電，但

仍面臨相同問題，

即相關設施造價

及維護費用高昂。



再生能源－地熱能

地熱發電是利用天然的高溫高壓水蒸汽

進行發電

台灣地區的地熱資源不足

以提供大量電力，原因在

於功率密度不足。

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c4/Geothermal_energy_methods.png

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9f/NesjavellirPowerPlant_edit2.jpg



再生能源－生質能木材

其他生物體

垃圾場沼氣

生質柴油、酒精

以上物質燃燒仍

會產生CO2

厭氧菌消化作用製氫

藻類光合作用製氫

氫燃燒的產物是水

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/d/d0/Montana_16_bg_062406.jpg



各種能源在台灣的發電比例太陽能： < 0.1%

風能：0.7%

水力能：2.0%

海洋能：0

地熱能：0

生質能：< 0.01%

核能：19.0%

石化燃料：78.3% (CO2 的主要來源) 註：2011年數據

資料來源：http://www.taipower.com.tw/TaipowerWeb//upload/files/32/TPC_2009_Annual_Report.pdf



全世界二氧化碳排放量最大的電廠

台中火力電廠



台中火力電廠細懸浮微粒環團促納監測自由時報 – 2013年8月31日上午6:11

〔自由時報記者俞泊霖／台中報導〕台中火力電廠環境空氣品質平行監測期中報告昨發表，環團要求盡快建置細懸浮微粒（PM2.5）連續監測設施，並呼籲台電在空氣品質不良時，進行電力調度，減少燃煤機組發電，報告指出上半年空氣品質與過去五年相較有改善，但PM2.5有上升趨勢。報告指出，上半年台電在中部地區十二個監測站的監測結果，包括二氧化氮、二氧化硫各站均合格。懸浮微粒（PM10）平均超限次數統計，以和美站十六次超出次數較多。不過上半年雨水多，天氣條件未納入分析，有民眾質疑對空氣品質解讀會有落差。出席環團要求把PM2.5納入監測，台電表示從後年開始，分三年編列預算設

置PM2.5連續監測儀器。此外，報告指出，近十餘年來，位在電廠下風處的彰化及雲林地區的全癌症、肺腺癌、肝癌發生率有上升趨勢，建議電廠檢查是否與電廠製程有關。



香港城市大學校長郭位今天在總統府月會演講，他表示，目前核電占世界能源13%，占40%的煤卻是各種能源中最危險的，燃煤不只造成污染，更有不低的放射性，大陸每年5000名礦工，下礦後沒能活著出來，全世界因採媒而死估計達10萬人，卻未聞有人為他們生命示威。根據NASA即將發布的論文，過去50年如世界不用核電，完全以煤、石油為主要能源，應有180萬人因此死亡，換算在台灣，應有6000人因為沒有核電去世。

郭位畢業於清大核工系，美國堪薩斯州工程博士，郭位說，他不是贊同核電，也不是反對核電，但希望大家能在理性態度下，分析環境與能源的的關係。

郭位指出，沒有一種能源對環境沒有污染，重點是應平衡發展，尋求環保、經濟扶植及能源可持續性的平衡。福島核災後，他的司機帶著輻射測量器到日本，一路測回來，結果除福島外，輻射次高的是香港，香港特首辦公室用的大理石，射線性也比台北總統府強，但根據調查，香港女性壽命世上第二長。

他說，如果農夫花100美元買十全大補藥材，宰了健康的雞燉湯，只為救活家中另一隻病雞，大家覺得好笑。媒和核能是兩種最便宜能源，水和核電是最乾淨能源，水缺乏持續性，媒是最危險的。我們要無核家園，但提供給我們最多能源的太陽，本身就是核融合的大反應爐。

他說，現在核電廠使用核燃料其實只用了其中十分之一，所以美法都願意處理核廢料，剩下九成廢料提煉鈽，目前大家研究如何把核燃料徹底燃燒乾淨。

港大學校長郭位：台棄核改煤=50年死6千人 2013/05/07 18:24 記者陳志平／台北報導



媽媽監督核電廠聯盟 – 千人大合唱

孩子的天空(Children‘s Sky) 作詞：胡如虹, 陳建寧作曲：陳建寧編曲：周菲比大風吹吹向誰草兒都枯萎大風吹吹向誰大樹也掉淚是誰的沉默是誰的冷落讓這片藍天慢慢消失了＃大風吹吹向誰魚兒游不回大風吹吹向誰都無家可歸今天的放手明天的自由還我們未來無憂的生活＊孩子的天空是誰遮住了彩虹看春天的花和秋天的楓無言孤立在風中 ◎孩子的天空我們能留下什麼大手牽小手用愛守護著我們唯一的家唯一的夢

環署最新監測

細懸浮微粒濃度斗六最高

斗六、南投細懸浮微粒濃度高，可能的污染源指向六輕

（資料照，記者陳燦坤攝） http://www.libertytimes.com.tw/2013/

new/sep29/today-life1-2.htm



核能發電

中子

鈾-235

鋇-137

氪-96

+ 193.6百萬電子伏特能量

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16000噸的黃色炸藥

核分裂連鎖反應



自然界的鈾有兩種同位素;

鈾-235 (0.72%), 鈾-238 (99.28%)

只有鈾-235 可維持連鎖核分裂反應

1941: Seaborg; 發現鈽元素 (Plutonium)

可裂物質(Fissile): U-235, Pu-239, U-233

可孕物質(Fertile): U-238, Th-232



鈾-238 + 快中子鈾-239

加瑪射線

貝他粒子半衰期23.5分

錼-239

貝他粒子半衰期2.35天

鈽-239

可孕物質

可裂物質

可裂物質鈽-239製造程序

鈾 (Uranium); Uranus (天王星)

錼 (Neptunium); Neptune (海王星)

鈽 (Plutonium): Pluto (旻王星)

60



核能的發電方式核能發電的方式與石化燃料發電的方式類似

核能電廠不等於原子彈（鈾與鈽、濃化度的差異）

Source: http://www.nrc.org

發電機

汽輪機控制棒

壓力槽

冷凝器

圍阻體



核能發電的使用頗具爭議性，反核人士對於輻射的恐懼、核電廠發生事故的可能、核武擴散、核廢料的運輸與最終處置均有疑慮

幾乎每個人都被問過：「你贊成核能、還是反對核能？」，

不論他們的答案是提倡或貶抑，都會激起劇烈的辯論；對

於這個問題，人們的態度已經變得異常極端化或情緒化，好

像只要從這個的反應，就可以看出一個人在政治及哲學上的

意識型態。

Jennifer Trainer，Michio kaku 原著(1982)，陳晴美翻譯，達流出版社

11112222222

44456678

1011

151717181920

3153

59104

0 20 40 60 80 100 120

斯洛維尼亞荷蘭

立陶宛亞美尼亞

南非羅馬尼亞巴基斯坦墨西哥

保加利亞巴西

阿根廷斯洛伐克匈牙利芬蘭瑞士

中華民國捷克

比利時西班牙瑞典中國

烏克蘭印度德國

加拿大英國南韓

俄羅斯日本法國美國

全球運轉中的核能機組共有436部

全球運轉中的核能機組

資料來源：國際原子能總署(2009年2月更新)

63

http://www.nucleartourist.com/

64

核能機組世界分佈圖

http://www.nucleartourist.com/ 65



輻射是甚麼？輻射（又稱放射線)就像光和熱一樣，都是一種能量，

而這個能量是來自於小小的原子。

不穩定的原子核為了

要回到穩定的狀態，

必須釋放出能量，這

些能量會以電磁波或

粒子的形態放射出來

，這就是輻射。



輻射是甚麼？幾個相同的元素，原子核內的質子數目一樣，但是中

子數目不同，就稱它們為這個元素的同位素。

氫元素有三種同位素，分別是氫、氘、氚。其中氚是

半衰期12.3年的放射性同位素。

Source: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Protium_deuterium_tritium.jpg

氫氘氚

//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6c/Protium_deuterium_tritium.jpg



輻射是甚麼？依能量的高低，通常將輻射區分成游離輻射和非游離

輻射。

游離輻射

能量高，能使物質發生游離現象的輻射，可區分為

• 電磁波輻射，例如：

X射線、加馬射線(γ)

• 粒子輻射，例如：

阿伐射線(α)、

貝他射線(β)、

中子、高速電子、高速質子



輻射強度會隨時間逐漸減弱

放射性同位素的輻射強度會隨時

間的增加而逐漸減弱。輻射強度

每減少一半所需要的時間稱為半

衰期。每一個放射性同位素各自

有一個固定的半衰期。例如：國

內發現的輻射鋼筋內所含鈷-60的

半衰期為5.26年。

放射性同位素的能量釋放是自動發生的反應

放射性同位素藉能量的釋放讓自己變得比較穩定，能量釋放過程中

產生游離輻射是一種自發反應，不能用物理或化學的方法去改變它。

輻射是甚麼？



低碳的核能核能發電不會排放二氧化碳或其他溫室氣體，因此屬

於低碳的能源

核能的發電效率與石化燃料發電效率相當

現有核能技術的和平應用仍面臨核能廢棄物處置

（Nuclear Waste Disposal)的問題

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/df/Susquehanna_steam_electric_station.jpg



輻射是甚麼？非游離輻射

能量低，無法使物質發生游離現象的輻射。

• 太陽光、燈光、紫外線、紅外線、微波、無線電波

、雷達波、手機訊號波均屬非游離輻射。

• 因此常見的生活用

品，包括電燈、吹

風機、吸塵器、微

波爐、手機，在使

用時都會釋放非游

離輻射。



輻射是甚麼？不同的輻射有不同的穿透能力，而輻射依能量的不同而

有不同的射線名稱。

• 阿伐射線(α)：穿透能力最弱，一張紙就可以阻擋。

• 貝他射線(β)：穿透能力稍強，但仍無法穿透鋁板。

• X或加馬(γ)射線：穿透力最強，需要適當厚度的混

凝土或鉛板才能有效地阻擋。



輻射與生活一般人於日常生活

中接受的天然與人

工輻射劑量，可參

考右圖得知。

即使在核能電廠廠

界範圍內，年劑量

值(0.015毫西弗)仍

然非常低。

Source: 財團法人核能資訊中心



輻射與生活輻射對人體的影響

資料來源：刑事雙月刊，March-April，2008年，第60頁

75

阿里山 0.098 微西弗/小時

http://www.aec.gov.tw/gammadetect.html

台北市 0.058 微西弗/小時

台灣環境背景值 (2013年 10月8日 1:10 am)


76

原子能委員會輻射偵測中心


單位：微西弗/時(μSv/h)

mSvSv

daysdayhrhrSv

.1964

365/24/11.0

http://www.hko.gov.hk/radiation/ermp/rmn/applet/ map/rmn_hourly_e.htm


http://www.hko.gov.hk/radiation/ermp/rmn/applet/map/rmn_hourly_e.htm

78

City Dose of Radiation

(uSv/h) Date of

measurement Referring Website

Tokyo 0.034 Oct. 7, 2013 http://monitoring.tokyo-

eiken.go.jp/monitoring/hourly_data.html

New York 0.094 May. 31,

2011 http://digistar.com/boston/ (*)

Paris 0.059 Oct. 1, 2013 http://www.irsn.fr/FR/Documents/france.htm

Berlin 0.063-0.085 Oct. 7, 2013 http://odlinfo.bfs.de/

London 0.089 Oct. 6, 2013 https://geoserver.jrc.ec.europa.eu/PublicEurdep

Map/ Disclaimer.aspx

Singapore 0.050 Oct. 7, 2013 http://app2.nea.gov.sg/anti-pollution-radiation-

protection/radiation-protection/overview-of-radiation-protection

Hong Kong 0.080-0.150 Oct. 7, 2013 http://www.hko.gov.hk/radiation/ermp/rmn/ap

plet/ map/rmn_hourly_e.htm

Beijing ** 0.063 Oct. 6, 2013 http://haq.mep.gov.cn/gzdt/

Taipei 0.057 Oct. 7, 2013 http://www.trmc.aec.gov.tw/utf8/eng/

Seoul 0.108 Oct. 7, 2013 http://iernet.kins.re.kr/

(*) Measuring not by US government but by a private person. (**) Unit in original data is nGy/h. The figure in this table is estimated as 1uGy/h=0.8uSv/h.

http://monitoring.tokyo-eiken.go.jp/monitoring/hourly_data.html



http://digistar.com/boston/

http://www.irsn.fr/FR/Documents/france.htm

http://odlinfo.bfs.de/

https://geoserver.jrc.ec.europa.eu/PublicEurdepMap/Disclaimer.aspx

https://geoserver.jrc.ec.europa.eu/PublicEurdepMap/Disclaimer.aspx

http://app2.nea.gov.sg/anti-pollution-radiation-protection/radiation-protection/overview-of-radiation-protection

















http://haq.mep.gov.cn/gzdt/

http://www.trmc.aec.gov.tw/utf8/eng/

http://iernet.kins.re.kr/

79

http://www.hko.gov.hk/radiation/ermp/rmn/applet/ map/rmn_hourly_e.htm

香港環境背景值 (2013年 10月8日 11:00 am)

赤鱲角機場 0.15 微西弗/小時


80

效應與劑量關係

發生機率機率效應

確定效應

低限劑量

嚴重程度

劑量

輻射劑量

額外癌症病例

III

II

I

癌症劑量曲線低輻射劑量區線性假設

81

效應與劑量關係

約250毫西弗

82

劑量比較

典型背景年劑量值：3.5 毫西弗 (85% 來自天然輻射)

典型背景劑量值 (每天)：10 微西弗

人體內鉀-40 造成的年度劑量： 390 微西弗

居住在石頭、磚頭，或混凝土的建築內一年：70 微西弗

美國法規允許之年職業劑量： 50毫西弗

美國法規之允許之民眾年劑量： 1毫西弗

睡在一個人身旁8 小時: 0.05 微西弗

吃一根香蕉: 0.1微西弗

紐約飛洛杉磯一趟：40微西弗

居住在距離核能電廠80公里範圍內1 年：0.09微西弗

居住在距離燃煤電廠80公里範圍內1 年：0.3微西弗

http://xkcd.com/radiation/

83

劑量比較使用CRT顯示器一年: 1微西弗牙齒或手部 X-光： 5微西弗胸部 X-光： 20微西弗乳房 X-光檢查：3毫西弗胸部電腦斷層掃描： 5.8毫西弗增加癌症罹患機率之最低年劑量值：100毫西弗產生輻射傷害症狀之短時間暴露劑量低限值：400毫西弗產生嚴重輻射傷害症狀(可能致命) 之短時間暴露劑量值： 2,000毫西弗產生非常嚴重輻射傷害症狀(及時治療有機會生存) 之短時間暴露劑量值：4,000 毫西弗絕對致命劑量：8,000 毫西弗緊急工作人員的劑量限值：100 毫西弗搶救生命時，緊急工作人員的劑量限值：250毫西弗

http://xkcd.com/radiation/

84

人ㄧ生中自然癌症風險約為 25%。

一年中若每天吸菸 20支，其致癌機率相當於70-

280毫西弗的劑量。

全身年劑量若低於50毫西弗，基本上被認為是相

當安全的。

流行病學調查顯示，接受低輻射劑量 (約250毫西

弗以下)者，並無任何臨床症狀，癌症的發生率

也和一般人相同。

輻射健康效應

85

原文網址: http://www.ettoday.net/news/20130309/172701.htm#ixzz2gYXkASNZ

台北輻射量比東京核災後高？蔡康永盼：全面廢核

309「藝」起反核！知名主持人蔡康永先前與小S錄製反核影片，9日也親自現身遊行，拿出日本朋友送的「核輻射計量器」表達訴求，他說：「這是我收過『最悲傷的生日禮物』。蔡表示：「該偵測儀輻射值只要超過0.04微西弗就是危險的，而在台北測得的數值比日本核災後還高。」

蔡康永上街頭反核帶「輻射計量器」(圖／記者黃子瑋攝)

86

如果你認為核能發電會排放對生物建康有影響的放射性物質而反核，那又如何面對其他發電發法對環境與人類健康的影響

人類對輻射無知的恐懼所造成的影響，可能遠超過輻射本身所帶來的傷害



龍門電廠的現況


核能廢棄物的分類核能廢棄物可依據其輻射強度及來源

區分為低階放射性廢棄物及兩種高階

用過核燃料。

低階放射性廢棄物的輻射強度較弱、

其中的放射性同位素半衰期較短，主

要來源有核電廠的汙染物及過濾用的

濾心、醫療設施產出的廢棄物、工業

廢棄物如淘汰的煙霧偵檢器等。

高階用過核燃料的來源主要是核能電

廠於每個燃料週期結束後，從爐心移

出之用過燃料匣。


Source: http://en.wikipedia.org/wiki/Spent_nuclear_fuel



用過核燃料中的放射性同位素部分放射性核種的半衰期可以長達數十萬年

Source: http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_fuel_cycle



用過核燃料的處理方式用過核燃料剛從反應器退出時，其中的放射性同位素

有很高的輻射強度及熱量，必須先貯存於廠內的用過

核燃料池中冷卻，待其放射性及熱量衰減後，再進行

後續處理。

由於用過核燃料可經再處理回收鈾與鈽等有用資源，

而僅含百分之三的高放射性廢棄物，因此是否將其視

為廢棄物而直接處置，各國有不同的選擇。

國內現行管理策略為「近程採廠內水池貯存、中程以

廠內乾式貯存、長程推動最終處置」。

用過核燃料與放置在蘭嶼的低階放射性廢棄物是完全

不同的。



用過核燃料的處理方式

NAC International

「乾式貯存」：將用過核

燃料置於金屬容器內並填

充惰性氣體後加以密封，

藉由空氣的自然對流冷卻，

外部有混凝土護箱來保護

金屬容器並降低輻射劑量。

乾式貯存因具有先天安全

特性、燃料不易腐蝕也不

會產生二次廢棄物及發生

輻射洩漏等因素，已廣為

世界各國核能電廠所採用。



用過核燃料的處理方式廠內水池貯存容量不足時，一般均以乾式貯存行之。

目前全世界營運中的用過核燃料乾式貯存設施共有123

座，分布於22個國家(美國69座、德國16座等)，乾式

貯存是目前國際間普遍採行的做法。

Connecticut Yankee



用過核燃料的處理方式乾式貯存已證明是相對簡單且具有先天安全的用過核

燃料貯存方式，正常貯存周遭輻射劑量接近天然背景，

意外時亦不可能發生大量輻射洩漏。

日本福島電廠亦有一座乾式貯存場，經地震海嘯衝擊

之後，乾式貯存場經檢查確認並無異常。福島事件證

實，相對於濕式水池貯存，乾貯系統具絕佳的安全性。

用過核燃料中尚具有大量可再利用的能量，它是資源

或廢棄物有待觀察，乾式貯存可輕易延長40年或更長

的決定時間，是目前用過核燃料最佳的處置方式。



未來的能源之星－核融合核融合（Nuclear Fusion）是人類能源的最終

解決方案，也是最友善環境的永續能源

太陽本身即是一座規模極大的核融合反應器典型的核融合反應，氘和氚經融合後釋放出氦、中子以及巨大能量

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3b/Deuterium-tritium_fusion.svg

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/df/Sun_in_X-Ray.png



能源科技發展的困境使用石化能源所造成的溫室效應與全球暖化問題正快

速地影響地球上所有生物的生存。

核分裂方式產出的核能亦存在低階放射性廢棄物貯存

的選址問題。

高階用過核燃料的減量，可以在熔鹽式反應器建置完

成後獲得有效解決。

如果目前的能源使用方式沒有任何變化，遠在核能廢

棄物數量大至影響我們生活之前，所有生物的生存即

可能因暖化問題而面臨嚴重威脅。

核融合技術還有待進一步的研究。

現階段再生能源亦存在價格、效率與穩定性的問題。



德國再生能源與電價

Source: The Energiewende – Germany’s gamble by David Buchan, June 2012,

The Oxford Institute for Energy Studies, University of Oxford

http://www.oxfordenergy.org/wpcms/wp-content/uploads/2012/06/SP-261.pdf









Source: Prof. Dr. Bruno Burger, Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE,

Freiburg, Germany, February 08, 2013. Website: www.ise.fraunhofer.de




RWE AG電力公司2010年年報

德國發展再生能源的補貼稅費，2011年每度電

收取3.5歐分，2013年每度電收取5.2歐分。



德國再生能源與電價德國電價 2006 2012

年用電度數 3591 2829

年總支出電費 769.37 EUR 790.39 EUR

每度電平均電價 8.35 NTD 10.90 NTD



台、德電價差異每度電平均電價 2006 2012 2013

德國 8.35 NTD 10.90 NTD 12.22 NTD

台灣 2.8 NTD 2.8 NTD 2.8 NTD

核電發電佔比 2004 2011 2012人均年所得

德國 28% 18% ~44,000 USD

台灣 20% 19% ~20,000 USD



德國再生能源供電的問題德國發展的再生能源中，

風力發電與太陽能發電已

逐步出現問題，這些已納

入電網的小型供電系統，

因供電品質不穩定，導致

跳電事故頻傳，。2011年

當年度德國全國出現多於

20萬次且時間超過三分鐘

的停電。



再生能源與核能的合作在再生能源的問題未獲得有效解決之前，透過

核能安全的強化與監督，核能廢棄物的妥善處

置，我們可以在台灣創造一個低碳家園，善盡

地球公民的責任。

我們可以在現階段暫時使用核能，待再生能源

技術發展成熟且供電效率提升且穩定之後，再逐

步改用再生能源。

為了人類的永續生存，我們必須從現在就開始協

助解決溫室效應與全球暖化問題。



節約能源救地球不管我們使用那一種低碳能源，真正有效的工具

是節約能源。

此外，多吃素、少吃肉，也是救地球的一種方式。



http://www.virgin.com/richard-branson/the-future-of-energy

Recently, four of the world’s leading

climate scientists released an open

letter to world environmental policy

makers urging the development and

deployment of advanced nuclear power

as a necessary measure to avert a

climate catastrophe.

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Pandora's_Promise.jpg

http://www.cnn.com/2013/11/03/world/nuclear-energy-climate-change-scientists-letter/





台灣能源供應

人均電力消耗: 10,395 度世界平均值的 3~4倍(2011年)

能源消耗為全球之1%

人口佔世界之 0.3%

土地面積為世界之 0.06%

電力消耗為全球之1.3%

超過99%的能源依賴進口

二氧化碳排放總量: 3.05 億噸 ~ 世界排名: 20 二氧化碳人均排放: 13.3 噸 ~ 世界人均 : 4.6 噸



108

繼續使用核能發電的理由

核能發電燃料體積小、重量輕，運輸貯存方便

核電廠的高建廠成本，使得核能發電燃料鈾的採購成本占總發電成本比例低（約4％），故其發電成本穩定，較不易受到國際能源價格波動的影響

核能發電與再生能源均不靠燃燒發電，故發電時都不會排放二氧化碳，可因應國際對二氧化碳排放管制，及產品會依『碳足跡』課進口稅的可能

氣候變遷已成為全球最迫切的議題，作為地球村的一員，我們有義務與責任為減少碳排放盡一份心力



風險的選擇

※使用核能發電的風險

◎微量放射性物質排放所造成的

健康效應

◎核電廠發生嚴重事故的影響

◎核電廠興建所帶來的社會對立

◎核廢料處理所帶來的社會對立

◎核能電廠會成為戰爭攻擊目標

※不使用核能發電的風險

◎能源危機再度發生時,對經濟發展

所帶來的衝擊

◎國際上決定管制二氧化碳時,

對經濟發展所帶來的衝擊

◎國際能源供需失衡時,國內能源

供應的穩定性

◎能源輸送入境遭封鎖時,國內能源

的持續供應

109

2000 年『核四再評估委員會』所用的投影片



日本能源基本計劃將把核電定位為重要能源 2014/02/20

日本能源基本計劃的政府方案2月19日判明。方案中將核電站定義為「重要基本電源」，計劃在確保安全的前提下重啟核電站。同時指出未來也將「摸清應保有的核電規模」，當前將一定程度依賴核電。雖然日本有聲音指出應該去掉「重要」的表述，不過日本政府認為應對溫室效應和確保電力穩定供應離不開核電。在與執政黨進行最終調整後，該方案將在25日的內閣會議上正式確定。爭取本年度在內閣會議上通過。去年12月政府綜合資源能源調查會基本政策分科會（會長為新日鐵住金顧問三村明夫）匯總的計劃方案反映了1萬9千條國民的建議和執政黨的意見。將「成為基礎的重要基本電源」表述的「基礎」部分刪除。和最初方案相比，該方案減少了積極活用核電的表述。由於顧及公明黨的反應，新方案指出，未來的核電活用也將「摸清必要的核電規模，確保相應的規模」。和最初方案相比有所「收斂」。另一方面，由於為抑制電費上漲、維持廢堆所需的人才和技術水平，有必要慎重摸清必須保有的核電量。因此在左右權衡後採用了上述表述。由於今後將與公明黨進行調整，所以表述可能還會出現變化。

http://zh.cn.nikkei.com/politicsaeconomy/politicsasociety/8131-20140220.html



謝謝大家！