機率、風險、與核災(上)

徐梁月
35 min readNov 27, 2021

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對於民眾而言,總想像核災是個危害極大的人禍,也因此為有發生機率極低,才願意冒險使用核電廠,而在核四中,又因為鄰近雙北都會區,核災的影響會更大,因此對核安的把控也會有更高的要求。但到底災害多大算大,機率多小算小,而又該如何對評估的結果做出評價,本文簡單分享一些思路。

一、核災機率評估簡介

目前國內現有的核電廠都有進行安全度評估(PRA),其評估方式為利用事件樹(event tree)的方式,分析爐心熔毀/早期輻射大量外釋的可能因素,並定量出每一種天災人禍、零組件失效、人為失誤的發生機率,將各種組合下的機率相乘,即可以得到爐心熔毀/早期輻射大量外釋的機率。以「台電龍門核能發電廠壓力測試報告」為例,評估模式細分為廠內事件(19.16%)、地震(70.46%)、水災(7.59%)及火災(0.80%)四類進行評估。這邊順便要給整天吵單純地震核電廠又不會出事的人說明一下,再未加入新斷層評估前,地震就已經是壓力測試中最可能造成爐心熔毀的來源,甚至發生早期輻射大量外釋的可能性中,地震佔了97.54%,不要跟我說地震又沒差,不會淹水就好。

爐心熔毀(CDF)代表應爐因無法及時冷卻而熔化造成的損毀,如三哩島事件。而早期輻射大量外釋(LERF)則代表爐心熔毀後圍阻體破裂,引發具有放射性的物質外洩,影響人類及其他生物的健康,如福島核災。CDF不必然會導致LERF,根據NRC推算,約有19%的CDF會導致LERF

而目前台灣各核電電廠評估的爐心熔毀機率,核一到核四分別為 1.9*10^–5、2.6*10^–5、1.8*10^–5次、7.93*10^–6次/爐年。其中核四為未納入新斷層數據及福島後強化措施之評估,目前已無參考價值。

作為對應,目前美國核管會於福島核災後最新發行的Probabilistic Risk Criteria and Safety Goals,明訂核電廠的安全標準,核電廠爐心熔毀機率需小於10^-4/爐年(萬年一次),而早期輻射大量外釋機率,運轉中的核電廠需小於10^-5/爐年(十萬年一次),新建的核電廠需小於10^-6/爐年(百萬年一次)。

二、核災評估的歷史

CDF 此一用來核電廠安全的重要指標,起源於1975 年發表的 WASH-1400,也是下方這張支持核能安全的人常常引用的圖。

而當年得到的結論極其誇張,如下圖,每個個體遭遇核災的機率為五十億分之一。

而如此離譜的原因,根據「廢止核四評估報告」所言,WASH-1400估計爐心鎔毀機率約為5 ×10–6反應爐年,且經由繁複的數學模式計算後作結論說:「一個人死於核能意外的機會約等於被殞星擊斃的機會」。美國的福特基金會邀請30位專家仔細評估這個研究,發現它至少有8個缺失,其中包括人為失誤因素無法準確量化、系統複雜量化很難周全,共同原因(如地震、颱風、飛彈爆炸、火災等)失效這個因素未考量進去,且只憑少數10個意外事故作分析,因此其可信度很低。

而1979 年美國三哩島核洩漏事件時,核工界尚未建立多重系統失效的觀念,CDF 與 PRA 的評估也尚未制度化。而 1986 車諾比核事故則缺乏相當大程度的安全防範措施,也根本沒有採用近代建立的的核電廠安全評估方式。

到了1990 年,美國核能協會(NEI)訂定了「安全度評估同行審查導則」,美國機械工程師協會 (American Socity of Mechanical Engineer, ASME)也在 1998 年開始制定「安全度 評估標準程序」,美國核能管制委員會也對這些導則與程序審查並予以背書, 並要求核能電廠據以執行「安全度評估」工作,也是現代安全度評估之始。

三、現代的核災評估準確嗎?

那麼目前現代核反應爐發生爐心熔毀的機率為多高?

原子力発電に伴う事故リスク対応コストの評価方法に関する検討」提供四種計算方式,分母可以分為全球新式反應爐或僅統計日本反應爐,分子則因把福島三座爐心熔毀視作同一事故或是三個單一事件而定,而我個人傾向將福島視為三個單一事件,畢竟連鎖反應也是核災該被評估的風險,而分母選用全球反應爐。由於本統計為2015年,6年後全球約增加2000–2500爐年,所以實際事故發生頻率約為3*10^-4/爐年,比IAEA與NRC的標準高了三倍,就算扣除早期安全度測試未周延時的車諾比與三哩島,爐心熔毀發生頻率依舊是兩倍。

而更進一步單看福島核電廠。上圖為2004年時日本原子力安全保安會的「アクシデントマネジメント整備後確率論的安全評価」,其中可以發現福島一、二號爐的CDF分別為7.9*10^-7,4.9*10^-7,為極優秀的表現,甚至比現在的核一~核四廠機率都低,如此低的機率怎麼還會發生核災?

四、福島核災中的機率錯估

事實上私營公司對成本的costdown而忽視新事證,正是導致福島核災的主因。

如果時光倒回 會有多少次挽救福島核災的機會?」完整記錄了決策過程的問題,一塊塊骨牌的倒下,導致了最後的核災。

2002年7月31日,文部科學省地震調查研究推進本部,發布了從三陸沖(海域名、位於日本東北的太平洋測)到房總沖(房總半島附近海域)地震活動的長期評估報告,預測30年內發生震度Mt8.2左右的地震,可能性約在20%左右。

於是原子力安全保安院,要求東京電力計算出,面向福島第一核電廠而來的海嘯狀況。但東電回應,會用和推本長期評估報告不一樣的方式來應對,擱置了保安院的要求。

2006年9月,保安院要求東電根據新的耐震基準,實施「耐震back check」。在地震和海嘯方面進行安全性評測,並由保全院審查是否妥當。

2007年中越沖地震使東電的柏崎刈羽核電廠損傷停機,導致東電2007年底結算發生虧損。

2008年2月,東京電力開會討論有關中越沖地震的對策。會議上,原子力設備管理部的山下和彥,提出前述的這份耐震查核,預測海嘯高度為7.7公尺,而且還有可能更高,並列舉了其他7.7公尺高的海嘯對策,像是如何維持海水抽水機,其防水性如何提升等。

2008年3月,東電設計,依據推本長期評估報告,又提出一份關於海嘯的詳細計算:在核電廠南側的海嘯,將達15.7公尺高。

2008年6月10日,東電召開會議,武藤聽取了海嘯對策的說明。會議上,模擬了從地震發生,到福島第一核電廠面臨15.7公尺高海嘯的狀況,以及廠區從北側到南側所面臨的海嘯高度如何等等。武藤下達「(下次會議前)說明預測到的海嘯的具體情況」等四項指示。

於此同時,另一家電力公司日本原電,採用了推本長期評估報告。在預期會有12公尺高的海嘯的情況下,開始圍阻體的防水強化等對策工程,於2010年4月竣工,並在後來311海嘯中,保住了反應爐。

2008年7月,東電召開高層會議,瞭解耐震對策所需花費:柏崎刈羽核電廠,3264億日元。福島第一第二核電廠,1941億日元。其他32億日元。合計5237億日元。上述數字僅為耐震經費,不包括海嘯對策的預算。

最後,副社長武藤下達,改委託由電力公司出資的民間研究機關土木學會重做研究,並棄用推本長期評估報告,忽視15.7公尺高的海嘯預測。同時,東電原本計劃在福島第一核電廠4公尺高的基盤上施作的海嘯對策工程,也因此停止了。

所以事實上,福島的安全度評估數字,早就被新的研究推翻了,且是在30年內會有20%機率,發生超出安全規模的大地震與海嘯下堅持營運,其風險絕對超越冗餘值,如果用新的事證算,別說10^-5次方了,出事的機率能小餘10%都算走狗運了。

而在「福島核電廠事故調查報告書」中,除了對於海嘯風險雖有認知卻懈於防範外,還羅列了在事故之前對於地震的耐⼒就不夠,及無視國際⽔準的嚴重災難對策,惟原因眾多,不一一展開說明。

五、台灣的核災評估準確嗎?

廖英凱談核災機率的文章中,提出一些觀點,主張台灣的核災機率不會如日本那麼高,包括:

  1. 從營運品質觀點,可以主張台電的核電非計劃性能力損失因數、公 司整體信用評等遠高過日本東電,故引用日本數據不 洽當。
  2. 從地科觀點,台灣的地震與海嘯狀況較日本更為輕微,這關乎於斷層長度及斷層走向是否與海岸線平行。
  3. 從核電廠工程觀點,311大地震後,針對福島核災情境提出新因應 措施(如:斷然處置、遇震急停、海嘯牆等等),能避免福島事故重演
  4. 從法規觀點,可以主張我國核電廠的 CDF 值須低於 USNRC 法規標準 10–4次/ 爐年才能運轉,而負責營運福島一號核電廠的日本東電,並沒有遵守與評鑑這項指標。

然而在「風險管理與黑天鵝效應」一文中提到一個概念:NASA的太空探索任務須以通過可靠性驗證和風險管理來防止人為或機件設計的錯誤。一般來說,每一個任務都可區分出 3 種可能的風險:已知的已知(known known)、已知的未知、未知的未知(unknown unknown)。

除非我們全知全能,不然永遠有未知的未知,我們僅僅能得到結論:目前臺灣壓力測試的可靠度高於福島核電廠,但到底有多高,我們永遠也不知道,而這段差距在每個人的心中都不同,也造就了對評估結果不同程度的信任。

而這也是為什麼就算我擁核,我也始終堅持必須要先溝槽開挖確認S斷層性質,並在商轉前必須完成所有地質評估的理由,福島已經示範過一次忽視地質調查的結果了,我們不該再犯一次錯誤。

六、核災與其他風險的對比

那麼核災到底能不能容忍?我們必須與其他災害進行對比。

1. 翡翠水庫

在地質條件上,翡翠水庫被評價為有缺點但可行。

(圖源:水庫潰壩緊急應變措施)

在耐震程度上,翡翠水庫採的地震再現周期為10000年,而目前核電廠評估標準為三萬五千年內曾活動過 1 次, 或是五十萬年內曾經活動過 2 次以上之斷層。也因此才會有翡翠水庫耐震0.4G,核四目前卻被要求0.618~0.687G的耐震差異。

(圖源: 翡翠水庫安全檢查與監測概況)

而水壩潰壩率為0.5~1.4%,根據1983年的統計,混凝土霸佔了失事比例的15%。翡翠水庫為1987年完工。而在1983年後,還發生過46起水壩潰堤事故,其中25座水壩潰提發生在廣義中認知的先進國家(美、加、日、歐盟等),壩體類型沒有統計。

而淹水災害以台北盆地為主,文山區淹水深度可達 6 公尺以上,信義區、士林區、北投區及南港區淹水可達 3 公尺以上,退水時間從一天內到最長兩周不等。

具體財損與人命損失無統計資料,惟上述統計僅考慮水壩決堤單一事件,若配合暴雨、地震、或海嘯,可能因複合型災害而導致損失放大。

2. 山腳斷層

根據「Prehistoric earthquakes along the Shanchiao fault, Taipei Basin, northern Taiwan」, 11000 年以來,山腳斷層最少有三次古地震活動,而山腳斷層更是台北盆地形成的關鍵斷層。除此之外,山腳斷層的活動性探討上,「山腳斷層於關渡平原之淺層震測調查」則發現,於關渡一帶的淺層震測資料也顯示山腳斷層有錯動淺層沉積物,並可能具有左向滑移的活動分量,這些研究皆指示出山腳斷層是一條活動性高的斷層。

而目前台北市的現況,屋齡超過40年以上建物比例40.22%,為六都最高,更有高達70.33%的建物屋齡超過30年,多為921大地震發生前蓋的房屋。而目前雙北建築物耐震係數仍維持在0.23G(可承受5級震度)。

MyGoNews的專題報導就整理了下列資訊:

根據國家地震中心模擬的「災害顯示圖」分析,如果6級以上的地震發生在台北市,估計30–40年以上的老舊公寓會有4千棟房子倒塌,甚至部分政府機關、學校都會倒。

台大地質所教授陳文山表示,台北市屬於板塊擠壓的地方,過去30–40年來,甚至更久時間,台北市沒有發生大地震,其實有2個不好的現象,(1)台北盆地可能已經累積很大的板塊擠壓能量,隨時釋放,(2)地殼擠壓過程累積能量速度變慢,大地震週期會拉長。根據資料,台北「山腳斷層」1694年發生規模7.3強震,距離現在已經324年,6級以上大地震能量累積隨時爆發的可能性越來越高。台北市都會區若發生規模6以上的地震,絕大部分的建築物應該都無法抵擋,地震當時的地表加速度若到達0.3G以上,我相信台北市屋齡40–50年以上的老舊房子,大概都會全倒。」

而除了房屋倒塌,山腳斷層最大的問題是永久性改變地貌,如清康熙三十三年(1694)的『康熙台北湖』就可能為山腳斷層傾動之地震所造成的。而下面三篇論文則分別估算了山腳斷層強震的影響

山腳斷層再活動對於台北盆地內地形變化之探討」模擬的結果,當山腳斷層發生規模 6.5 以上的地震時,台北盆地內地形會下陷超過 1 公尺,當規模達到 7 時,下陷量超過 1 公尺的面積達 115 平方公里,地表下陷最深可超過 2.1 公尺。以河川潰堤與降雨兩者探討地形變化對台北盆地淹水的影響,發現當發生規模 7 的地震時,可能導致新莊、五股、蘆洲與關渡一帶面積約達 40 平方公里的區域有被潰堤河水淹沒的危險。

山腳斷層再活動對大台北地區地變、淹水災害 及鄰近斷層觸動之探討」根據經驗公式,山腳 斷層可能造成的最大地震接近規模 7.5,以此規模進行模擬,產生的最大沉陷量約3.25 公尺,可能的淹水區大致上相當於臺北盆地內下陷區的西半部,約 60 平方公里;金山沿海地區海水入侵約 0.8 公里,可能的淹水總面積約 2 平方公里。

山腳斷層再活動對大台北地區地形變化及相鄰斷層庫倫應力之探討」模擬結果顯示,在規模 7.5 的地震下可能造成的最大沉陷量可達 3 公尺, 在此沉陷狀況下,盆地內約有50平方公里之區域可能產生淹水危害, 金山區域沿岸有約 2 平方公里區域有海水倒灌的可能性;若將斷層長度延伸至花瓶嶼,斷層長度接近 80 公里,以此斷層長度可推得之最大地震規模 8 進行模擬,最大沉陷量更可達 5 公尺,此情況下盆地內幾乎皆有淹水之可能性,而金山區域沿岸幾乎皆已陷落至海平面之下。

綜上,山腳斷層一旦發生最大規模的地震,非但房屋七、八成會全倒,可能大半個台北都會有公尺級的地層下陷,這種規模的地層下陷,就像討論S斷層是活斷層,錯動時的影響類似:「地層一旦扭曲,結構物會損壞、管線會被拉斷,是沒辦法補強的。加速度大還可以補強,兩邊地盤扭曲變形,是沒有任何補強可做。」

所以為何我從來不擔心核一核二廠的耐震,因為核一核二廠的關鍵斷層也是山腳斷層,一旦核電廠都被震垮了,雙北早就沒救了,地層下陷、海水倒灌、房屋全倒、水壩決堤,根本不差一個輻射外洩。

談完其他災害的嚴重性,但進到討論台灣核災的嚴重性時,我想先回頭討論福島核災的影響。

六、福島核災的兩種說法

  1. 有利核能說

根據WHO 2013年的調查報告「Health risk assessment from the nuclear accident after the 2011 Great East Japan Earthquake and Tsunami based on a preliminary dose estimation」

福島第一核電站事故造成的額外輻射照射導致的人類疾病發病率的增加,在可檢測水平以下。本研究對白血病、甲狀腺癌、女性乳腺癌和所有實質固態瘤的預測癌症風險程度進行了評估,與輻射相關的癌症風險增加遠低於癌症風險的常態波動。

暴露於輻射劑量高區域之男嬰,導致白血病風險比基線風險增加最多 5% 。而女嬰的乳腺癌估計相比於基線風險增加約 4%。

迄今為止,福島第一核電站事故尚未對工人造成急性輻射效應。報告的 7 起工人死亡事件中沒有一個可歸因於輻射暴露 。大約三分之二的急救人員的罹癌風險增減在正常波動幅度內。而大約三分之一的工人甲狀腺癌罹癌機率上升20%,在年輕的工人中白血病和甲狀腺癌的風險增加28%。對於少數接受了非常高劑量的急救人員,尤其是年輕工人,甲狀腺癌風險有顯著的增加。

而根據紐約時報報導:「2015年,國際原子能機構證實,此次事件中無人因輻射患病或死亡。即使是在福島核電站的工作人員中,預計未來幾年增加的癌症病例數也極少,難以與統計學背景噪音相區分。

然而,卻有約1600人因疏散帶來的壓力死亡。醫學物理學家莫漢·多斯(Mohan Doss)博士表示:「當時政府基本上已經慌了手腳。你把患者撤離了醫院重症監護病房並轉移到高中里,總不能指望他們還能活得好好的。類似的受害者還有住在養老院的人。此外還有自殺者。可以說,是對輻射的恐懼最終造成了人們的死亡。」

大部分的放射性沉降物都已經被東風清掃到海上去了,剩下的那些在擴散作用下,單位土地上的濃度也已經降到很低。倘若那些被疏散的人員留在家裡,即使是在輻射最強的地區,他們四年受到的累積輻射暴露劑量大約也只有70毫西弗,大致相當於每年接受一次高分辨率全身掃描診斷。需要注意的是,這些核熱點地區還都是異常環境。

在不撤離的情況下,大部分居民受到的輻射應該也少得多,約為每年4毫西弗。而地球的年平均天然本底輻射就有2.4毫西弗。而多斯博士與部分研究者認為,只要低於某一特定的閾值,低劑量的輻射就是無害的,甚至還可能是有益的,稱為輻射興奮效應(radiation hormesis),即微弱的輻射反而會降低個人的風險。生命的演化本來就是在輕度的放射性環境中發生的,一些實驗室實驗和動物研究表明,低水平的輻射暴露可激發保護性抗氧化劑並刺激免疫系統,據此可以相信這對多種癌症都有預防作用。

三十年前,台灣約200棟樓房的建築鋼筋受到了放射性鈷的污染,涉及1萬名居民。多年來,他們的年平均輻射暴露劑量約為10.5毫西弗,是福島居民平均估計值的兩倍以上。但2006年的一項研究發現,與普通民眾相比,這些居民中的癌症病例反而減少了(預期為115例,實際為95例)。Johns Hopkins的科學家也進行了一項關於氡氣的研究,結果表明,生活在較高濃度的這种放射性氣體中的人肺癌的發生率相對較低。

只是,諸如此類的研究結果也一直存在着爭議。所有這些研究都受到「混雜因素」的困擾,也就是說,他們必須考慮到人群之間的某些差異。

回到福島核災,一般認為一個西弗的輻射最終會引起5%的受暴露者中發生致命性癌症。在線性無閾值模型中,輻射劑量每增加一毫西弗,就會將該風險相應提高千分之一,也就是0.005%,換句話說,每10萬人中將增加5例致命性癌症。

從福島反應堆方圓20公里範圍內疏散的人數約有20萬。按照上面的計算,規避了該地區平均16毫西弗的累積暴露輻射劑量後,可防止160人因癌症死亡,只佔疏散行動本身造成的總死亡人數的1/10。而若輻射興奮效應為真,低水平的輻射危害性低於預設,那麼這些放射性沉降物很可能根本不會引起癌症患病率的增加。也因此疏散本身的不當,反而造成更多傷亡。」

後續根據BBC報導:「2018年,日本政府宣佈一名工人在接觸輻射後死亡,並認同其家人應得到賠償。」

聯合國原子輻射效應科學委員會(UNSCEAR)發布2020年版報告:「該報告得出的結論是,福島核輻射對健康造成直接影響的可能性很小。離開核電站周邊地區避難的居民在事故發生1年後的實際輻射劑量來看,成人最大為5.5毫西弗,1歲幼兒最大為7.8毫西弗。一般認為,小於100毫西弗的輻射劑量不會對健康造成明顯傷害。

而關於核輻射與甲狀腺癌的關係,報告強調稱,包括兒童和胎兒在內,各個年齡段的甲狀腺癌發病率都不會因為受到核輻射而增加。同時解釋稱,診斷案例之所以增加,只是因為通過高精度篩查,「查明了以前沒有檢測出來的甲狀腺功能異常患病率」。」

2. 不利核能說

然而一直以來,WHO及IAEA的報導就有不同意見,另一派的學者和團體認為核災的損傷被嚴重低估。

在劉黎兒的文章中提到:「福島縣本身癌症死亡人數也增加,像是2012年因癌死亡男性多達3747人,比2008年增加160人,女性則是2008年2369人,2012年居然達2488人了。」

「地震國告別核電日台研究會」記者會則指出:至少有69人因核災自殺、44人死在逃難的路上。而撤退時的死亡與心理疾病也應是核災危害評估中的一環。

日本全國地方議員政策中心所長上原公子指出,2011年時福島有38萬位18歲以下的兒童,而經過這幾年的追蹤調查,已經發現至少有273位孩童罹患甲狀腺癌,其中有82個小孩已經因為甲狀腺癌而開刀治療 。他說,「政府對外都說這與核災沒有直接的關係,但這個數字是核災前的60倍,我們幾乎可以斷定說這是核災帶來的影響。」

而根據媽媽監督核電廠聯盟的報導:「日本醫科大學等團隊調查發現,福島縣未滿1500克的極低體重新生兒,災後增加了2~3倍。琉球大學名譽教授矢崎克馬分析,災後日本死亡率急增。日本名古屋市立大學研究發現,災後新生兒心臟異常顯著增加14.2%,應考慮核災影響。」

日本媒體Level 7的記者明石昇二郎根據日本「全國癌症登錄資料庫」,利用流行病學的「標準化罹患率比」(SIR、standardized incidence ratio),計算出福島縣在災後的2012年到2017年的胃癌發生率,全部高於全國平均,在統計意義上顯著增加。2011年核災之前,福島縣甲狀腺癌的發生率,原本比全國平均低上許多,但自2013年開始,除了2016年的女性部份之外,不論男女的甲狀腺癌發生率,全部超過全國平均。災後,日本政府針對未成年人調查過罹患甲狀腺癌的狀況,發現罹患人數是過去的數十倍以上。

而日本政府解釋為,因為大範圍的檢查,病例自然發現得多(過剩診斷)。然而,從前述的分析可知,在未檢查的成年人的部分,狀況仍然大幅惡化。

我不是公衛或醫學專家,我個人傾向實際的影響界於兩個極端之間。原本應該是科學爭論的東西變成了文字遊戲,對立的利益集團從自己的需要出發,只看那些有利於自己的數據,卻刻意忽視了其他,從而讓研究結果兩極化,不只在核災,全球暖化、生態浩劫、空汙影響、食品添加,諸多爭議領域都有這樣的傾向。

七、台灣核災的兩種說法

  1. 有利核能說

目前臺灣的核災疏散範圍,因應福島核災後,據原能會於 2011 年 10 月重新定義與公告,我國核能電廠緊急應變計畫區(EPZ) 之範圍由半徑 5 公里擴大至 8 公里,同時也考慮 8 至 16 公里範圍內的相 關民眾防護規劃。

而據「核能電廠緊急應變計畫區 民眾疏散方案規劃與模擬分析」,龍門電廠 8 公里半徑內之人口介於核 一與核三 EPZ 人口數之間,但由於道路容量較不足,基本情況之疏散時間亦高達 2 小時 43 分鐘,經TEVACS 系統及單行道改善後可降至 1 小時 7 分鐘。

而目前的主要疏散瓶頸為 EPZ 之半徑範圍由原先 5 公里擴大為 8 公里,使得依賴公用車輛疏散之人數與公用車輛數劇增,如何動員如此龐大 216 數目之車隊,雖已超過本研究範圍,需提請主管機關協調地方政府或軍方單位及早規劃處理。

而根據「龍門核電廠緊急應變計畫區評估檢討修正」,評估分析結果顯示,設計基準事故發生時,距離反應器中心半徑 4.5 公 里處的有效劑量已至少降低至 42.3 毫西弗,可符合設計基準事故所造成之七日內劑量低於 50 毫西弗之評估準則;而爐心熔損事故發生時,距離反應 器中心半徑 0.5 公里處超出 50 毫西弗或是 2 西弗之年機率分別為 8.94×10^–6 以及 6.34×10^–8,亦能符合爐心熔損事故所導致之劑量風險年機率低於 3×10^–5 以及 3×10^–6之評估準則。總結此次檢討修正結果,若疏散干預基準以 50 毫西弗來考量,龍門核電廠緊急應變計畫區為反應器中心半徑 4.5 公里之範圍。

2. 不利核能說

中興大學的莊秉潔教授得到相反的結論,亦即核四爆炸,全台淪陷。

在莊秉潔的研究中,分為緊急撤離區與永久撤離區。

在緊急撤離區部分,研究結果表明若下雨時緊急撤離區可能僅10公里,但若不下雨再加上強風,可能讓緊急撤離的範圍擴大到100公里外。

而永久撤離區(PEZ, Permanent Evacuation Zone),為以生活20年來計算,只要居住在受輻射污污染高達50毫西弗的地區20年,長期累積的輻射量將高達1000毫西弗,對人體產生重大傷害。

而以2011年3月11日後計365日的各種氣象(東北風、西南風、雨天及晴天)條件模擬推估,則全台平均有11%土地需永久撤離。

而莊秉潔主張這項論文與台電龍門核電廠緊急應變計畫區評估相異之處在於,研究團隊所採用的放射性核種的劑量是以WHO所估算的福島核事故做為基準,而台電研究則是假設福島沒有釋放出銫、鋇等物質,所以,兩者估算的結果有顯著的差異。此外,這篇研究採用最新的高斯軌跡擴散模式(Gaussian trajectory dispersion model)計算,更能真實反應出地形與輻射塵擴散的情況,與一般直線擴散的計算方式不同,因此獲得國際期刊採用。

然而莊秉潔反對台電的算法,同樣也有人反對莊秉潔的算法。清華大學工程與系統科學系碩士張文杰的文章就指出

莊秉杰是用「計算空汙的程式與方法論去計算輻射擴散」,要計算輻射擴散有其專門的程式,人體接受到輻射的途徑更有許多分別,例如從空氣中、水中和食物所接受到輻射等途徑皆有不同計算法,這部分是計算空汙程式所缺凡的。所以空汙和輻射擴散的計算方式的差異是非常巨大的。而去查越國際期刊系統,全世界除了莊教授只有另外一個澳洲學者,用此計算空汙的程式去計算核災的輻射影響,並投稿國際期刊上,但這位澳洲學者的結論是:「用此程式計算福島核災的輻射影響,跟實際所測量到的輻射擴散分佈有非常大的差異,所以此程式要拿來計算核災的輻射影響還有很大的改進空間。」

原能會前主委蔡春鴻也曾說:「莊教授使用的計算空汙的程式與方法論沒有得到全世界任何一個國家核能管制單位的認證並使用之。」而且蔡前主委主動提出要拿已經通過認證的程式與方法論其計算結果去跟莊教授的計算結果做平行驗證,卻被莊教授拒絕。

老實講誰對誰錯我也不清楚,兩位都是立場鮮明的公眾人物,都有許多爭議,我並非環境工程的專家,我唯一能確定的是第一時間人撤的走,但影響範圍有多大,又有重回多少土地,我無法判斷,所以僅呈現雙方說法,請各位自行思考。

八、燃煤電廠的災害

進入討論前,要先解釋為何優先比較標的會是燃煤發電而非燃氣發電。(當然等一下也會比較燃氣啦)

如果在缺電的情況下,核四將補上用電缺口,而依照現在不停核電廠的邏輯,可以推斷出缺電的弊害是大於核災的風險,因此我們可以暫時忍受核電存在。而如果在不缺電的情況下,核電的加入代表其他電廠會減少發電,而在此處會優先被減少的是燃煤發電;若因為國安風險而選擇減少燃氣發電,那也代表國安風險比起燃煤造成的空汙弊害更大,所以一樣只要呈現燃煤發電的空汙影響與核電風險比較,一樣可以作為其他比較的基準。

  1. 事故傷害

國際核能電廠除役成本與事故風險簡析」:

The Full Costs of Electricity Provision (OECD, 2018) 報告透過1970至2008的歷史資料與核電廠的機率安全評估 (Probabilistic Safety Assessment, PSA),針對不同發電技術所產生之嚴重事故致死率以及最大傷亡數量,提出具比較基礎的指標如下圖。核電廠每GWh的嚴重事故致死率介於10^–7~10^–6之間,第三代反應爐甚至可降低至10^–9以下,相較於OECD國家燃煤電廠每GWh的事故致死率介於10^–5~10^–4 (中國介於10^–4~10^–3)之間明顯較低;雖核電廠事故致死率相對低很多,惟一旦發生事故核電廠的最大傷亡人數可達上萬人(為機率安全評估結果,並非曾發生事故之死亡人數),而燃煤電廠發生事故的最大可能傷亡人數約在數百人之間。該份報告並提供瑞士以機率安全評估推估核能事故成本為0.01 EUR/MWh。另外,根據The World Nuclear Industry Status Report (2019),日本政府於2015年評估核能事故風險的成本為300 JPY/MWh (相當於2.5 USD/MWh)。

嚴重事故致死率與最大傷亡人數(OECD, 2018)

註1:灰色長條圖對應左軸,為各項發電技術每GWh的事故致死率。註2:黑點對應右軸,為最大傷亡人數。

燃煤電廠與核能電廠風險比較」:

以1 0 0 0百萬瓦為單位,每年1.5人死於煤炭採礦意外事件。每年4人死於採礦得到的黑肺疾病。每年0.2人死於鈾礦開採意外事件。每年0.1人死於鈾礦開採時吸入氡氣引發的肺癌。

繁荣之下的隐忧 — — 煤矿“事故周期”研究」:

根據《煤炭工業企業職工傷亡事故報告和統計規定》,煤礦安全事故分為瓦斯、頂板、運輸等8大類別。從2002–2017年的事故統計數據分析,我們發現火災/瓦斯事故每起平均死亡人數高達21/5人,在年死亡人數中頂板/瓦斯佔比為40%/30%左右。高瓦斯、瓦斯突出礦井占我國煤礦的46%,瓦斯事故發生時常引起頂板事故、透水事故、火災事故等次生事故,特別重大事故中瓦斯事故比例極高。 2007年震驚全國的山西洪洞"12?5"特別重大煤礦事故,就是低瓦斯礦井越界開採、以掘代採、通風不良導致瓦斯積聚所引發的,該事件造成 105 人死亡,18 人受傷,造成直接經濟損失達4275 萬元。

Energy-related Severe Accidents Database, ERSAD.」:

瑞士Paul Scherrer Institut (1998),探討各種發電外部成本,完成的Energy-related Severe Accidents Database, ERSAD資料庫。分析1969–1996年發生的1,943次重大能源事故,其中15,000多例與石油有關的死亡案例、8,000多例與煤有關、5,000例與水力有關。該報告結論摘要:1. 核能是風險最低的發電方式。其他傳統發電方式,風險都是核能的十到百倍以上。2. 各種發電方式中,唯一能與核能相提並論的清潔能源是水力發電,但其致命風險卻是核能的百倍。

燃煤發電的弊害分為三層:

1. 燃煤電廠排放的空汙造成健康影響

(A)總論

細懸浮微粒(PM2.5)之健康衝擊─平均餘命與健康餘命之分析」:

依據2005–2014年的數據,(一)當各濃度地區保持一樣的其他危險因子比例時,中、高濃度地區的PM2.5濃度若下降至與低濃度地區相同,中、高濃度地區男性平均餘命可分別因此增加0.751年與0.76年,健康餘命可因此增加0.936年與0.943年;中、高濃度地區女性平均餘命可分別因此增加0.665年與0.638年,健康餘命可因此增加0.565年與0.545年。(二) 當全台灣從低濃度轉為中、高濃度時,男性將分別因PM2.5損失0.373歲與0.757歲的平均餘命,以及損失0.638年與0.942年的健康餘命;女性則分別因PM2.5提高0.309歲與0.627歲的平均餘命,以及因PM2.5損失0.287年與0.536年的健康餘命。

除此之外,也可發現越靠PM2.5濃度越高的區域,通常教育程度、醫療資源、綜合所得也越低,將導致健康影響進一步擴大。

臺灣火力發電健康衝擊外部成本分析

在燃煤機組的部分,雖然超超臨界燃煤機組之排放係數低於傳統燃煤機組,但在2025年情境模擬下,其單位外部成本仍較傳統燃煤機組稍高,研判此更新之燃煤機組因座落於高人口密度縣市,各單位擴散網格人口依據推估呈現微幅增加的趨勢,造成暴露人數增加,估算出的健康衝擊增加,所呈現之健康衝擊單位外部成本因而較高。

各類機組所呈現的健康衝擊類別由高至低的排序是一致的,依序分別為下呼吸道疾病、支氣管擴張、慢性支氣管炎、心血管疾病-住院診療、呼吸系統-住院診療、充血性心臟衰竭與致癌,比較各機組所帶來之健康衝擊,以燃煤機組所造成之健康衝擊最高(214,481cases),其次為燃油機組(80,203 cases),再其次為燃氣機組(71,639 cases),燃煤機組發電量最大,所帶來的健康衝擊也最大。

火力電廠之健康與社會成本研究

結果顯示,以距離火力發電廠 5–10 公里範圍內之民眾因 SO2 濃度增加而平均增加的生命損失最高,平均每個老年人減少約 993 天之生命,其次則為 5 公里內之鄉鎮區(653 天)。

燃煤之疾:PM2.5 恐造成早死案例增加」:

綠色和平組織指出,依據臺灣 2011 年的資訊顯示,燃煤發電廠空氣污染物質排放每年會造成臺灣約 900 件早死(premature death)。如果臺灣依目前的規劃興建新的8000MW 的燃煤電廠,來自能源產業的空氣污染排將增加,包含 SO2增加 30%、NOX 增加 14%、PM2.5 增加 26%、二氧化碳增加 40%;而每年因燃煤發電廠空氣污染排放所造成的早死案例也將增加至 1,200 件。

WHO空氣質量準則」:

(B)個別地區數據

台灣雲林地區空氣品質不良時PM2.5與PM2.5–10濃度與金屬組成特徵 」:

相較於事件日前,PM2.5的As 及Pb分別增加約1.2 至 1.3倍,PM2.5- As平均濃度超過歐盟建議標準(6 ng/m3)。PM2.5–10 (粗懸浮微粒)的Fe、Al、Mn、Ti及 Co增加約1.1至2.2倍。解析其成分特徵及氣流軌跡後,發現空氣品質不良是由境外移入(東北季風夾帶大陸東北地區空氣汙染物進入台灣)及區域性汙染源排放所造成(當鋒面由北往南經過台灣北部及中部地區時,可能夾帶這些地區汙染物質影響中南部地區),且PM2.5金屬主要貢獻源為燃煤燃燒(36.5%)。

南彰化地區PM10及PM2.5金屬濃度特徵及來源解析 」:

PM2.5金屬主要污染來源依序為燃煤(34.7%)、交通相關排放(24.2%)、鋁二級冶煉(22.3%)及重油燃燒(18.8%)。對於該地區之PM2.5金屬汙染物減量,本研究建議政府部門應針對燃煤電廠及交通相關排放進行優先加嚴管制,以減少居民環境暴露並降低其可能的危害。本項研究成果刊登於2016年Science of the Total Environment期刊上。

台灣大氣中PM2.5汙染濃度和汙染源的時空分布」:

在 2012 年 9 月高雄大林發電廠將兩座燃煤火力發電廠除役後發現,高雄市的林園測站之細懸浮微粒濃度從 2012 年的 39.3 µg/m3降至 2015 年的 27.4 µg/m3降幅達 30.3 %。

風傳媒報導台中市長林佳龍6日表示,中火「直接」和「間接」產生的PM2.5不只1%,而是佔全台中市14.5%,強調中火是中部地區最大空污來源,並表示,中市府將以嚴格標準,要求中火更新發電設備。

台中人感覺「最近空氣品質好像變差了!」中市府環保局表示,今年上半年中火兩部機組撤照期間,依環保署空品測站結果,PM2.5平均值18.0微克,低於去年同期的18.7微克。今年上半年空品不良日有19天,也比去年的21天減少2天,「數字會說話」。環保局表示,中火有10部機組,每開一部機組PM2.5排放量就增加1成。

公視新聞議題中心報導在台中市29個行政區中,龍井、西屯、大肚、大雅、清水、后里、梧棲7個地區,依循成為一級致癌物最高的地區,成為台中致癌的高風險區。像龍井區的PM2.5濃度,平均排名第15位,但是一級致癌物濃度卻是最高,西屯區的PM2.5濃度排名第一,一級致癌物濃度排名第二。」

聯合報報導:「環保團體特別關注,提醒台中的PM2.5雖逐年下降,那是全區平均值,事實上台中市還是有重災區,PM2.5最高與最低的地區濃度差距高達4倍多! 一級致癌物的濃度差距則更高達6到66倍。」

自由時報報導:「研究顯示,鄰近中火、中龍及中科的8個空污防制重點行政區,其中就有7區的居民暴露致癌物風險較高,進行研究的中山醫學大學公衛系教授廖勇柏指出,8個一級致癌物包括砷、鎘、鎳、戴奧辛等,空污一級致癌物多少不定與PM2.5濃度有關,不管劑量多少,只要吸入就有風險。」

2. 燃煤發電加劇熱島效應,促使其他汙染源影響加大

臺中地區土地利用變化於熱島效應之研究」:

兩個時期皆顯示台中直轄市熱島強度之最高溫核心區主要集中於靠海的梧棲區,其次為東區、西區、南區、北區及中區;另靠海的梧棲區於 1973 年開始動工進行台中港的興建,包含商港、工業港及漁港三部分,另為配合台中港與臨海工業區興建開發,於港區西南角設置火力發電廠,以供應中部區域都市及工業所需電力。

台中市最高溫核心區與高溫聚集區主要分布在舊台中市之建成區,以及梧棲區與西北沿海地帶,此區地質為沿海砂地,且可能受到特殊氣流及火力發電廠之影響所致。

研究結果顯示,海陸風現象以及都市熱島效應皆是造成中部地區空氣品質變差的原因之一,而大里地區為案例期間台灣中部都會區的熱島中心,經由統計分析後發現,近兩年中部地區強熱島現象以及海陸風現象最為明顯的季節是在秋季,而高臭氧事件日同樣是以秋季發生頻率較高,顯示海風環流以及熱島效應會對臭氧濃度的累積造成一定程度的影響。另外,利用通風指數探討混合層高度對於臭氧濃度累積的結果顯示,當白天高臭氧污染事件發生時,通風指數確實有明顯之下降,不利於污染物之擴散。

海陸風及熱島效應對台中都會區空氣污染物之影響分析」:

而局部環流海陸風的強弱會影響都市熱島的強弱,當白天海風較旺盛時,熱島強度較不明顯,內陸地區的污染物來源大多來自於沿海地區;夜間,熱島現象較為明顯,輻合現象的氣流會減緩陸風強度,也因此影響了內陸地區空氣污染物的傳輸擴散。而夜間熱島效應所產生的輻合現象與都市地區空氣污染物濃度的增加有著密切的關係,相關研究發現空氣污染物(如 PM2.5、PM10、SO2、O3、NO2 和 CO)會引起呼吸道、心血管、氣喘、缺血性心臟病與中風等疾病,與人體的健康有密切的關係。

台中都會區位於台中盆地內,由大度台地、八卦台地以及中央山脈所圍繞,當靠近中部沿海地區的空氣污染物藉由區域環流傳輸至盆地內時不容易擴散出去,容易導致污染物濃度的累積,且根據碳監控行動組織(Carbon Monitoring for Action, CARMA)最新資訊顯示,台中擁有全世界二氧化碳排碳量位居第一的台中燃煤火力發電廠,而盆地南緣的麥寮發電廠則擁有世界第五的排碳量,因此更容易有高污染事件日之發生,其中台中縣大里地區空氣品質較其他地區為差,特別是在秋季最為明顯。因此希望藉由本研究來分析探討造成大里地區秋季高污染事件的原因。

而伴隨熱島效應所產生的氣流輻合現象,容易將都市周圍地區的空氣污染物質傳輸至熱島中心,導致熱島中心空氣品質更加的惡化。目前已有許多研究分析出都市熱島和輻合現象的關係,Sarkar et al. (1998)指出較強的都市熱島現象容易形成較明顯的輻合現象與較高的邊界層,而白天人為活動排放的廢熱會影響城市氣溫,使得接近都市地區的輻合現象強度增加。

中部地區受高壓迴流及熱帶低壓影響之天氣型態下,容易有高 O3 與都市熱島現象之情形發生,而夜間都市熱島現象所引起的氣流輻合現象加上夜間逆溫層的影響,會使得都市地區的空氣品質更加惡化(Lai and Cheng, 2010)。當台灣南部地區在冬季與秋季時受到高壓迴流之天氣型態,影響西部沿海在下風處地區容易造成高 O3 濃度污染(Lin et al., 2004)。

台中都會區,白天為北風系主導之海風以及夜晚東風系主導之陸風,此海陸風轉換對熱島強度的變化有一定的影響。另外,當夜間發生強烈的熱島現象時會減弱陸風的強度,微弱的風速將有助於熱島輻合現象的發展,使得鄰近地區所排放的污染物透過傳輸將會因此累積於台中都會區,不易擴散出去。

應用Landsat-8影像探討臺中市新社花海節對地區溫度變化之影響」:

整個溫度反演成果圖中亦有三個研究日期溫度皆明顯高於周遭地區之區域,如太帄區工廠密集區域連接周邊大里工業區一帶,以及位於臺中市西邊梧棲區臨海的臺中火力發電廠,此成果與前人(何佳薇,2011)之研究呈現相同,臺中市的高溫呈現多個核心分布,並且可以藉由比照衛星影像原圖與溫度反演成果圖可以看出地表溫度的呈現與土地利用明顯有關。

蘋果日報報導:「莊秉潔以12日大台北是全台空汚最嚴重的區域為例,由風向資料可以看出來,在濃度最高的中午,無論西北方之林口電廠或東北方的基隆協和電廠,汚染皆吹向台北盆地。也就是台北盆地之所以成為北部所有大汚染之匯,主要就是熱島效應所造的。

3. 熱島效應進一步導致空汙數據失真降低

都市熱島效應之影響及其環境意涵」:

都市地區由於風速較弱,污染物不易擴散至高度較高的儀器採 樣口,因而使得監測到的懸浮微粒濃度下降。在總懸浮微粒 (TSP) 排放量沒有減少的情 形下,測站卻有可能觀測到空氣品質改善的現象,原因就是而風速的減弱。再加上氣溫 的上升也將使得氮氧化合物與碳氫化合物等臭氧前趨汙染物在離開汽機車等排放源後有 更充裕的時間進行光化反應,導致臭氧汙染濃度更為增加。許多空氣污染與呼吸道健康 的相關研究都指出,都市地區的懸浮微粒濃度與各年齡層嚴重呼吸道疾病急診具有顯著的相關 (Hwang, Hu, and Chan, 2004) 。都市在高溫與空氣污染的綜合條件下,對於都市 人口健康有很大的負面影響。

而除了健康問題外,熱島效應將額外導致能源供給壓力增加,日照時數減少,相對濕度減少,降水型態改變,都市水患機率增加,高溫機率增加,平均風速下降,影響全球暖化之評估等,但比起健康危害都是小問題,就不一一展開討論。

九、燃氣電廠的災害

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