109 高普考高考一級 電力工程 策略規劃與問題解決(依類科命題) 考古題詳解

核心觀念

本題考查核能電廠在複合式天然災害及電廠全黑（Station Blackout, SBO）下的深度防禦、事故管理與危機決策。反應器緊急停機（scram）只能停止鏈鎖反應，燃料仍會持續產生衰變熱；因此，安全停機的重點是持續移除衰變熱、維持爐心冷卻，並控制反應器、圍阻體與用過燃料池的狀態。

題目沒有要求援引特定法條，解題重點在事故處置原則與我國核能電廠的強化措施。第（二）題依命題時的制度背景，應掌握福島事故後建立的「機組斷然處置程序」及相關電源、水源、氫氣控制措施。

解題方法

可依事故惡化鏈逐層作答：

1. 先恢復電力與儀控，確認反應器、圍阻體及用過燃料池狀態。
2. 再恢復注水與熱移除，避免燃料裸露、升溫及爐心熔毀。
3. 同步控制壓力與氫氣，防止圍阻體超壓及廠房氫氣爆炸。
4. 建立備援與決策流程，讓第一線能在主要設備失效時及時採取行動。

答題時要區分「已緊急停機」與「已安全停機」：緊急停機不等於冷卻完成，若衰變熱沒有持續移除，仍會造成爐心水位下降、燃料過熱與熔毀。

（一）福島事故現場可採取的措施

1. 儘速恢復電源、儀控與通訊

外部電源喪失、固定式緊急柴油發電機失效時，應儘速調度可用的移動式發電機、電源車或其他備援電源，並優先供應必要的儀表、直流電源、控制閥、泵浦及通訊設備。即使無法立即恢復全廠供電，也應先建立能監測爐心水位、壓力、溫度、圍阻體壓力及輻射狀況的最低限度儀控能力。

若儀表失效，應以可取得的替代量測、設備狀態及保守判斷掌握機組狀況，避免因資訊不足而延誤降壓、注水或圍阻體洩壓。

2. 及早補水並維持爐心冷卻

應利用尚可運作的反應器冷卻、緊急爐心冷卻或餘熱移除系統注水；若固定系統失效，則應儘快接用消防泵、移動式泵浦、消防車或其他可用設備，從水池、消防水源、河水或海水等替代水源取水，設法將水送入反應器。

必要時應依事故程序進行反應器降壓，讓低壓注水設備具備注水條件。降壓與注水須配合進行，避免只洩壓而沒有後續水源，造成爐心水位進一步下降。當可用淡水不足且爐心安全受到威脅時，應以確保燃料受水覆蓋及減少放射性物質外釋為優先，採用海水等替代水源。

3. 維持停機狀態並移除衰變熱

緊急停機後，仍須維持反應器處於次臨界狀態，並以注水、循環冷卻或可行的替代熱移除方式，持續帶走燃料衰變熱。若正常餘熱移除系統無法使用，應設法恢復可用的冷卻路徑，並持續監測爐心水位、燃料溫度、壓力及用過燃料池水位與溫度。

反應器冷卻、圍阻體完整性及用過燃料池冷卻都需納入事故管理；只處理反應器爐心，仍可能讓其他燃料冷卻系統失效。

4. 控制反應器壓力及圍阻體壓力

當壓力超過設備或圍阻體可承受範圍時，應依程序執行反應器降壓及圍阻體洩壓，並同時確認替代注水與排氣路徑可用。圍阻體洩壓有助於降低超壓風險，但排氣操作須配合輻射監測及事故應變，不可忽略放射性物質外釋的控制。

5. 防止氫氣累積與爆炸

燃料護套高溫氧化會產生氫氣。應監測圍阻體及相關廠房的氫氣濃度，依設備設計與事故程序採取惰化、氫氣再結合或受控排氣等措施，降低氫氣在含氧空間累積的機會。對於排氣管線、閥件與廠房通風路徑，也應確認其操作狀態，避免氫氣進入建築物後積聚並遇到火源。

（二）我國因應複合式天然災害及全黑事故的措施

1. 強化外部災害防護與複合事故準備

福島事故後，我國檢視核能電廠面對地震、海嘯、淹水等天然危害的設計與防護能力，並針對廠區淹水、防海嘯、耐震、重要設備防水防火及複合式災害下的人員與設備調度進行強化。其目的在於降低災害同時破壞廠外電源、廠內電源、冷卻水源及交通通訊的風險。

核心觀念

本題考查放射性廢棄物的分類、我國現行管理流程，以及如何用策略規劃處理「技術上可行、社會上難以推動」的最終處置場選址問題。作答時要分清處理、貯存與最終處置：減容、固化是處理；水池與乾式設施是貯存；最終處置則是以多重屏障與適當地質環境，長期隔離廢棄物。

以命題當年（民國 109 年）法規為準。《放射性物料管理法施行細則》將備供最終處置的用過核子燃料及其再處理產物列為高放射性廢棄物，其餘放射性廢棄物屬低放射性廢棄物。《低放射性廢棄物最終處置設施場址設置條例》規範低放場址選定程序、禁置條件及公眾參與；《放射性物料管理法》則是放射性物料安全管理的主要法源。

解題方法

先按「來源與類別」整理現況，再用「工程、環境、法律、教育與社會信任」提出分階段方案。政策建議須同時具備安全證據、依法程序、可接受的溝通方式與明確責任，不能只寫「加強宣導」或「儘速選址」。

（一）我國各類放射性廢棄物現行處理方式（10 分）

1. 核電廠低放射性廢棄物

核電廠運轉、維護及未來除役會產生廢樹脂、廢液、濾材、受污染衣物及零組件等低放射性廢棄物。廢棄物依性質分類後，進行減容、固化或包裝，裝桶並作輻射與品質管制，再貯存在核電廠內的貯存設施。

部分民國 85 年以前產生的低放射性廢棄物曾送至蘭嶼貯存場；該場自民國 85 年 5 月起停止接收廢棄物。此處屬暫時貯存，不是最終處置。

2. 醫、農、工、研領域低放射性廢棄物

醫療院所、農業、工業及研究機構使用放射性同位素後產生的廢棄物，由產源機構分類、包裝及暫存，再依規定交由核能研究單位接收處理或貯存。其管理重點包括核種與活度辨識、廢棄物分類、減容或固化，以及安全貯存；尚未有國內最終處置場可供送交。

3. 核電廠高放射性廢棄物

核電廠用過核子燃料屬高放射性廢棄物。離開反應器後，先置於廠內用過燃料池進行濕式貯存，以冷卻並使放射性衰減；具備條件後，規劃移至廠內乾式貯存設施作中期貯存。我國尚未完成高放射性廢棄物最終處置場選址與建置，長期仍須推動最終處置。

4. 其他領域高放射性廢棄物

我國高放射性廢棄物的主要來源是核電廠用過核子燃料。醫、農、工、研領域一般產生的放射性廢棄物，多歸為低放射性廢棄物；若有符合高放定義的特殊物料，仍須依其特性另行分類、管制與貯存。

（二）最終處置場選址與建置的具體做法及原因（15 分）

1. 工程：先訂安全準則，再逐步篩選場址

建立公開、可重複檢核的場址調查與安全評估標準，調查地質穩定性、活動斷層、地震、地下水流向、地球化學條件、淹水與海嘯等因素。依法排除不適合地區，再對候選地進行地質鑽探、地下水監測及長期安全分析。

設計上採多重屏障，包括廢棄物固化體、容器、工程屏障及天然地層，並規劃監測、維護、封閉及意外應變機制。

**原因：**選址須以長期安全證據為基礎，不能只靠行政區位或土地取得便利性；多重屏障可降低單一工程或地質條件失效造成的風險。

2. 環境：納入環境影響與長期監測

核心觀念

本題考查低劑量游離輻射與癌症風險的「劑量—效應關係」假說，以及 ICRP 為輻射防護目的所採用的模型。低劑量下的癌症風險通常屬於機率效應：劑量增加，發生機率可能增加；其嚴重程度不因劑量增加而按比例加重。由於低劑量效應難以從實驗或流行病學資料中明確辨識，必須採用模型外推。

常見的三種假說如下：

1. 線性無閾值假說（LNT，Linear No-Threshold）：劑量與風險呈線性關係，沒有安全閾值；劑量越低，預估風險越小，但任何額外劑量皆視為可能增加風險。
2. 閾值假說（threshold hypothesis）：存在某一閾值；低於閾值時不致增加癌症風險，超過閾值後風險才隨劑量上升。
3. 輻射激效假說（radiation hormesis）：低劑量可能啟動細胞修復或防禦機制，產生有益效應；超過一定劑量後才轉為有害。

解題方法與假說論述

作答時先說明低劑量致癌效應缺乏足夠直接證據，再以「有害風險是否由零劑量起始、是否存在閾值、低劑量是否可能有益」作為分類線索，逐一說明三種假說，最後明確指出我國採用 ICRP 建議的 LNT 假說。

一、線性無閾值假說

此假說認為，癌症發生機率隨累積劑量近似線性增加，劑量與效應關係可表示為：

$$R(D)=R_0+\alpha D$$

其中，$D$ 為劑量，$R_0$ 為背景風險，$\alpha$ 為劑量風險係數。此模型沒有低於某值便完全無風險的閾值；若劑量減半，估計的額外風險也約減半。

ICRP 採用此模型作為低劑量輻射防護與風險估算的實務基礎。這是防護上的審慎模型，不代表已能以實驗直接證明任意微小劑量必然造成可觀察的癌症增加。

二、閾值假說

核心觀念

本題考查第四代核能系統（Generation IV, Gen IV）的發展目標與六種候選反應器系統。Gen IV 是第四代核能系統的研發方向，涵蓋反應器、能源轉換系統及相關燃料循環技術；題目所稱「數款正在發展中的新式核反應器」，是指第四代國際論壇（Generation IV International Forum, GIF）選定進一步研究與發展的六種系統。

Gen IV 的目標分為四大領域，合計八項：

1. 永續性（Sustainability）

• 有效利用燃料，促進長期能源供應。
• 減少核廢料的產生，並改善廢料管理。

2. 經濟性（Economics）

• 具備與其他能源相較的生命週期成本優勢。
• 降低財務風險，提升投資與建廠的可預測性。

3. 安全與可靠性（Safety and Reliability）

• 提高運轉安全與可靠度，降低嚴重事故發生機率及影響。
• 具備良好的安全特性，降低對廠外緊急應變的依賴。

4. 防止核武擴散與實體防護（Proliferation Resistance and Physical Protection）

• 降低核材料被轉用於核武或其他未授權用途的風險。
• 強化設施及核材料抵禦竊取、破壞等威脅的能力。

解題方法

題目分成兩個作答任務，宜先回答「為何發展」，再列出「發展哪些反應器」：

• 「主要目標」按 GIF 的四大目標領域作答，並補充各領域的具體方向，才能完整呈現 Gen IV 的政策與技術目的。