核能發電(nuclear power)歷經超過半個世紀的發展，被不少國家視為一種可在減碳、能源獨立及穩定供電等多方面發揮關鍵作用的能源選項。然而，核能爭議也從未平息：從放射性的核廢料長期處置、安全風險、輻射線影響，到面臨氣候變遷及淨零目標時，核能是否真能協助人類克服種種能源問題，始終是各國經常論辯的焦點。
根據多方資料顯示，全球目前約有三十多個國家運轉超過四百座商轉核能機組，部分國家仍計畫或正在建造新機組；但也有國家陸續關閉或停止新建核能發電廠，藉由發展其他形式之低碳能源（例如風能、太陽能、地熱等發電方式），來滿足未來用電需求。
本篇文將深入探討核能發電在技術、經濟、環境及安全面向的優缺點與最新發展動態，並討論對於核廢料處理、熱污染、減碳效益等層面的衝擊，提供讀者一個完整而詳實的參考。
核能發電原理與技術演進
核分裂的基本機制
核能發電最常見的方式，是利用「核分裂」(nuclear fission) 核反應過程釋放出的大量能量。以鈾-235為例，當其原子核吸收了一個中子後，會分裂成較小的原子核（核分裂產物），同時釋放出 2–3 顆新的中子與強大的熱量。若反應爐中有足量可分裂的燃料，並且有合適的中子減速材料（例如輕水或重水），即可維持連鎖反應並持續釋放能量。反應爐運轉時產生的高溫可將水加熱成蒸汽，推動渦輪機進而帶動發電機發電。
核能世代
核能技術的發展大致可歸納為四個世代：
- 第一代核電廠 (Gen I)：約在1950到1970年間建造的最早期反應爐，多為示範性質，目前大多已退役。
- 第二代核電廠 (Gen II)：1970年以後大規模商轉的核電廠，如壓水式反應爐（PWR）、沸水式反應爐（BWR）等，全球多數運轉中的商業機組皆屬此類。
- 第三代/第三代改良型 (Gen III / III+)：在設計上增強安全冗餘、提升耐震能力、改良冷卻系統及事故管理。若因電廠老化擬延長運轉年限，也需符合此種設計標準的安全要求。
- 第四代核能反應爐 (Gen IV)：仍在研發階段，強調更高的安全性、燃料利用效率及更少廢料產生。包含高溫氣冷爐（HTGR）、快中子爐（FBR）、熔鹽反應爐（MSR）等。
小型模組化反應爐（SMR）
SMR（Small Modular Reactor）通常指裝置容量不超過300 MW的核電反應爐，部分機型甚至更小。此類反應爐強調「模組化生產」，可以在工廠預先組裝，再運至現場完成安裝，降低建廠時間與成本，同時可更靈活配置。
SMR被視為能顯著降低重大事故風險，因其反應爐較小、餘熱也較少；一旦停機，僅靠自然對流或空氣冷卻即可避免爐心過熱。然而，SMR仍面臨規模效益的挑戰，量產性尚未達到足以明顯降低單位發電成本的程度，許多電力公司與國際原子能總署都相當關注其在未來電力系統中的應用。
核融合：理想中的「人造太陽」
核融合（nuclear fusion）以氫同位素在高溫高壓下融合為較重的原子核，並釋出巨大能量，與太陽、恆星的發光發熱機制相同。全球知名計畫如ITER（國際熱核融合實驗反應爐），集結歐美、亞洲多國共同研發，希望在未來能帶來源源不絕的核融合能源，被視為可能達到永續能源的目標。然而，現階段核融合技術仍在實驗室階段，因為穩定持續地維持高溫高壓的核融合環境相當困難，距離商業化尚有一段漫長路途。
核能發電優勢與缺點：細節解析
以下表格列出核能發電較常被討論的幾項重要優缺點，並針對每一項進行更深入的說明。
| 分析面向 | 優點 | 缺點 |
|---|---|---|
| 減碳與空污 | 不直接排放二氧化碳、有害廢氣（如硫氧化物、氮氧化物），因此可減少排放的污染物對大氣與空氣污染的影響。 | 整體生命週期仍需消耗化石燃料（礦場開採、建廠、運輸等過程），若擴增規模過大也會提升放射性風險與能量耗用。 |
| 發電穩定度 | 供電穩定且容量因數高，核反應爐可連續運轉達18個月左右 | 不易快速啟動與停止，缺乏彈性；發生故障檢修或意外停機時，影響嚴重。 |
| 燃料使用量 | 鈾燃料能量密度高，同等發電量下，所需燃料體積與重量遠小於煤、油、氣，也使燃料費用相對較低 | 鈾並非無限資源，需大量開採、提煉，且提煉過程可能有污染與放射性風險。 |
| 運轉成本 | 一旦電廠建設完成，燃料成本占比低，發電成本相對穩定 | 前期建廠投資極高，施工期長；退役費用、廢料處置費用龐大且難以準確預估。 |
| 廢料與安全 | 無空污排放可減緩部分健康與環境風險 | 輻射廢料具有長期危害，處置需深層地質隔離、長期管理；一旦事故外洩輻射，衝擊極大且復原困難。 |
| 風險與國安 | 低碳、高密度能源能部分減少對化石燃料進口的依賴 | 擴散風險存在，被誤用於核武開發的政治疑慮；戰爭衝突時，核電廠也可能成為攻擊目標。 |
以下針對各面向做更詳盡的補充：
1. 減碳與空污
核電廠在運轉過程中不直接排放二氧化碳及氮氧化物、硫氧化物等空氣污染物，若單從發電過程來看，確實能減少空污。但若將核電生命週期全盤考量，包括鈾礦開採、燃料濃縮、電廠興建、退役及核廢料長期儲存等，仍會間接排放溫室氣體和污染物。不過，就整體碳排放相比火力發電，核能在減碳上的優勢仍普遍受到承認。
然而，核能發電會把約三分之一的核分裂熱能轉換成電力，其餘的熱則需排入環境（透過海水或河水冷卻等），因此「熱污染」不容忽視。若在敏感海岸生態區，熱排水會導致珊瑚白化、海藻死亡或魚群繁殖受到衝擊，破壞當地漁業及生態。
2. 發電穩定度
核電適合作為「基載電力」，因燃料補給周期長，並可在全年維持超過90%的容量因數（運轉率），這點在供電安全及減少間歇性能源（如風能、太陽能）的波動影響上具有優勢。
不過，由於台電在反應爐啟停過程相對複雜，若電網需要快速調度或彈性供電，核電較難扮演調峰或備轉能源的角色。此外，一旦核電廠臨時因故停機或檢修，短期要尋找替補電源不易，容易造成較大範圍的供電不穩定。
3. 燃料使用量
以相同發電量來比較，核燃料的體積與重量僅是煤或石油的數十分之一乃至幾百分之一；運輸與儲存相對簡便。此外，鈾礦資源雖然仍相對充足，但並非無限。其提煉程序複雜且有潛在放射風險，人工轉化過程（濃縮、製造燃料棒）也都需耗費能量，同時產生一些帶放射性的中低階廢棄物。
4. 前期投資與後端成本
核電廠造價昂貴，通常建設時間約需8~10年以上，加上安全及環保規範日趨嚴苛，建廠預算經常大幅超支。雖然平攤到後續的燃料成本比火力電廠低，但若退役、廢料處置等花費納入，核電廠的總壽命週期成本常高於想像。國際多起核電廠拆除（除役）案例顯示，拆廠或封存的時間長且費用可高達或超過原建廠費用。
5. 廢料與安全風險
核廢料可分為低階、中階及高階三大類。低階如穿戴過的防護衣、紙板、工具等；高階則為用過的核燃料棒。高階核廢料的放射性極強且半衰期長，必須深層地質隔離數萬年甚至更久。放射性廢棄物處理方案全球至今仍無廣為落實的最佳解，很多國家目前僅做臨時濕式或乾式貯存於電廠或集中貯存設施，遲遲無法啟用長期最終處置場。
另外，核電安全是大眾擔憂的另一重點。重大事故如1979年三哩島事件、1986年車諾比核災及2011年福島事故，都顯示一旦發生爐心熔毀或爆炸，放射性物質外洩將對生命與環境造成長期而巨大的損害。而在地震多發區、人口密集的地區，更需考量地質結構與災變下的疏散難度。
6. 國安議題與核武擴散風險
核能發電需提煉鈾、處理超鈾元素（如鈽-239），也就是製作核武主要材料之一。一旦在政治或軍事上被利用，核武擴散問題令國際相當關注。除此之外，國際衝突中核電廠可能成為攻擊目標，尤其核電廠一旦遭受炸毀或供電系統中斷冷卻，容易演變成輻射災難。
核能發電對環境的影響
1. 熱污染
核電廠運轉會將大量餘熱以冷卻水方式排出。如果廠區設在生態敏感區，海灣或沿岸大型生物棲息地將承受較明顯的溫度上升。此前，部分運轉已久的核電廠也曾對附近漁業造成負面影響，使魚蝦育成率下降，珊瑚或藻類白化。
2. 輻射微量排放
在「正常運轉」狀態下，核電廠仍會排出微量的放射性氣體、液體。例如碘-131、銫-137、氚等。若廠區管理或設備維護不善，可能造成日積月累的環境輻射增量，尤其針對免疫系統尚未成熟的嬰幼兒、孕婦等敏感族群較為不利。有研究指出，某些廠區關閉後，該區嬰幼兒癌症比例下降，暗示即使「正常」釋放也可能對健康產生負面影響。
3. 核廢料長期儲存
所有高放射性核廢料若無最終處置場，必須以堅固容器封裝並維持持續監測。保存期往往長達數千年至數萬年。這對地理空間狹小、地震頻繁的人口密集地區，長遠來看極具風險和後續管理難度。
全球核能發展現況與趨勢
全球主要國家概況
- 美國：擁有全球最多座核能反應爐（約九十多座），部分機組已使用超過40年。因為延役政策較寬鬆，廠商可向監管單位申請將運轉時間延長到60～80年。政府亦推動部分小型核能與核融合研發。
- 法國：電力七成以上來自核能，向其他歐洲國家出口電力。近年因設備老化、檢修成本上升、環保聲浪與能源轉型壓力而面臨挑戰，但仍計畫維持強勢核電政策。
- 德國：2023年的4月正式關閉最後三座核電廠，完成全國廢核。然國內再生能源比例雖高，冬季若遇風能與日照不足時，電力仍需依靠鄰國法國核電和其他鄰國火力電力的輸入。
- 日本：受2011年福島核災衝擊，所有核電機組一度全數暫停。近年在穩定供電與減碳的壓力下，政府重新規劃核電佔比目標，並進行核電廠安全評估及重啟。
- 中國：在大型核電廠數量與興建計畫快速擴張，計畫持續增加多座核能機組；同時也發展新一代高溫氣冷爐、快中子爐等，期望在減碳目標與能源安全間取得平衡。
台灣核能發展與挑戰
臺灣曾於1978至1985年間陸續興建核一、核二、核三廠。過去核電最高曾達發電量的18～20%。但受2011年福島事故後的輿論及地震風險等因素衝擊，政府規劃在2025年達成「非核家園」，不再延役既有機組，核四廠未正式啟用就封存停建。
如今核一、二廠已陸續退役，核三廠也將在2025年全部停機，並以綠能取代部分核電供應。相關核廢料後端處置問題仍待解決。在地小人稠及地震頻繁的環境下，是否有合適地點興建或延役，仍存高度爭議。
核電是否能減緩氣候變遷
核能發電因運轉本身不直接排放二氧化碳，的確可減少溫室氣體。然而，若大幅度擴張核電，必須面對：
- 原料提煉、廢料處理及除役運輸等隱藏碳排放：並非完全零排。
- 鉅額投資與長期風險：核電廠從興建到商轉往往10年起跳，即使要快速擴增核電，短期也無法大幅減碳。
- 地理與安全限制：在地震多、人口密集地區建造許多大型核電廠，風險與成本皆高。
故多數觀點認為，核電可做為過渡時期減碳的一個輔助選項，而非唯一解方。這也顯示出核能的未來仍具不確定性。若要兼顧能源多樣化與安全供應，更需與再生能源、提高能源效率等搭配實施。
投資成本與電廠除役
前期建造成本
核電廠的投資主要包括廠址選擇、設計與施工、燃料採購、員工訓練及安全監管等。國際上許多核電廠皆存在工程延宕與預算超支的現象。由於安全標準日益嚴格，施工人力、材料也不斷上漲，導致最終造價往往高於初始預估。
廠除役與封存
一座核電廠理論上設計壽命約30～40年，實際平均壽命更短。一旦停運，就進入「除役」階段。主要方法分兩種：
- 封存擱置：先將反應爐密封，隔離數十年後，再行拆除。
- 立即拆解：直接進行拆除工作，把爐心區含放射性的結構物一一切割、分裝、移除。
拆解過程同樣需要專門的輻射防護與後續廢棄物儲存場所，因此費用往往驚人，甚至超過建廠時的資金。有些國家因財政與政治因素而延後拆廠，僅做長期封存。
小型模組核電廠的發展契機
為回應大型核電廠風險過高、彈性不足與過度集中的問題，一些企業與科學家積極推動「小型模組的核能電廠」（SMR）。SMR的優勢包括：
- 安全性提升：堆芯規模小、餘熱少，能以自然循環冷卻，即使停電亦不易發生熔毀。
- 施工週期縮短：模組化生產可降低現場施工複雜度及人為出錯率。
- 分散式佈局：可在不同地區興建多座小型廠，不必集中在同一地點，減少災變或停機的供電衝擊。
然而，要使SMR經濟競爭力足以追上大型核電廠，需透過批量化生產及標準化設計。目前全球也有多個SMR核電項目在研發或等待審批階段，包括美國NuScale、中國高溫氣冷堆及俄羅斯漂浮式核電廠等。它們是否能真正批量商轉，仍要看未來市場、政策、監管面是否配合。
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常見問題（Q&A）
Q1：核能發電真的「零排放」嗎？
A1：核能在反應爐發電過程中，幾乎不會直接產生二氧化碳或空氣污染物。然而，核電廠的完整生命週期包含：礦場開採、燃料濃縮製程、廠房興建、除役拆解及核廢料長期管理等步驟，均會間接消耗大量化石燃料、排放溫室氣體。因此核能並非真正「零排放」，只是相對於燃煤、燃油等傳統火力電廠，其碳足跡較低。
Q2：核能發電是再生能源嗎？
A2：再生能源指的是透過自然循環不斷再生的能源，如風能、太陽能、地熱、生質能等。核能則依靠鈾或鈽等可分裂材料進行反應，而這些礦物的蘊藏量並非無限，因此核能不被歸類為再生能源；但近年因為減碳的需求，部分組織或國家將核能視作「低碳能源」，這是另一種分類方式。
Q3：核廢料真的要監管到數萬年嗎？
A3：高階核廢料的半衰期可能達數萬年，如鈽-239約2.4萬年才衰減一半。若要使放射性危害達到相對安全水準，可能需要超過十萬年之久。因此它必須深層地質隔離，且長期監測。現今幾乎沒有任何一個國家落實真正的最終處置場，目前多數採臨時乾式或濕式貯存。
Q4：若要迅速減少碳排放，為什麼不用大幅發展核電？
A4：大規模擴充核電除需經過冗長的建廠時間與龐大投資，也得審慎面對地質安全、廢料處置、輻射風險等問題。此外，短時間內要大興土木可能造成財務與資源壓力；加上近年來再生能源價格快速下降，在許多地區已具備經濟競爭力，因此核能雖能減碳，但並非所有國家都願意選擇此一方案做為減碳主力。
Q5：小型模組反應爐(SMR)能解決大多數核能問題嗎？
A5：SMR的焦點在於「本質安全」與「分散化發電」，反應爐規模小、所需冷卻量與可能的餘熱較低，降低重大事故發生率，同時透過模組化、大量生產可有機會降低單位成本。然而，高放射性廢料依舊存在；此外，尚需國際間監管法規配合，以及市場的大量需求來促進規模經濟，才能看出它是否能實際取代或補足大型核電廠的供電角色。
總結
核能發電作為人類在二十世紀中葉以來的重大能源技術，一方面確實具備低碳排放、高能量密度及穩定供電的優勢；另一方面，其高昂建廠與除役成本、難以徹底解決的高放射性廢料問題，以及重大事故風險，始終為大眾關切的核心。
面對全球氣候變遷與能源轉型壓力，核能是否該被繼續擴張，各國態度兩極。像法國等國在大力維持核電；德國等國選擇全數關廠；美國正延役老舊機組、同時研發新型SMR；中國及部分亞洲國家積極擴充。台灣本身則因地震風險高、地狹人稠、核廢料儲存困難等因素，逐步走向「廢核」或「不延役」的路線。
倘若要避免高碳排放、維持穩定供電，核電仍可能是各國評估的「選項之一」，但絕非毫無取代的「唯一解」。同時發展再生能源、強化電網韌性、提升能源使用效率，才能在環境永續與經濟成長間取得平衡。社會大眾也須理性評估核能發電的整體風險與收益，審慎思考如何在有限的土地與資源下發展真正可持續的能源政策。
