賴總統開啟第四代核能論戰，台灣 2040 年前有機會商轉嗎？
「只要確定更安全、廢料更少，政府就不排除先進核能。」總統賴清德 5 月 7 日接受《財訊》專訪時拋出這句話，為台灣能源政策投下一顆震撼彈，象徵歷經「非核家園」十餘年的路線後，國家層級首度公開點名「第四代核電」可能成為電網下一階段選項。核三廠二號機運轉執照將在 5 月 17 日走入歷史，經濟部預估屆時火力發電占比將達 84%。這組數字讓外界意識到，綠能布建與燃氣機組尚未完全到位前，先進核能討論並非紙上談兵，而是攸關電價、減碳與產業競爭力的現實抉擇。
過去數十年，核能因車諾比與福島核災而備受質疑，許多國家也在這樣的壓力下曾選擇逐步淘汰核電。然而，近年來全球對核能的態度發生顯著轉變，特別是在氣候變遷與能源安全的雙重壓力下，核能被重新定位為低碳、穩定的能源選項。這種轉變不僅來自政府政策，也受到科技巨頭與新興市場的推動。
全球暖化加劇，2024 年預測為有史最熱年，促使各國加速實現巴黎協定的 1.5°C 溫控目標。核能做為無碳排放的基載電力，與間歇性的風能與太陽能形成互補，成為實現淨零排放的關鍵。在 2023 年的 COP28 氣候峰會上，22 國（包括美國、加拿大、法國、日本）首次承諾到 2050 年將核能發電量增加三倍。2024 年 COP29 擴大承諾範圍，總計 31 國參與擴增核能發電協議。反映核能對全球能源轉型的重要性。
除了先進國家，新興市場如土耳其、肯亞、奈及利亞，也將核能視為快速成長的能源來源、同時也是改善空氣品質的手段：土耳其電力需求每年成長約 4%，雖然積極發展可再生能源，但仍不足以應對需求成長，正在建設首座核電廠，並與俄羅斯、中國、韓國商討第二與第三座電廠的計畫。
核電之所以獲得重視，還有部分原因是因為俄羅斯 2022 年入侵烏克蘭，這讓歐洲國家感受到依賴俄羅斯天然氣的風險。羅馬尼亞目前從兩座大型反應爐獲得全國五分之一的電力，並計劃與美國合作復建兩座未完工的反應爐，同時引入小型模組化反應爐（SMR）。美國拜登政府也在 COP29 期間宣布向波蘭提供 9.79 億美元貸款，用於建設三座西屋公司設計的大型核反應爐，以增強東歐的能源獨立性。
另一方面，人工智慧與資料中心的蓬勃發展大幅推升全球電力需求──根據巴克萊研究，美國資料中心目前占全國電力消耗的 3.5%，預計到 2030 年將成長至 9% 以上。科技巨頭因而轉向核能以確保穩定、無碳的電力供應。微軟與 Constellation Energy 簽署 20 年合約，投資 16 億美元重啟賓夕法尼亞州三哩島核電廠，預計 2028 年開始供電；Google 則與 Kairos Power 購買 500MW 小型模組化反應爐的電力，計劃 2030 年起上線。亞馬遜也投資 5 億美元，與 Dominion Energy 合作在維吉尼亞州開發 SMR 項目。
▲ 全球目前核能發電超過 2,500 太瓦時（TWh）。
第四代核電技術的誕生與願景
第四代核電技術是一系列由「第四代國際論壇」（Generation IV International Forum，GIF）推動的先進核反應爐設計，旨在解決傳統核能的安全性、經濟性與永續性問題。GIF 是 2001 年由先進國家共同發展的國際合作模式，現有 13 個活躍成員國，包括美國、中國、日本、加拿大、歐盟等，共同致力於開發下一代核能技術。GIF 選定六種反應爐設計做為第四代核電技術：包括氣冷快中子反應爐（Gas-cooled Fast Reactor，GFR）、鉛冷快中子反應爐（Lead-cooled Fast Reactor，LFR）、熔鹽反應爐（Molten Salt Reactor，MSR）、鈉冷快中子反應爐（Sodium-cooled Fast Reactor，SFR）、超臨界水冷反應爐（Supercritical-water-cooled Reactor，SCWR）、超高溫反應爐（Very High-Temperature Reactor，VHTR）。這些設計以提升安全性、燃料效率與廢棄物管理為目標，力求讓核能成為 21 世紀能源轉型的核心支柱。
核心設計，第四代反應爐運行溫度遠高於現有輕水爐（達 600℃~1,000℃，而傳統輕水爐僅約 330℃），因此能提供高溫熱源，可應用於工業蒸氣供給或水電解製氫，拓展應用範圍──許多系統設計為小型模組化，容量從數十兆瓦到上千兆瓦不等，甚至有設計提供 15~20 年免燃料更換的「電池式」小型反應器，適用於偏遠地區供電或海水淡化等，這些改良都帶來足以提升成本競爭力的價值，且第四代技術的被動安全設計、簡化結構理論上可降低建造與運維成本，長期成本而言可與其他綠能相抗衡。總之，GIF 評估第四代技術能在安全性、經濟性、永續性、防護性上都比現有的比二、三代技術更進一步，代表核電的「下一代形態」。
美國能源部規劃七年投入 32 億美元，注資先進反應器示範計畫（ADRP），並以兩種設計打頭陣：微軟共同創辦人比爾蓋茲支持的 TerraPower 與通用電氣合作研發的 345MW「Natrium」鈉冷快中子反應爐；以及 X-energy 的 Xe-100 高溫氣冷爐。TerraPower 在懷俄明州開始動工該原型廠，這是全球首座進入施工階段的非輕水先進核反應器。該廠同時裝設熔鹽儲能系統，可在斷續的風電與光電之間提供備載，顯示新型核電與再生能源並用的整合思維。此外還有 Kairos Power 公司正在田納西州建造「Hermes」非動力熔鹽反應爐原型，已獲美國核管委會核准建造許可，是首個取得核管會許可的美國第四代反應爐示範。Kairos 採用熔鹽冷卻與陶瓷球狀燃料，相比傳統核電更低壓運行，提高安全簡化設計。
中國第四代核能發展迅速。中國自研首座示範型高溫氣冷堆已經商業運轉，標榜全球首座商業化小型模組高溫氣冷爐的實際應用，這座山東石島灣試驗電廠採用氦氣冷卻、石墨慢化的「球床反應爐」技術，燃料粒極高溫下依然保持完整，2023 年底併網發電；同時也開工建設多座鈉冷快中子反應爐。福建霞浦 CFR-600 鈉冷快中子反應爐 2023 年中期點火達產試驗階段；官媒報導，此電廠採用俄羅斯提供的高濃縮鈾燃料，第二號機組預計 2026 年運轉。此外，中國在核燃料循環、廢料再處理方面也積極布局，今年已展開第三座演示級再處理廠的建設。歐洲各國則主要推動快中子反應爐研發和 SMR 設計，如英國的 Rolls-Royce SMR 計畫、法國的 Astrid 快中子反應爐研究，以及歐盟資助的多國研發聯盟等。值得注意的是，按照 GIF 合作架構，已有 13 國共同投入先進核能研發，2025 年更有加拿大、瑞士等國簽署新版合作協定，強化國際協作。
▲ 六種核電技術認可為四代核電。（Source：gen-4）
與現有核電技術的顯著差異
現今全球營運中核電廠多採第二代或第三代輕水反應爐（Light Water Reactor，LWR），包括壓水反應爐（Pressurized Water Reactor，PWR）與沸水反應爐（Boiling Water Reactor，BWR）。反應爐以水為冷卻劑與中子減速劑，運行溫度約 300°C，熱效率約 33%。雖然第三代安全性與效率有待改進，但仍面臨燃料利用率低、核廢棄物長期儲存與高昂建設成本等挑戰。第四代核電則從設計上針對問題改革，帶來顯著差異。
首先，第四代反應爐採用新型冷卻劑，如氦氣、液態鈉、鉛、熔鹽，藉以取代傳統的水冷系統。這些冷卻劑允許反應爐在更高溫度下運作，例如超高溫反應爐（VHTR）可達 1,000°C，超臨界水冷反應爐（SCWR）的熱效率可達 45%，高溫運行不僅提升能源轉換效率，還能應用於製氫與工業供熱，拓展核能的用途。
第四代核電發展推動新材料與數位應用。如高熵合金與高熵陶瓷因其耐輻射與高溫特性，視為下代核電硬體的理想材料。TerraPower 的 Natrium 反應爐整合多物理電腦模型與人工智慧技術，數千個感測器即時最佳化效率。還有第四代反應爐強調被動安全設計，利用自然現象如重力、對流與熱傳導來冷卻反應爐，無需外部電源或人為干預。例如，鈉冷快中子反應爐（SFR）在過熱時，燃料會自動膨脹，減緩核連鎖反應，進而降低事故風險（引自美國能源部）。這種設計大幅減少了類似福島核災的人為失誤或外部災害導致的風險。
此外，第四代燃料利用效率有突破性進展。輕水反應爐僅利用鈾-235（約占天然鈾 1%），剩餘不會分裂的鈾-238 與產生鈽成為核廢棄物。第四代快中子反應爐（如 SFR 與 LFR）則能利用鈾-238 與鈽，從相同燃料產生 100~300 倍能量，藉由燃燒現在視為核廢物的物質，實現所謂的「閉合燃料循環」（Closed Fuel Cycle），讓鈾-238 透過中子照射轉化為可裂變鈽-239，當成核燃料，顯著提高天然鈾利用效率，不僅提升資源利用率，還能減少核廢料。
第四代反應爐在廢棄物管理展現明顯優勢。傳統核廢棄物包含長壽命放射性元素，如鈽與鎇，半衰期可達數百萬年。第四代快中子反應爐可將這些元素轉化為半衰期僅數百年的同位素，大幅縮短儲存時間。此外，熔鹽反應爐（MSR）能直接燃燒核廢棄物，進一步減少廢棄物量，緩解長期儲存的壓力。
▲ 幾種四代核電的簡單差異，裝置容量有規模大小的差異，開放式代表燃料用過就棄置，封閉式則代表燃料可回收再利用。（Source：gen-4）
第四代核電的優勢與劣勢
首先，第四代反應爐安全性設計為重中之重，被動安全設計確保即使極端狀況，反應爐也能自動關閉並冷卻。中國 HTR-PM 球床設計可在失去冷卻劑時自然散熱，避免類似福島熔毀事故；且 TerraPower 快中子反應爐可利用 90% 以上鈾資源，遠超輕水反應爐的1%，並能將現有核廢棄物轉化為燃料，實現資源最大化；此外，廢棄物管理的進步是第四代技術的核心優勢，閉合燃料循環與廢棄物燃燒技術，可將放射性廢棄物的半衰期從數百萬年縮短至數百年，減輕長期儲存的負擔。
從經濟角度看，核能的長期運營成本低於化石燃料，且能源價格穩定。雖然初期建設成本高，但模組化設計與工廠化製造（如 SMR）可顯著降低成本。最後，核能的無碳特性使其成為環境友好的能源選項。衛報引述研究，假設核能與煤炭相比，1 公斤鈾能量等於 2 萬公斤煤炭，且沒有溫室氣體問題。
然而，第四代核電推廣並非毫無障礙。首先，技術成熟度是重大挑戰。多數第四代設計仍處於研發階段，商業化可能還需 10~20 年；且建設成本高昂仍是核能痛點，美國喬治亞州 Vogtle 核電廠因超支延期，總成本高達 350 億美元，遠超原預算兩倍（成本不斷升高的核電廠聽起來好耳熟）。雖然模組化設計有望降低成本，但並非所有第四代電廠的商業可行性都能驗證。
且核能的大眾接受度是長期挑戰：車諾比與福島核災的陰影，使許多民眾對核能持懷疑態度──有許多反核人士認為，核能礦物開採與潛在污染難稱之為「清潔能源」；且核廢棄物管理雖有進步，但仍未完全解決，雖然第四代技術能減少廢棄物量，美國目前仍有 9 萬噸核廢棄物儲存在 39 州百餘個地點，缺乏永久處置設施。此外，再處理技術的複雜性與成本可能限制大規模應用。
台灣部分，核能安全委員會截至 2024 年 12 月統計，台灣三座核電廠共儲存超過 2.1 萬束高放射性核廢燃料棒。這些用過核燃料棒，主要存在各核電廠用過核燃料池濕式儲存（台灣燃料棒儲存密度世界第一）。部分冷卻燃料棒會移至乾式儲存設施。台灣未有最終處置高放射性核廢料的場址。政府規劃以深層地質處置為最終處置，但場址和設施興建仍處於早期階段，包括與民眾溝通和地方政府反對等。
最後，核擴散風險是不容忽視的問題。第四代反應爐使用的鈽燃料可能轉用於核武器，需嚴格國際監管（引自 ScienceDirect）。這對台灣等地緣政治敏感地區尤為重要。
對台灣的啟示與未來展望
台灣核電歷史始於 1970 年代，核一、核二、核三廠 1978~1985 年陸續商轉，均使用第二代輕水反應爐。核四廠雖 1999 年開工，但因安全爭議與反核運動，2014 年宣布封存至今未商轉。目前核一廠、核二廠已除役，核三廠今年 5 月完成除役後，台灣成為亞洲唯一無舊型核電的國家。政府自 2016 年推動「非核家園」政策，計畫以可再生能源取代核電，但因核電除役後火力發電占八成、淨零排放目標與能源需求成長，核能議題重新浮上檯面。
引進第四代核電廠對台灣是全新挑戰，因台灣缺乏第四代核電技術基礎，需仰賴國際合作與技術轉移；且核四廠的失敗經驗證明，大眾接受度、政治共識是重大障礙。核四廠下方 S 斷層與外海 93.9 公里活動斷層，突顯台灣地震頻發的風險，是大眾對核電廠安全性最大的疑慮之一。此外，反核運動自 1987 年起持續影響政策，2013 與 2014 年反核遊行更直接促成核四封存。任何新核電計畫都需面對嚴格的地質評估、環境影響評估（EIA）與民眾溝通。
最樂觀預估，2030 年確認某技術商轉可行，至少也要 2040 年以後，第四代核電廠才有機會商轉。但以大眾接受度、地質風險評估、資金需求、政治問題等挑戰來看，可能會更晚。變數如此大，台灣大部分電力是火力發電，看來還會持續很多年。
（首圖來源：shutterstock）
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