美國要蓋新核電廠了　但它是「進步的核」嗎？

目前全球最主流的商用核反應爐是「輕水式反應爐」，大概佔運轉中反應爐的9成以上。相對於含氘（D2O）的「重水」，它使用普通水（也就是「輕水（H2O）」），作為帶走核分裂產生的熱量的「冷卻劑」，及將快中子減速為熱中子，以維持連鎖反應的「減速劑」。

而 Natrium 使用液態鈉（Na）作為冷卻劑（液態鈉對中子的減速作用低，使反應爐裡的中子，維持在「快中子」的頻譜），這也是40多年來第一張商用非輕水式反應爐的許可。

此外，Natrium 的「新技術」，是 TerraPower 計畫，未來會再興建一套「熔鹽儲能系統」。「熔鹽儲能」是一套發展中的儲能技術，能在電力供應充裕的時段，將多餘的熱能儲存在鹽類化合物中，需要時再將熱能取出來供熱或發電。「熔鹽儲能系統」並不是首創，也不一定需要配合核能。目前在美國、西班牙、中國…等地，都有搭配太陽能的熔鹽儲能系統。

「電廠」的部分，在2024年即動土開工。此次建照是針對電廠中的核能反應爐的部分。

美國上一張核反應爐建照，是在2018年發給佛羅里達州 Turkey Point 6號機與7號機（AP1000 壓水式反應爐）。但這兩部機組至今尚未動工，主因是經濟考量：建造成本翻了三到四倍，同時太陽能價格急速下跌。同型的 AP1000 在喬治亞州 Vogtle 電廠的建造經驗也令人卻步——原本預算約140億美元、預計2016年完工，最終花了約350億美元、延至2023-2024年才商轉，承包商 Westinghouse 還在過程中破產。持有執照的佛州電力公司（FPL）在其十年規劃中表示，要先觀察 Vogtle 的施工和運轉經驗再做決定，最早服役日期已超出十年規劃範圍。

Natrium 是 TerraPower 在「行波反應爐」技術演進與商業化中的妥協。

在原始的設計裡，燃料棒固定在爐心裡不動，而正在發生核分裂反應的區域會像一道波浪（Wave）一樣，以極其緩慢的速度，從燃料棒的一端慢慢向另一端推進（Traveling）；這道「波」移動得非常慢（每年可能只推進約1公分），等到這道波從頭走到尾，可能已經過了40到60年；所以被稱為「行波」，也是它號稱可以幾十年不需停機換燃料的理論基礎。

這有些像燃燒中的線香，線香不動，火從一端慢慢地燒向另一端，不過，在工程上要冷卻一個不斷移動的反應區實在太困難，為了讓冷卻系統和燃料更換在工程上更具可行性，TerraPower 在2011年修改了設計，變成火不動，香動；把核分裂反應區（波）永遠固定在爐心中央，改為移動燃料，將外圍的新鮮貧鈾燃料逐步移入中心燃燒，燒完的廢料再移至外圍，所以又稱為「駐波反應爐（Standing Wave）」。

而 Natrium，既不是「行波」，也不是「駐波」，它完全沒有「波」；為了能快速實現商業化部署，TerraPower 選擇了採取傳統反應爐，把核燃料放進爐心，同時進行核分裂反應的方式（把線香整個丟到火爐裡燒）。

由於 Natrium 同樣採取快中子架構，會把爐心中的部分鈾238轉化為鈽239，並產生核分裂，但這不是它最主要的能量來源，它仍需要比一般反應爐濃度更高的「高品位低濃縮鈾（High-Assay Low-Enriched Uranium,HALEU）」作為運轉燃料。

這也意味著，行波反應爐原本訴求的「數十年不需換料」、「大幅減少核廢料」及「不需要濃縮鈾及再處理設施（以防止核擴散）」……以及因此帶來的安全與操作優勢，在 Natrium 上並不存在。

用過燃料棒（又稱乏燃料）從反應爐退出後，大致由三部分組成：約95%–96%是未被充分利用的鈾238（及少量殘餘的鈾235）；約1%是反應過程中由鈾238吸收中子轉化而成的鈽及其他超鈾元素；剩餘約3%–4%是核分裂產物，這些裂變產物具有高放射性，正是用過燃料棒被歸類為「高階核廢料」的主因。

行波反應爐最主要的燃料來源，其實是濃縮鈾過程中產生的副產品「貧化鈾」。天然鈾中，能直接用於核分裂的鈾235只佔不到1%，濃縮的過程就是把鈾235的比例提高，剩下的鈾238則被篩出，稱為「貧化鈾」。這些貧化鈾對傳統核電廠幾乎沒有用處，但數量龐大——光是美國就累積了約70萬噸的庫存。行波反應爐的核心訴求，就是能直接以這些貧化鈾作為燃料，將過去被視為負擔的庫存轉化為幾乎用不完的能源。

Natrium 相對於文殊等早期鈉冷快中子反應爐，強調的改進主要集中在消除鈉水反應風險和提升被動安全。

最關鍵的結構性改變是在鈉迴路與蒸汽系統之間加入熔鹽作為中介。文殊是鈉加熱水產生蒸汽，鈉水接觸風險始終存在，1995年事故就發生在二次鈉迴路。Natrium 則由鈉加熱熔鹽，再由熔鹽產生蒸汽，把鈉和水徹底隔開。配合這個設計，反應爐（核島）與發電設施（能島）被物理分離，發電端的故障不會影響反應爐安全。

反應爐本體也不同。文殊是迴路式，鈉在爐外管路中循環，管路多、洩漏風險高。Natrium 採池式設計，主要元件浸在鈉池內，減少外部管路和洩漏點。被動安全方面，控制棒在設備故障時靠重力自動下降，停電時反應爐可依靠自然循環冷卻。此外還有多部機械式冷卻泵降低喪失強制循環的機率，以及耐震隔離系統減輕地震對爐心的載荷。

不過 NRC 文件也指出，鈉鹽熱交換器中可能發生的鈉鹽反應，仍是目前最大的不確定性，需要進一步研發，NRC 並要求 TerraPower  提交年度報告追蹤進展。建造許可本身也不構成對設計的批准，許多安全問題留待營運執照階段審查。

文殊反應爐的失敗，大致有以下問題：

第一，鈉引起的重大事故：

使用液態鈉作為冷卻劑，而鈉只要接觸到空氣和水就會發生劇烈的化學反應；1995年液態鈉外洩與大火，反應爐在運轉僅幾個月後，冷卻管道中的溫度計套管因強烈震動而破裂，導致數百公斤液態鈉外洩並與空氣接觸，引發大火及充滿腐蝕性毒氣的濃煙，高溫甚至使室內鋼結構變形；2010年，停機15年後好不容易重啟，卻在更換燃料時發生重達3.3噸的「爐內中繼裝置」掉落至反應爐槽內的嚴重意外，導致反應爐再度被迫停機。

第二，管理問題：

而負責營運的「動力爐核燃料開發事業團（Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corporation,PNC）」在管理上的嚴重疏失，摧毀了公眾的信任；1995年發生鈉外洩事故時，PNC 試圖掩蓋事故規模，不僅竄改報告，還剪輯事故發生後拍攝的影片，甚至下達封口令，引發了日本社會極大的公憤。

後續接手的「日本原子能研究開發機構（Japan Atomic Energy Agency,JAEA）」居然漏掉了近10,000件設備的定期安全檢查，且有超過100份檢查紀錄被竄改造假，此外，自 2007年起就再也沒有針對鈉冷卻管線的厚度進行例行的老化評估；基於上述種種亂象，日本原子力規制委員會（Nuclear Regulation Authority,NRA）在 2013 年直指該廠的「安全文化已經惡化」，並正式下令禁止文殊反應爐重啟。

第三，經濟因素：

文殊反應爐原本的設計目的是為了實現核燃料循環的理想，但實際上卻成了吞噬資金的黑洞，該計畫總共耗費了高達 1.2 兆日圓（約 120 億美元）的巨資。隨著技術發展，液態鈉冷卻增殖反應爐在經濟效益上，根本無法與使用濃縮鈾的傳統水冷式反應爐競爭，如果要再次重啟，除了需要符合福島核災後尚未建立的快中子反應爐新安全標準，光是再運轉10年就需要額外投入6,000億日圓（約 60 億美元），完全不具備商業與經濟可行性。

第四，災難風險：

致命的地震與地質風險 2011年福島核災後，地震專家重新評估了文殊反應爐周邊的斷層。研究發現，距離反應爐僅約 250 公尺的「浦底斷層」（Urasoko fault）若與周邊的其他斷層同時連動，長度恐達 35 至 39 公里，可能引發規模 7.4 以上的強震並產生高達 5 公尺的地表位移。專家警告，這種極端情況甚至會直接取消該廠址的建設資格。