台灣核電廠發生爐心熔毀核災機率高達24%

高成炎(台大資訊系教授)
二十年前我們發現爐心熔毀核災發生機率很高
台灣核電廠發生1979年美國三哩島核災或1986年前蘇聯車諾堡式核災的機率有多大。筆者在二十年前，即1993年發表於當年6月份的《台灣評論》並收錄在1994年台灣環境保護聯盟出版的《核電夢魘》一書中的文章：《莫讓台灣成為第二個車諾堡─台灣核電廠第七級核災變機率評估》一文中曾經加以推算過。這篇文章刊出至今二十年，其中的論證及所得的結論，至今未曾看到台電公司或其他擁核學者提出任何反駁，相信其以累積機率為基礎的方法論及論證結果是經得起科學的檢驗的。全文請見本人2012年3月編著的「福島核災啟示錄」的附錄 p286 – 290 頁。茲將該文的結果及大要陳述如下。我先將原文的 [表一] 核電廠發生爐心熔毀的累積機率也列於下方：
[表一] 核電廠發生爐心熔毀之累積機率 (福島核災發生前，於1993年估計)

公式：累積出事率 = 1 – (1 – 年出事率)^累積年數
*假設核電廠壽命為30年並且核四計畫未撤銷，則未來30年內總爐年數約為180。
表一的學理依據是 “累積出事率 = 1 – (1 – 年出事率) ^ 累積年數” (註 ^ 表示次方數)。累積爐年數以180爐年計算是1993年時，台電公司及原委會都說核電廠的使用壽命是三十年，故核一核二核三共六個機組剩下約120爐年，核四兩個機組共60爐年，台灣整體而言就還有180爐年。
現在我們發現爐心熔毀核災發生機率比二十年前估計得更高
我們引用1991年12月份經濟部長蕭萬長所請來的「國際專家顧問小組」替經濟部所做的〈台電核能電廠評估報告〉中的兩個數據：(1)台電1993年的營運目標中，爐心熔毀機率是每年每個反應爐十萬分之五。(2)若加上地震、颱風等外部因素，爐心熔毀的機率為十萬分之十四 (為簡化起見，我們估計時採用十萬分之十五，此改變不影響估計效力)，我們假設台灣其他核電廠也是一樣 (表一中之“1993年台電目標)。另外，筆者自己於1993年對爐心熔毀發生率的評估是至少2000爐年發生一次，即萬分之五的機率。這是因為三哩島事件是發生在人類有反應爐運轉後之1700爐年之內，車諾堡事件是發生在累積3600爐年之內。這個兩千分之一的估計值是加上人為疏失後，核電廠發生熔爐的機率是每個爐年萬分之五。而台灣目前六個爐，過一年就是六爐年，若核四在核一除役之前運轉，過一年就是八爐年。依照上面之假設及表一所列出的累積機率，台灣發生車諾堡或三哩島式爐心熔毀的機率是百分之二點六至百分之八點六。若如台電目前所執行政策，將核電廠壽命由原先30年延長至40年，台灣就有260爐年，加上人為疏失及颱風地震等因素，發生熔爐的機率會超過12%，這是何等可怕!
每年每個反應爐發生核災機率比大樂透中獎機率高1000倍
在日本福島核災之後，我們體檢台灣的核電風險應該要有新的觀點。除了機率及累積機率之外，我們更應該加上條件機率及期望值的概念。我們先以日常生活中常見的中獎率、全民瘋刮刮樂/樂透彩券及死亡率的事件來做解釋。現今的公益彩券塑造出國人中獎致富的夢想，但想要靠彩券致富（中頭獎）簡直比登天還難，常常聽到的一句話：『要中頭獎比被雷打到還難』，以大樂透的中獎機率為例，中頭獎的機率為 1/13,983,816 (即小於一千萬分之一，只有台灣任何一個核電廠當年度發生爐心熔毀機率的千分之一機率，國際專家顧問小組所算出的台灣核電廠每個爐每年發生爐心熔毀的機率為 1.4/10,000)，但是由於獎金動輒好幾億元，使得中獎期望值相當高，因此國人仍趨之若鶩的購買甚至包牌。
熔爐發生率和國人的癌症每人死亡率相近
目前國人的平均死亡率約為0.66 %（2012年）， 但以2010年的癌症資料為基準做計算，當年度國人死亡人數共 144,709 人，因為惡性腫瘤過世者共 41,046 人，因此罹癌者的死亡率比正常人之死亡率高出 16 倍，難怪國人會聞癌色變。但仔細分析，我們可以看到十大癌症的死亡率（表二），也就是說每人的死亡率，除常見的肺癌、肝癌、結腸直腸癌外，皆低於熔爐發生率，乳癌則是接近。國人都對於癌症的發生充滿戒慎恐懼的心態。但卻低估了核電的風險，若導入期望值的概念來說明，癌症發生可能會造成個人生命的損失及一個家庭的破碎，但若是核電廠發生熔爐事件，造成大量輻射外洩甚至爆炸，所波及的就不只是一個個人與家庭，而是整個城市、台灣數千萬人的性命了，因此，因核電廠熔爐而死亡或罹癌，或全台灣全毀的期望值更是大到令人不可忽視！
[表二] 國人十大癌症每十萬人口死亡率

資料來源: 摘自行政院衛生署統計室公布資料
因地理環境類似，台灣核災機率估計方式應該參考日本
福島核災之主因是大地震之後再加上大海嘯。在這事件中我們得知：(1) GE設計的沸水式反應爐，運轉中若全廠停電會發生氣爆，圍阻體整個被炸開，結果是與俄國製造的反應爐一樣，無圍阻體遮蔽大量輻射外洩。(2) 運轉中的反應爐會爐心熔毀甚至熔穿，且受害狀況不易發覺。(3) 停機檢修中的反應爐因使用過燃料池設計錯誤，會因為冷卻水無法正常循環而過熱蒸發掉，燃料棒暴露於空氣中不只會大量輻射外洩且有燃料棒爆炸危機。也就是說停機檢修中的反應爐不見得比運轉中的安全，甚至威脅的距離更達 200 公里以上。因此，美國航空母艦要撤到320公里外海，而240公里外的東京，美國也要進行撤僑，以保障美僑的安全。
就如同得到癌症病人的死亡率與全民的平均死亡率是不一樣的，以台灣為例，得肺癌或肝癌的病人的死亡率更是全民平均死亡率的16倍。那麼，全世界平均核電廠出事率與地震帶上的核電廠的出事率顯然是不同的。而台灣與日本同樣處在西太平洋地震帶上，地質條件類似，而且日本有自己的核電工業，日本核電工程師的素質，也比台電的核電工程師素質高，故以日本核電廠的出事率，包括爐心熔毀的機率，來做為台灣核電廠的出事率是一個保守的估計值。相信是不應該會有人反對的合理但稍被低估的估計值。更何況海嘯潛勢區包括核一、二、三廠 (如圖一)，150年發生週期，曾發生在1867年，推估約8.5級的琉球海溝錯動所引發的大地震、大海嘯可能在最近幾年內會再發生。
日本核電廠出事機率估計方式
迄今日本出過三次大事件，(1) 1995年3月12日的文殊快速滋生反應爐，因液態鈉外洩引發火災，核反應爐使文殊核反應爐廢爐至今 (中間曾修復，但短時期運轉後又因另外意外事件停機)。(2) 2007年7月16日，日本新瀉縣發生 6.8 級地震而使世界最大的柏崎刈羽核電廠七個機組全部停機，其中有兩個機組是與台灣核四同款的 APWR，直到2011年3月只有3個機組恢復運轉。311福島核災後1年內整個柏崎刈羽電廠七個機組全部停機至今。(3) 2011年3月11日，日本宮城縣外海發生芮氏8.9 級大地震後之福島核災，福島一廠六座機組中，運轉中之核一ヽ二ヽ三全部氫氣爆且爐心熔毀。停機檢修中的四號機組燃料棒冷卻池失掉冷卻水造成大量輻射外洩，致使整個福島第一核電廠搶修工作困難重重，且差一點就發生 “東日本全毀” (菅直人首相用語) 的核燃料棒爆炸案。另外災區中的女川核電廠及福島第二廠亦嚴重受損，“救災指揮所” (如圖二) 本身變成受災待救者。我們若簡化來看，全日本在311福島核災之前有54座核電機組。三座熔爐，一座燃料池輻射外洩，故其機率各為 3/54 及 1/54，即約 6% 及 2%，而日本平均核電廠的使用年齡約25年，故以爐年為單位來計算，則為 25/10,000 及 8/10,000，也就是說熔爐的機率比世界平均高5倍，而燃料池輻射外洩的機率，也比原估之熔爐機率 5/10,000 高 1.6 倍，故若以180爐年計算，則台灣發生爐心熔毀的機率為 ( 1 – ( 1 – 25/10,000)^ 180) = 36.27 %，發生福島式燃料棒循環水故障而大量輻射外洩的機率為 ( 1 – ( 1 – 8/10,000)^ 180) = 13.42 %。若以核電廠運轉 40年 (260爐年) 來算，則分別為 47.83 % 及 18.78 %。若從2013年算起，則尚有112爐年，為 24.44 % 及 8.5 %。核三非GE所建是壓水式，核四廠燃料池的設計已經改進，無 GE 原先 BWR 機組的狀況，則核四的80爐年及核三的80爐年扣除後剩下100爐年，則台灣發生福島式燃料池輻射外洩的機率為 ( 1 – ( 1 – 8/10,000)^ 100) ≒ 0.06，即6 % (詳見表三)。
[表三] 核電廠發生爐心熔毀之累積機率 (福島核災發生後，於2013年估計)

公式：累積出事率 = 1 – (1 – 年出事率)^累積年數
總結而言，以福島核災的經驗來評估，台灣從今天算起發生爐心熔毀的機率是 24.4 %，而發生福島式燃料池循環水故障而大量輻射外洩，可能會“北台灣全毀” 要疏散 100 公里以上的機率為 6 % 以上。

圖一 台灣海嘯潛勢區

圖二 日本宮城縣女川原子力保安檢察官事務所
搶救罹患核癌的母親 – 台灣
世界衛生組織（WHO） 針對福島核災的報告指出，災後核電廠半徑20公里內的新生嬰兒，由於放射碘最易集中影響甲狀腺，因此罹患甲狀腺癌的機率較其他地區高出70 %，由此可知，一旦發生核災事故，人體細胞與生理系統所受到的損害是相當嚴重的，造成癌症的發生機率遠大於一般人的發生率。
目前國人的平均死亡率約為0.66 %（2012年），而根據衛生署統計國人近2,300萬人口中，癌症發生人數為87,189人（2009年），癌症發生率約為0.379 %，以當年國人平均壽命約77歲計算，則每人一生中罹患癌症的機率高達29 % ，也就是每三人有一人會罹患癌症。
然而，以福島核災的經驗評估，台灣發生爐心熔毀的機率是 36%，即使從今天算起，爐心熔毀的機率也還有 24.4 %。發生燃料池循環水故障，引發大量輻射外洩，造成核災導致『北台灣全毀』的機率為 6 % 以上。若以運轉的核電廠比擬為已經罹患癌症的病人，那麼爐心熔毀的核災機率便代表著轉成惡性癌症的機率，既然爐心熔毀機率高達近1/4（即一般國人所稱每四個人有一人會轉成惡性癌症），『北台灣全毀』的機率代表無可救藥的死亡機率，所以應該要做的是盡力避免核四運轉、盡快切除長期患有核癌的核一二三廠。目前，核四續建與否的議題吵的沸沸揚揚，所以要用預防勝於治療的觀點，而非發病後之後續治療。繼續興建及使用核能電廠，等同於促使北台灣每人都罹患癌症。台灣現在停止興建核四，核一二三盡早除役，才是避免『北台灣全毀』甚至『全台灣全毀』的唯一方法。