綠色技術－核廢料發電

為了滿足將來對於能源的龐大需求，2000 年一月。在美國能源部提倡下，包括英、日、韓在內等十國核能專家組成「第四代核電國際論壇」，研發新一代的核能發電技術。十國專家開會達成共識，歸納出六種先進的核能反應系統做為下一代核能發展的主力，稱做第四代核能反應系統，包括:

1. 極高溫氣冷式反應系統(Very-High-Temperature Gas-Cooled Reactor System)
2. 鉛冷卻快速反應爐系統(Lead-Cooled Fast Reactor System)
3. 氣體冷卻快速反應爐系統(Gas-Cooled Fast Reactor System)
4. 超臨界水冷卻反應爐系統(supercritical-Water-Cooled Reactor System)
5. 鎔鹽反應爐系統 ( Molten Salt Reactor System)
6. 鈉冷卻快速反應爐系統(Sodium-Cooled Fast Reactor System)

目前各種第四代核反應爐設計理念中，最可能在近期內達成目標者，當屬極高溫氣冷式反應爐(Very-High-Temperature Gas-Cooled Reactor System, VHTGR)，且其產氫之效益有助於能源危機的紓解。第四代先進核能系統在目前階段向所有技術開放。但專家們公認，以南非正在發展的球床式超高溫氣冷堆項目是最有希望滿足第四代核能系統要求的技術之一。

極高溫氣冷式反應器是用石墨做緩和劑，氦氣做冷卻劑。其增加了反應的安全及效率。反應堆的核燃料密度比一般的反應堆低，就算是失去冷卻，亦不會出現核芯溶解。反應堆使用氦氣做為冷卻劑，在高溫下直接推動渦輪引擎，由於不需經過二次熱交換，系統的熱效率能夠得到提升。此外，反應堆的運作溫度比起傳統核反應堆的溫度高，發電的效率也比傳統的核能電廠來的高，可達40%~47%。其另一優點是可利用反應過程中產生的熱量來產生氫氣，而且此種產氫過程並不會產生會使地球暖化的CO2等溫室氣體。

極高溫氣冷式核反應爐所需使用之材料，尤其是在爐心內部的結構材料，不僅面臨極高溫度(～
1000℃)，而且同時具有高能量及高通量快中子的輻射損傷效應。在長期使用(四十年設計壽命)下其材料性質變化與其微結構之關係密切，尤其在高輻射損傷環境下，石墨會產生能量累積的情形（因材料內部微結構產生缺陷，累積缺陷能），當出現意外事件時，有可能因高溫回火產生大量能量釋出的情形，此時極易因瞬間產生高溫使得石墨材料熔化或氣化，進而造成意外事件會亦發不可預測，對於反應爐安全性形成嚴重挑戰。

鈉冷卻反應堆

鈉冷卻反應堆依附於一個全新的裂變概念：即用核燃料集中撞擊鈾原子和中子。這將產生比當前熱反應堆多近百倍的能量，並且只需要使用燃料潛在能量的1%就可以了。鈉冷卻反應堆還可以燃燒其他反應堆的核能棒，消耗鈾濃縮過程中剩下的鈾，減輕核廢料產生的問題。

美國原子能工業專家組的科學家估計，鈉冷卻反應堆產生的能量足以滿足美國人本世紀的需要。 二次燃燒核能棒還能減短放射物質衰減的時間；反應完成後的廢料會在一百多年後就消失，而並非幾百年。

不幸的是，鈉冷卻反應堆中用於傳送內核熱量的鈉叫人憂喜參半。不像水，液態鈉只是一種理想化的冷卻劑，它並不能阻止快中子的運動。雖然在正常的大氣壓力下運行，它也能提高安全性。但是液態鈉不能傳熱，這使得它很難對反應堆運行時的熱量傳輸進行監控。

為了彌補這個缺陷，INL的研究人員正在研製一個電腦模擬器，用來模擬液態鈉在快速反應堆中的運行情況。因為反應堆有燃燒廢料的能力，一個改良的鈉冷卻反應堆最終能夠減輕廢料帶來的問題。然而即使是在最佳狀況下，二次使用的燃料仍舊會產生足以影響幾個世紀的放射性危害。 核工業還將不得不繼續面對人們對反應堆的極度恐懼。

Bill Gates 的旅波反應堆

旅波反應堆(traveling-wave reactor)則採用核轉變方式（Nuclear transmutation）把劣質鈾，核廢料等等來作燃料，利用液態鈉作為冷卻劑。由於核燃料不需要特別加工，成本也減輕。美國估計有大約７０萬噸核廢料，為旅波反應堆提供源源不絕的燃料，而旅波反應堆也能夠解決核廢料問題。

參考

http://en.wikipedia.org/wiki/Sodium-cooled_fast_reactor

http://www.esquire.com/features/best-and-brightest-2009/nuclear-waste-disposal-1209-3