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高考申論題 107年 [核子工程] 核能概論

第 一 題

📖 題組：
普金峯會與美國退出伊朗核協議均與兼顧防核武擴散與原子能和平用途之議題有關。請列出(一)開放式核燃料循環（open nuclear fuel cycle, ONFC）之完整供應鏈（10 分）及(二)相對於 ONFC，密閉式核燃料循環（close nuclear fuel cycle）需增加之核設施，（5 分）以及(三)說明兼顧原子能和平用途及防止核擴散之主要防護手段（Safeguards to prevent nuclear proliferation）。（10 分）
📝 此題為申論題，共 3 小題

小題 (一)

開放式核燃料循環（open nuclear fuel cycle, ONFC）之完整供應鏈

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看到「開放式核燃料循環（ONFC）」，應立即聯想到「一次性使用（Once-through）」的特徵，亦即用過核燃料不進行再處理（Reprocessing）。解題時應依據物質流動的時間軸，將供應鏈明確劃分為「前端（Front-end）」、「反應器階段（In-reactor）」及「後端（Back-end）」三大階段，並逐一寫出各步驟的物理與化學轉換過程。

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【破題】 開放式核燃料循環（ONFC）又稱「一次性燃料循環（Once-through fuel cycle）」，其核心特徵為核燃料在反應器內耗盡後，不進行化學再處理（Reprocessing）以提取鈽（Pu）與未耗盡的鈾（U），而是直接將其視為高階核廢料進行貯存與最終處置。 【論述】

小題 (二)

相對於 ONFC，密閉式核燃料循環（close nuclear fuel cycle）需增加之核設施

思路引導 VIP

看到這題，首先回想開放式（一次性）與封閉式（再處理）核燃料循環的根本差異在於「用過核子燃料（SNF）」是否進行回收再利用。因此，推導出必須增加的設施即為負責化學分離有用物質（鈾、鈽）的「再處理廠」，以及將這些物質重新製造成燃料的「MOX燃料製造廠」。

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相對於開放式核燃料循環（ONFC），密閉式核燃料循環（Closed Nuclear Fuel Cycle）旨在將用過核子燃料（Spent Nuclear Fuel）回收再利用，因此必須增加以下核心核設施：

  1. 用過核子燃料再處理廠（Spent Fuel Reprocessing Plant）： 利用化學溶劑萃取法（如 PUREX 程序），將用過核子燃料中未耗盡的鈾（U）與可分裂的鈽（Pu）從高放射性分裂產物及次要超鈾元素中分離提煉出來。

小題 (三)

說明兼顧原子能和平用途及防止核擴散之主要防護手段（Safeguards to prevent nuclear proliferation）。

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看到此題，應先聯想到國際原子能總署（IAEA）的核心角色與《不擴散核武器條約》（NPT）的法理基礎。答題架構需涵蓋「法規條約約束」、「實體與技術查核機制（即狹義的核保防 Safeguards）」以及「出口管制與技術限制」三個層次，以完整展現國際間如何透過多重屏障防堵核武擴散。

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【破題】兼顧原子能和平用途及防止核武擴散之核心機制，建立於《不擴散核武器條約》（NPT）的法理基礎上，並透過國際原子能總署（IAEA）執行的「核保防（Safeguards）」系統，形成兼具法律約束、技術查核與出口管制的深度防禦體系。 【論述】 一、國際法規與條約約束（NPT架構）

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