反思
珍惜資源、生活節能、永續發展 (環境友善、外部成本)、國際行動
核反應爐（Nuclear Reactor）─冷卻 （Cooling）和反應率控制 (Reactivity control)
核反應爐（Nuclear Reactor）─冷卻 （Cooling）和反應率控制 (Reactivity control)
大葉大學機械與自動化工程學系吳佩學副教授/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯
思考問題：
1. 核反應爐與核武器最大的不同處？
2. 如何控制核反應速率？
核反應爐是一種啟動、控制並維持核裂變(Nuclear fission)或核融合(Nuclear fusion)反應的裝置。核反應爐與核武器最大的不同處是，核武爆炸瞬間所發生的是失控鏈式反應，但在反應爐之中，核變的速率可以得到精確的控制，其能量能夠以較慢的速度向外釋放，供人們利用。
核反應爐有許多用途，當前最重要的用途是產生熱能，用以代替其他燃料加熱水，產生蒸汽發電或驅動航空母艦等設施運轉。當前全部商業核反應爐都是來自核裂變的，其裂變產物可以生產核武器之中使用的鈽。
和傳統的熱電站一樣，核電廠也是通過蒸氣機驅動發電機發電 （圖1）。但是在核電廠裡，熱能是由核裂變的碎片的反衝能轉化而來的。核反應爐內因具有衰變熱，核能電廠停機後仍須保持冷卻。
圖1：和傳統的火力電站一樣，核電廠也是通過蒸氣機驅動發電機發電。因具有衰變熱，核能電廠停機後仍須保持冷卻。 （圖片來源：《核能發電概述》）
核反應爐分類（Classification of nuclear reactors）
核反應爐分類（Classification of nuclear reactors）
大葉大學機械與自動化工程學系吳佩學副教授/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯
思考問題：
1. 比較常見的核反應爐是哪些？為什麼？
核反應爐有許多種不同的分類方法。
1. 按照核反應的類別
(1) 核裂變(Nuclear fission)：使用鈾和鈾的產品鈽作為燃料。其中又可分為：
- 使用熱中子（thermal neutrons）的熱反應爐（thermal reactors） ：幾乎所有的反應爐都是這個類型。使用控制中子反應速率的中子慢化劑（neutron moderator）。而慢化劑往往也是冷卻劑（coolant），通常是水（重水或輕水）。
- 快中子反應爐（Fast neutron reactors）， 快中子增殖反應爐/快滋生反應器（Fast breeder reactor）。使用快中子來引發燃料的核裂變。利用快中子被可孕材料（如鈾-235、鈽-239）吸收而變成可裂材料（鈾-238），而產生自行製造核燃料的效果，製造燃料多於消耗燃料的，就稱為快滋生反應器。目前使用並不普遍，可見於早期蘇聯的海軍動力設備。
(2) 核融合 (Nuclear fusion)：使用氫氣作為燃料。目前還在實驗階段。
2. 按照反應爐慢化劑 （neutron moderator）和冷卻劑 （coolant）不同：
生態犯罪與多邊環境協議
生態犯罪 (eco-crime)與多邊環境協議 (multilateral environmental agreements, MEAs)
美國Stony Brook University王瑜君物理學博士/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯
思考問題：
1. 生態犯罪不容易防制的原因為何？
2. 生態犯罪為什麼需要同時考慮環境和經濟的問題？
貿易與環境：多邊環境協定
在國際層次上，與環境和發展有關的治理和管理體制（overnance and management regimes）是聯合國、多邊環境協定以及處理發展、貿易、金融及相關領域的其他管理體制。私人機構、研究與科學部門、社會團體、工會和其他利益相關者（stakeholders）也是重要因素，他們的個體和集體行為對於是否可以讓環境納入發展主流有關鍵性的影響。由於國際環境治理的嚴重分割結構，如何建立制度上的協調和合作已經變得日益重要。
國際管理體制已經設置了許多處理環境和人類相互關係的組織。其中包括一些關於環境、發展、貿易及可持續發展的知名機構。在每個管理體制下的合作和協調主要是通過一些領導機構完成的，例如在環境方面是聯合國環境規劃署（UNEP）；貿易方面是世界貿易組織（WTO）；發展方面是聯合國開發計畫署和世界銀行；可持續發展方面是可持續發展委員會（CSD for sustainable development）。
圖1：這些電池 (4.5-Volt, D, C, AA, AAA, AAAA, A23, 9-Volt, CR2032 and LR44 cells) 都是可以回收再利用的。根據《巴塞爾公約》有害廢棄物必須避免跨境運送。（圖片來源：http://en.wikipedia.org/wiki/Basel_convention）
市場政策工具的使用: 排污交易
市場政策工具(market-based instruments)的使用: 排污交易 (emission trading)
美國Stony Brook University王瑜君物理學博士/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯
思考問題：
1. 什麼是市場經濟的負面外界效應？
2. 為什麼說市場原則也可以幫助修補市場經濟的缺陷？
經濟學裡面有個重要概念是外部性（Externality），指一個人的行為直接影響他人的福祉，卻沒有承擔相應的義務或獲得回報，亦稱外部成本、外部性、界外成本、界外效應或溢出效應（Spillover Effect）。外部性包括正面和負面。「正面外部效應」，例子是照顧自家庭園的生態健康，可以直接讓鄰居也分享獲得心曠神怡；但很多情況是「負面外部效應」，比如放高分貝的音樂會吵著鄰居的休息，再比化工廠的廢物排放會直接使周圍的居民健康受損等。市場運作「負面外部效應」的受損對象往往就是環境和生態。經濟學家談論的「負面外部效應」的典型例子就是污染和溫室氣體。
圖1：排放交易的運作原則。 （圖片來源：改編自http://www.bmu.de/files/emissionshandel/downloads/application/pdf/broschuere_emissionshandel.pdf）
應付「負面外部效應」常用的方法包括：排放收費（emissions fees），命令/控制的規範（command-and-control regulation），設限和貿易（cap-and-trade）。其中的設限和貿易（cap-and-trade）就是使用市場機制的原則來減輕和修補過去市場經濟造成的禍害。
日本福島核事故 （Fukushima Daiichi nuclear disaster）– 反應爐事故演變
日本福島核事故 （Fukushima Daiichi nuclear disaster）– 反應爐事故演變
大葉大學機械與自動化工程學系吳佩學副教授/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯
思考問題：
1. 福島核廠反應爐出事過程的關鍵點？
2. 福島核災的搶救和善後都是長期的工程，需要哪些專業人才的投入？
圖1：3月16日衛星拍攝的福島第一核電廠影像。從右至左分別是在事故中嚴重損壞的1號機至4號機組。 （圖片來源：http://tinyurl.com/5s5cjv5）
冷卻系統失靈與氫爆
福島第一核電廠在地震發生後，安全系統自動啟動，控制棒成功插入爐心，核分裂連鎖反應停止；但是海嘯將輸配電系統沖毀，造成廠外電源喪失（也許強震時即已喪失）。緊急柴油發電機成功啟動供電，緊急安全系統開始運作。柴油發電機供電1小時後停止運轉，原因為海嘯造成柴油發電機燃料供應系統的故障，緊急安全系統因沒有交流電而無法運作。反應器可能發生小破口冷卻水流失事故，造成冷卻水自壓力槽的流失。
日本核災對於全球核能政策的衝擊
日本核災對於全球核能政策的衝擊
美國Stony Brook University王瑜君物理學博士/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯
思考問題:
- 全球核能電廠的分布情況為何?
- 其他國家的核電政策因為日本核災而立即作了哪些調整?
日本核災引起全球社會對於核能發電安全的高度關切，不同國家卻有不同的反應。
未來趨勢評估
瑞士聯合銀行集團（UBS）4月12日的分析評估，福島核災可能會導致30家核電廠因此關閉，特別是那些位於地震帶和國家邊界的核廠。UBS也預測連高度擁核的法國也可能要關閉兩座核廠來回應日本核災後的批評聲浪。
徳意志銀行的評估認為福島核災是重要的分水嶺，讓國家在選擇未來能源時，重新檢視到底公共健康，安全，自然環境要佔有多少份量和價值。若以長期考量的角度來看，再生能源的優勢就凸顯出來，民意調查也是支持這個觀點。這分評估也建議多使用天然氣來作過渡期的替代品。
圖1：全球使用核能的狀況（2009年資料）。綠色方格是正在運轉的反應爐數字，白色是目前正在興建。 （圖片來源：作者改編自 “Nuclear power: When the steam clears” . The Economist (Mar 24th 2011 )，數據來源：World Nuclear Association）
環境治理（Environmental Governance）的關鍵：國際合作
環境治理（Environmental Governance）的關鍵：國際合作
美國Stony Brook University王瑜君物理學博士/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯
思考問題：
1. 環境治理有哪些地方需要國際合作？
2. 環境治理為什麼需要科技專家之間的國際合作？
3. 《蒙特利爾議定書》和《京都議定書》的效果有何不同？為什麼？
環境治理的新契機
冷戰結束後國際社會的互動進入一個嶄新的局面。過去冷戰時期被忽略打壓或無法開展的問題逐漸浮上枱面。冷戰後，「治理」（governance）的概念越來越凸顯，也被學者和媒體密集引用，因為過去單一政府（government）的功能和角色已經無法應付跨越國界的問題。而「治理」的參與者除了政府，還包括民間組織，企業，科技專家社群等。環境問題就是典型超越國界的問題。因為過去長期忽略而對生態環境的損害，進入世紀之交時已經非常迫切。世界各國展開的各種層級的合作行動，逐漸拓廣環境治理的領域。
環境 vs. 發展 — 聯合國的觀點：「環境是發展的基礎」（Environment as the foundation for development）
環境 vs. 發展 — 聯合國的觀點：「環境是發展的基礎」（Environment as the foundation for development）
美國Stony Brook University王瑜君物理學博士/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯
思考問題：
1. 環境 vs. 發展是對立還是相輔相成？
2. 聯合國和其他重要國際組織如何看待發展與環境的問題？
3. 為什麼說環境是發展的基礎？
自從人類社會進入現代化時期，「工業化」往往就是「發展和進步」的同義詞。 而「發展和進步」的衡量指標就是經濟活動和財富增長。這個看法在二戰之後越來越受到挑戰。1983 年，聯合國為了關注重要的環境和發展的挑戰，決議成立由公共衛生專家且擔任過挪威首任女首相的布倫特蘭（Gro Harlem Brundtland）為主席的布倫特蘭委員會（The Brundtland Commission）。1987年，此委員會發表了第一份的開創性報告—《我們共同的未來》（Our Common Future）裡面反省了這個根深蒂固的看法，認識到「環境或發展」只能選其一的概念是一個錯誤的二分命題。從此之後，人們對此議題的焦點轉到「環境與發展」，然後又轉到「旨在發展的環境」（environment for development）。
日本福島第一核電廠事故：氫氣爆炸（hydrogen explosion）
日本福島第一核電廠事故：氫氣爆炸（hydrogen explosion）
大葉大學機械與自動化工程學系吳佩學副教授/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯
思考問題：
1. 福島第一核電廠氫氣爆炸的原因為何？
2. 核災的發生的狀況複雜，除了核電廠的多重防護設備之外，還要注意什麼？
氫氣爆炸 vs. 核爆
日本福島核電廠的爆炸不是核爆而是氫氣爆炸。福島核電廠使用輕水式反應器，輕水也就是普通水；從維持核分裂連鎖反應的機制來說，輕水式反應器具有自我抑制的特質，即核分裂連鎖反應不會於事故中失控，於瞬間產生大量的能量，造成反應器的解體。使用輕水式反應器電廠的反應器爐心燃料只會熔毀（nuclear meltdown），不會爆炸。