專利地圖【綠色技術-核能發電類】

一、核能

按，隨著全球工商業經濟的蓬勃發展及人口的增加，企業為滿足消費者需求，大量生產製造各式商品，造成地球資源快速消耗，同時也帶來環境污染問題，讓地球陷入自然資源耗竭、氣候暖化等危機中。

而核電（英語：Nuclear power），即核能發電，是一種以核反應為熱力源的熱電廠，和其他的熱電廠一樣，以熱能驅動蒸汽渦輪發動機並連接至發電機發電。根據國際原子能總署的報告，截至2021年6月，全球範圍內共有443所核電廠在33個國家運行，另有52所正在建造中。

如下圖所示，現在使用最普遍的核電廠為壓水式反應器核電廠，它的工作原理是：用鈾製成的核燃料在反應爐內進行核分裂並釋放出大量熱能；高壓下的循環冷卻水把熱能帶出，在蒸汽產生器內生成蒸汽；高溫高壓的蒸汽推動汽輪機，進而推動發電機旋轉。

核能發電的原理(圖片取自:維基百科)

核電廠屬於高效率的能源建設，對於溫室氣體、二氧化碳排放幾乎是零。核電廠建設成本高昂，技術需求高，養護成本亦高。在控制良好且周邊緊急應對系統完善的情況下，核電廠其實是相當安全的設施。核電自應用以來，記載有影響的事故有前蘇聯的車諾比核事故和日本的福島核電廠事故。

核電廠通常被視為電網基本負荷，因為燃料成本僅占生產成本的一小部分，並且因為它們不容易調度，適合作為基本負載電力供應商。但是核燃料與用過燃料管理的成本尚不確定。

鑑於「核能發電」對未來綠色技術的推行有所助益，且為因應淨零碳排的供應鏈趨勢，台灣除了要繼續掌握「核能發電」技術的核心競爭力來深化外，且商場如戰場，亦要知己知彼，才能百戰百勝，而在「核能發電」技術領域是否具有商機及發展空間，本所特從經濟部智慧財產局2021年以前的減碳技術發展之專利地圖，以一窺我國「核能發電」的技術發展近況。

二、台灣「綠色技術-核能發電類」十大申請國排行

如下圖所示，在2021年以前，在台灣關於「核能發電」的專利總共有784件，其中台灣佔了160件，日本佔了292件，美國佔了243件。

三、台灣「綠色技術-核能發電類」年度發展趨勢

如下圖所示，在2021年以前，台灣「核能發電」相關技術逐年公開件數相差不多，屬於穩定發展的技術類型，主要以2014年的98件為最多。

四、台灣「綠色技術-核能發電類」十大申請人排行

如下圖所示，在2021年以前，台灣「核能發電技術」的十大申請人以核研所為最多，共有96 件，其次為美商奇異日立核能公司及日商東芝公司。

五、台灣「綠色技術-核能發電類」十大第一階技術類別排行

「核能發電」以核工程為主，台灣有關核源為熱源的燃氣發電技術僅有一件，該方面技術相當欠缺。

六、「核能發電」相關專利

1.阿海琺核電簡易股份公司的I368230「具有酒精注射的核能發電廠及其操作方法」係公開：一種核能發電廠係被設有包含一沸水式反應器、一冷卻該沸水式反應器的反應器冷卻系統、一被連接至該反應器冷卻系統的加氫水化學氫氣注射系統、以及一被連接至該反應器冷卻系統的酒精注射系統。用於提供甲醇以及氫氣的多個方法係亦被提供。

I368230發明專利案

2.美商西屋電器公司的 I734492「核能燃料總成底部噴嘴之碎屑過濾配置及包含其之底部噴嘴」係公開：一種用於一核能反應爐中之一燃料總成之一底部噴嘴中之過濾配置，其包含：一頂表面；一底表面；複數個垂直壁部分，其等以一大致正方形格柵狀圖案配置，該等垂直壁部分在該底表面與該頂表面之間延伸並界定在該底表面與該頂表面之間延伸通過該配置之複數個非圓形通道；及複數個第一碎屑過濾器，其等各定位於該頂表面與該底表面之間以大致橫跨該複數個通道之一各自者。

I734492發明專利案

3.德商富瑞馬騰有限公司的I687939「用於使用在核電廠中嚴重事件期間的通風系統及相關的操作方法」係公開：一種用於使工作人員可進出之核能設施操作室的通風系統(2)，尤其是用於核能電廠(6)的指揮室(4)，在發生釋出放射性物質的嚴重故障事件時，這種通風系統至少要能夠持續數小時輸入去污染用的新鮮氣體。尤其是要盡可能降低輸入操作室的新鮮氣體中的放射性惰性氣體的含量。本發明的通風系統(2)具有一條從外部入口(14)到操作室的進氣管(10)，其內設有第一風扇(12)及第一惰性氣體吸附柱(例如38)，一條從操作室到外部出口(72)的廢氣管(44)，其內設有第二風扇(46)及第二惰性氣體吸附柱(例如48)，以及作為切換第一及第二惰性氣體吸附柱(38，48)用的切換裝置。

I687939發明專利案

4.行政院原子能委員會核能研究所的I659781「將離子交換樹脂氧化降解之方法及其裝置」係公開：一種利用流體化床氧化去活性法處理廢離子交換樹脂，將離子交換樹脂氧化降解之方法及其裝置，該裝置係採用提供離子交換樹脂固體流體化之管柱型反應器，其包含可提供離子交換樹脂、氧化劑、觸媒及流體等進出料規劃；可控制反應溫度；及固液體分離與流體均勻分佈等構件。本方法可利用流體使反應器內之離子交換樹脂達流體化狀態，並在控制之溫度範圍內添加氧化劑與觸媒進行氧化作用，使整個氧化反應維持在高效率與易操控之狀態下進行，達破壞其原有結構與離子交換特性之目的。藉此，本發明特別適用於核能工業中水質淨化處理後之放射性廢離子交換樹脂之安定化技術，可讓用過之離子交換樹脂失去離子交換特性，並進一步降解其結構，以達最終產物失活與安定化之目的。

I659781發明專利案

5.秀伊電子材料公司的 I641556「用於奈米粒子之合成的連續流動反應器」係公開：一種用於具有高結晶度、均勻粒子大小及遍及晶體之均質化學計量之奈米粒子之有效合成之連續流動反應器。所揭示之實施例包含流動反應器，其具有用於前體之迅速成核之能量源，其後係用於使核生長之單獨加熱源。可提供分段流以促進該等前體之混合及均勻能量吸收，且與控制系統通信之生產後品質測試允許對生產參數之自動即時調整。成核能量源可係單模態、多模態或多變數頻率微波能量且經調諧以允許不同前體實質上同時成核，藉此產生實質上均質奈米粒子。亦可提供外殼施加系統以允許一或多個外殼層形成至每一奈米粒子上。

I641556發明專利案

七、結論

綜上所述，核能發電雖被WIPO 歸於綠色目錄中，核能發電與減碳技術之關聯性應是屬於平行或替代的能源技術，但核能發電爭議較大，台灣本身申請量並不多，應該是核能存在安全性的疑問及廢料處理的問題。核能發電的申請量以美國及日本的申請人為最多，其原因為目前國內相關核能發電技術主要屬於自國外引進相關技術進行使用，核能發電的第一大專利申請人雖然為我國核研所，但其主要仍以替代能源技術專利布局為主，占其整體綠色技術的63%，而非核能發電相關技術。

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資料及其統計數據來源：

1.經濟部智慧財產局-減碳技術發展之專利地圖

2.全球專利檢索系統(Global Patent Search System，GPSS)

3.Derwent Innovation專利資料庫

4.商業服務業節能減碳專區-淨零排放是什麼!?快讓企鵝探長來告訴你~

5.維基百科-核電廠