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2022/10/27 第467期  |  訂閱/退訂  |  看歷史報份  |  北美智權網站
 
 
 
 
專利評析 5G手機成長不如預期,手機專利戰成隱憂
   
法規訴訟 USPTO發布11大項議題 邀請公眾集思廣益
   
深入報導 2023世界大學排名的啟示:只要給私立大學機會 極有可能超越臺大
《能源系列報導》從零開始認識核能發電:核廢料處理
   
研發創新 製備成本下降、應用範圍增廣:氫能源未來充滿想像空間
   
 
5G手機成長不如預期,手機專利戰成隱憂
吳碧娥╱北美智權報 編輯部
資策會MIC預估,2022年台灣手機出貨3.28億台,其中5G手機出貨量為2.46億台,占全球比重38%、年成長18.6%,展望2023年,台灣5G手機預估出貨2.68億台,比今年成長8.7%。隨著非台灣組裝的5G手機出貨量逐漸增加,明年台灣5G手機占全球比重將下滑至32%,陸系ODM業者將侵蝕台灣組裝廠營收表現,但短期內旗艦、高階機種仍是陸廠難以搶進之處。

受到地緣政治緊張、經濟面影響,消費市場面臨需求壓抑,資策會MIC估計2022年全球智慧型手機規模為12.6億台,手機出貨量比去年減少6.8%,展望2026年,全球智慧型手機出貨約14.5億台,2022年至2026年的年複合成長率(CAGR)達到3.46%(詳見圖一)。

資策會MIC資深產業分析師廖彥宜指出,今年智慧型手機整體市況疲軟,手機終端去庫存可能無法在今年完成,且庫存問題可能延燒至上游零組件,手機供應鏈庫存調整要到2023年Q2~Q3方能結束,加上今年Q4促銷活動與去庫存等措施,預期都將壓縮手機供應鏈利潤空間。MIC預期明年手機市場還是趨於保守,2023年全球手機出貨量13.27億台,尚未能回到疫情前水準,可能仍低於2021年的手機出貨量。

圖一、2022~2026年全球智慧型手機市場規模預測
資料來源:MIC,2022年10月

2022年5G手機出貨不如預期

在5G手機市場方面,根據2022年Ericsson報告,5G行動用戶於2022年Q1增長7,000萬,預估2022年底前可達10億,2027年5G用戶將達44億(占行動用戶48%)、全球人口覆蓋率達75%。不過MIC最近下調2022年5G手機的出貨預測,從年初預估的7.1億台下修至6.5億台,下修幅度達8.4%,廖彥宜指出,5G用戶成長速度高於5G手機出貨成長幅度,顯示5G手機殺手級應用尚未出現,手機缺乏重大的規格創新,消費者平均換機週期已拉長,因此今年5G手機出貨量不如預期,但5G通訊仍是趨勢,2022年5G手機滲透率維持五成以上(51.5%),預估2023年全球5G手機出貨約8.4億台,5G滲透率突破六成、年增幅近三成。

圖二、全球5G智慧型手機市場規模五年預測2022~2026年
資料來源:MIC,2022年10月

在手機品牌方面,預期2022~2023年Apple將持續引領5G手機市場,市占率32.6%,5G手機占iPhone全年出貨量近九成(約89.5%)。另一方面,為了爭食印度、拉丁美洲(如智利、巴西、墨西哥)等地區市占率,手機品牌與營運商合作,擴大中階5G機種的出貨成長,像是Realme與印度營運商Bharti Airtel合作C系列機型,並綑綁OTT與數據服務;而Google與印度Reliance Jio集團合作250億美元計畫,製造5G入門款手機。

台灣5G手機占全球出貨比重近四成

廖彥宜指出,2022年台灣5G手機出貨量預估2.46億台,年成長約18.6%,台灣占全球比重約38%。2022年台灣5G手機EMS、ODM代工客戶包括Apple、Xiaomi (小米)、Google、Sharp、Fujitsu、ASUS、AT&T(如Cricket、Radiant Max 5G)等品牌,iPhone占台灣5G手機組裝比重約75~80%,其次為Xiaomi占比約15%。明年台灣5G手機出貨量約2.68億台,但隨著非台灣組裝的5G品牌手機出貨量漸增,預計台灣占比將略下滑至32%。廖彥宜認為,台灣手機代工廠商需留意立訊在iPhone、陸系ODM業者在Xiaomi 組裝訂單占比的提升,將侵蝕台灣組裝廠營收表現,短期內旗艦、高階機種仍是陸廠難以搶進之處。

圖三、台灣5G手機全球市場占比
資料來源:MIC,2022年10月

衛星通訊專利布局:BKK集團擁有最多衛星手機專利

MIC觀察Apple、Samsung、BKK、Xiaomi、Qualcomm、MediaTek六家主要智慧型手機品牌和晶片商於世界智慧財產權組織(WIPO)所公告的207件衛星通訊專利,2019年起率先投入的是三星和高通,自2019~2022年每年均有相關專利產出,截止2022年8月底,三星和高通已公告的衛星通訊專利分別為23件及65件。

2021年這六大廠商在WIPO已公告的衛星通訊專利共70件,較2020年成長高達312%,除了高通申請30項專利,手機業者最積極布局的是中國的步步高電子(BBK),集團旗下包括OPPO、VIVO、Oneplus、Realme、iQoo等智慧型手機品牌,去年共產出23項衛星通訊專利。廖彥宜分析,2022年是近四年來手機品牌和晶片廠產出衛星通訊技術專利的高峰點,六家業者均有10項以上專利,雖然iPhone新機搭載衛星通訊,但BBK集團在手機衛星通訊技術上則是鴨子划水,2019~2022年在WIPO申請並已公告的全球總專利件數達69件,居手機品牌之冠。

圖四、全球主要智慧型手機品牌/晶片商之衛星通訊專利公告年份交叉分析表
資料來源:Innography,MIC整理,2022年10月

雖然衛星營運商、行動網路營運商與手機業者均積極布局5G手機衛星通訊,然而要實現手機衛星聯網寬頻服務,仍需克服各國主管機關監理、零組件技術挑戰、3GPP標準進程等關鍵問題,加上現階段手機衛星通訊功能並不如想像中強大,偏遠、無地面網路覆蓋的開闊地區,只能透過軟體介面指引用戶搜尋衛星訊號,Apple與華為最新發表可支援衛星通訊的iPhone 14系列和Huawei Mate50系列,也只能做到傳送訊息與位置,還無法撥打衛星電話。

未來智慧型手機通訊聯網,除了地面的5G行動寬頻網路,也將整合空中的低軌衛星通訊,主要應用場景為偏遠山區、地理複雜地區、海上等無行動通訊區域,提供緊急救援。手機直連衛星是通訊技術趨勢,未來將可望帶動相關產業鏈發展,只是目前尚有諸多挑戰,手機衛星聯網寬頻服務真正要普及仍有一段長路。

5G手機專利戰值得留意

2022年Nokia、Ericsson在全球各地對Apple、OPPO、VIVO等手機品牌廠提起專利訴訟,藉由訴訟手段推動雙方於5G SEP授權費率談判,進而達成共識協議。廖彥宜分析,有些手機品牌廠寧願流失部分市場,也不願向過高的5G專利授權費用低頭,以維持在其他市場的利潤率與競爭力,Nokia與OPPO專利戰是影響5G手機SEP專利規則的指標性案件。

OPPO為歐洲第四大品牌,僅次於Samsung、Apple與Xiaomi,市占約10~13%,在德國年出貨量約200萬台,由於OPPO拒絕支付Nokia每台手機2.5歐元的授權費用,2022年8月德國慕尼黑法院裁定實施禁售令,OPPO、Oneplus手機於德國下架,經銷商仍可銷售庫存;OPPO則在中國、德國對Nokia 5G基站發起反制訴訟,包括SEP侵權、裁決全球費率。Nokia除了劍指OPPO外,還可能引用此案,對無法承擔退出德國市場損失的Apple、Samsung兩大品牌也提起訴訟。

另一方面,Apple認為自身的SEP專利量已是先前的5倍,有足夠實力與Ericsson抗衡,因此拒絕支付Ericsson每台手機5美元授權金,要求協議更好的許可價格,但卻被哥倫比亞法院裁定禁止進口與銷售包含新機iphone14在內的5G iPhone;另一方面,Apple也對Ericsson發起4G SEP反制訴訟。由於Apple在哥倫比亞年營收約14億美元,銷售禁令將使Apple面臨營收風險,若iPhone於德國禁售,衝擊將進一步擴大。廖彥宜認為,5G手機專利戰短期內難以結束,下一波將可能擴及更多國家,相關出口廠商須留意避險及規劃因應。


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USPTO發布11大項議題 邀請公眾集思廣益
黃蘭閔/北美智權 智權法規研究組
2022年10月4日,USPTO發布多項議題,邀請公眾集思廣益。意見徵集雖不是修法提案,但有來自美國白宮和國會議員的雙重壓力,可能仍應關注後續發展。

美國專利商標局(USPTO)2022年10月4日公告,表示為使授權專利更穩固可靠,讓真正新穎且非顯而易見的創新能享有適切保障、更具發展誘因,特發布多項議題,邀請公眾集思廣益。這些議題大致可分兩大類別:一是為回應美國總統拜登(Joe Biden)第14036號行政命令,2022年7月6日USPTO答覆美國食品藥物管理局(簡稱FDA)時,在信函中提及的數項行政方針;二是美國6位參議員2022年6月8日聯名致函USPTO,責令USPTO限期調查公眾意見的六大問題。因此,這紙公告雖不是修法提議,距正式修法也遠,但有來自美國白宮和國會議員的雙重壓力,可能仍應關注後續發展。

簡言之,USPTO列出11大題,前幾大題源自答覆FDA時所列未來施政方針,後六大題直接複製美國6位參議員開出的題庫。因涉及面向廣泛,未來USPTO還將另外公告徵集意見主題,而此次與規費調整相關的公眾回應,該局規畫後續規費調整方向時,也會納入考量。

  1. 前案檢索
    USPTO審查官利用該局內部平台,目前可找到美國專利文獻、逾7600萬筆附英譯的外國專利文獻,審查官一般也會查找特定技術領域的非專利文獻資料庫,另可請求內部檢索專家線上支援做非專利文獻的前案檢索。因此USPTO想知道:是否有其他個別技術領域的非專利文獻類前案資源可使用?為方便提供該局內部檢索平台無法找到的前案資料,例如審查相關的公開使用及販售活動,有什麼是USPTO應該做的?
  2. 所請發明的說明書支持
    USPTO是否應調整請求項支持、連續案(continuation application,簡稱CON或CA)相關辦法,以打造穩固可靠的授權專利,達成促進創新、競爭、消息交流的目的?具體而言,USPTO想知道:
    1. 在新案送件及後續有請求項修正時,是否應要求申請人解釋或提示每一請求項或個別限制特徵(limitation)在發明說明((written) description)的對應支持(包括證明發明說明明確或隱含支持負向限制特徵)?
    2. 若主張優先權,含外國先申請案、美國暫時案及美國正式案等,是否應要求申請人解釋或提示每一請求項或個別限制特徵在全部優先權案發明說明的對應支持?
    3. 若主張優先權,含外國先申請案、美國暫時案及美國正式案等,是否應要求申請人解釋或提示每一請求項或個別限制特徵在全部優先權案發明說明的對應支持(包括超出規定期限但欲以Petition或CoC後補主張優先權者)?
    4. 37 CFR 1.75(d)(1)條文中的「或」(“or”)應否改為「及」(“and”),也就是改為:「請求項須符合說明書其餘內容所寫發明,且請求項用語及詞彙須在發明說明找到清楚支持『及』先行詞基礎,以令請求項用語在參照發明說明後能確定其意涵。」
    5. 是否應要求申請人詳細分析其上位概念(genus)或馬庫西(Markush)式請求項具有規定的內容支持,提示每一屬上位概念的請求項限制特徵,並針對該所請上位概念涵蓋的每一下位概念,解釋或提示(species)其發明說明中的對應支持?
    6. 是否應要求申請人描述延續案(continuing application,含CA、部分連續案(CIP)、分割案(DIV))哪些技術內容為新增,相對於其母案,解釋或提示子案揭露範圍中新增、刪除、變更的技術內容?

  3. RCE
    如MPEP 706.07(h)/2190說明,除非認定申請人有申請懈怠問題,申請人可無限次重覆提RCE,而只要RCE符合各項要件,審查官就必須重啟實審。USPTO是否應改變RCE辦法?具體而言,USPTO想知道:是否應在USPTO內部設限,比方RCE達到一定次數後,改轉其他審查官接手或提高審查強度?
  4. 選組及非法定重覆授權(Nonstatutory Double Patenting:NSDP)
    USPTO是否應限制或改變選組(restriction)、DIV、Rejoinder辦法?具體而言,USPTO想知道:
    1. 是否應利用類似37 CFR 1.129(b)的辦法,讓審查官審查包含複數獨特(distinct)發明的申請案?若可,這類案件是否應扣減PTA天數?
    2. 是否應改訂審查官製發選組通知前所應滿足的工作要件(見MPEP 808.02),若是,所據理由為何?
    3. 是否應調整審查官製發選組通知時的工作要件標準?
    4. 申請人應官方選組要求在其馬庫西式請求項中擇一群組Species(見MPEP 803.02),但審查官實際展開檢索審查後,發現這樣切分未能呈現可一起考慮的密切相關發明,這種狀況下是否應讓申請人建議如何擴大檢索範圍?
    5. 相對於發明單一性,美式的選組辦法有何優缺點?USPTO是否也應改採發明單一性制度?
    6. 目前美國DIV可一代代接續送件申請,是否應調整此一制度,也就是,在官方製發終局選組要求、對其37 CFR 1.144覆審請求作成決定後,改限申請人於一定限期內提DIV?
    7. 終局核駁寄發後的Rejoinder辦法應否調整,比方給申請人一定期間提適格的請求項做Rejoinder(見MPEP 821.04(a))?
    8. 應否限制或改變NSDP辦法?包括:申請人想以期末拋棄(TD)克服NSDP核駁時,需併提聲明,承認提TD的請求項與引證案相關請求項無可專利性上之獨特處(not patentably distinct);審查官應以相關請求項無實質區別或不合理倍增為由,援引37 CFR 1.75法條直接核駁;及/或除非能以正當且充分的理由說服官方,否則依37 CFR 1.78(f),官方應要求有共同申請人或共同受讓人者,把全部無可專利性上之獨特處的請求項合併為一案。

【本文未完,完整內容請見《北美智權報》319期:USPTO發布11大項議題 邀請公眾集思廣益


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2023世界大學排名的啟示:只要給私立大學機會 極有可能超越臺大
李淑蓮╱北美智權報 編輯部
轉瞬間一年又過去,猶記一年前英國《泰晤士高等教育》(Times Higher Education,THE)發表2022年世界大學排名時,筆者曾為文批評過教育部的「邁向頂尖大學計劃」浪費納稅人金錢,因為占頂大計劃預算最多的臺大不僅沒有擠上更前的排名,反而是跌出百大;想不到一年後的今天臺大更退一步,於2023年世界大學排名中跌至187位,與2022年的113位相比,整整後退了74位。另一點值得注意的是,在台灣43家入榜的大學中,私立大學占了18家,其中有3家私立大學緊隨臺大之後,排名超越包括清、交、成、政等一眾台灣國立大學,這似乎與教育部「國留民退」的大學整頓計劃有點矛盾,值得玩味。

2023年THE世界大學排名包括來自104個國家及地區的1799所大學,是迄今為止規模最大、種類最多的大學排名。THE的排名是基於13項經過仔細校準的績效指標,來衡量一所大學在教學、研究、論文被引證數及國際視野等4個領域之整體績效。

美國是整體1799所大學中排名占最多的國家,共有 177所大學名列榜上;同時也是排名前 200的大學中占最多的國家(共58所)。但有趣的是,排名第一的卻不是美國的大學,而是連續第七年位居榜首的英國牛津大學,哈佛大學仍位居第二,而同樣來自英國的劍橋大學則比去年躍升2名,與美國史丹佛大學並列第三。包括排名第10的倫敦帝國學院在內,英國在前10大排名中共占3所,其餘7所為美國的大學。

私立大學表現不俗  「國留民退」公平嗎?

表1是台灣43家上榜的大學在THE 2023的排名表現,台灣頂大之首臺灣大學排名187,緊隨其後的是3所私立大學,分別為中國醫藥大學、臺北醫學大學及亞洲大學,排名遠高於清大、陽明交大、成大、政大這些頂大。

近年受少子化影響,大學普遍出現招生不足的情況,而且每況愈下,因此不少大學因招生不足而導致經營困難,有些甚至連老師薪水都發不出來。雖然,大學招生不足的情況同樣出現在國立及私立大學,無一幸免;然而,為了整頓大學過盛,供過於求的亂象,政府把矛頭對準私立大學,從《私立高級中等以上學校退場條例》三讀通過即可見一斑。

然而,這種預設立場的「國留民退」的退場機制對私立大學公平嗎?事實上,國立大學一樣面臨招生困難,同樣有招生不足及經營困難的窘境,為什麼國立大學不用退場?舉例說,中南部或是東部一些比較偏遠的地區,人口本來就不多,在少子化的影響下,招生更是倍感困難,如果在同一區域有超過一所大學,最後要退場的一定是私立大學,非關學校品質,只因為國立大學沒有退場機制,充其量是合併而已。

國立大學為什麼沒有退場機制?理由很簡單,因為國立大學就像公家單位一樣,裡面的教職員就像公務員一樣,有鐵飯碗的保證,如果一所國立大學退場了,政府如何安排裡面的「公務員」?所有公營機構一談到民營化、法人化,碰到最大的障礙就是公營機構的員工,要國立大學退場談何容易。

辦學品質好壞基本上沒什麼標準,但許多大學排名都有一系列統一的客觀指標,應可供參考。以THE 2023的排名結果來看,私立大學的整體表現並不亞於國立大學,但只要不符合政府開出的條件便要退場,是否有失公允?這種不談品質,只求國留民退的策略公平嗎?

當然,一些私立大學的經營情況相當嚴峻且績效不佳,退場是明智的決定,但出現同樣情況的國立大學為什麼不用退?

表1. 台灣各大學在THE 2023世界大學排名中的表現
資料來源:THE World University Rankings 2023,2022年10月5日;整理製表:李淑蓮

如果獲得政府補助 私立大學排名極有可能超越臺大

表2整理了2023世界大學排名前7大之台灣大學,總分數顯示中國醫藥大學和臺北醫學大學大概輸了臺大5-7分左右,在分項的部分,教學及研究2項臺大勝出,但在被引證數 、業界收入及國際視野部分,中醫大及北醫大都比臺大優秀,特別是中醫大,在被引證數及業界收入2項均獲得超過90分的高分。

至於臺大勝出的2項教學、研究指的是什麼呢?據THE的定義,「教學」評分占30%,指的是學習環境,而「研究」也是占30%,評分包括研究數量、收入及聲譽。很明顯的,如果學校經費充裕,這2項評分有很大的提升空間。像是學習環境中的師生比、研究的量等,當然是經費越高質量越好。

猶記當年教育部的邁向頂尖大學計劃,臺大於2期計劃中共獲得新台幣151億補助、成功大學81億、清華58.6億、陽明及交通2所大學合共72.6億;反觀表2中的3所私立大學,中醫大及北醫大以頂尖研究中心項目僅分別取得1億及2億補助金,而亞洲大學則是未獲得任何補助。

其實中醫大及北醫大已是第2年在排名上超越清、交、成,只是想不到今年連亞洲大學也能奮力超前。私立大學在資源匱乏的情況下仍如此努力,試想如果能獲得像公立大學般相若的補助金額來改善教學環境及提升研究質量,是不是很有機會超越臺大,甚至晉身百大?中醫大是相當有特色的醫藥大學,如果能助其在國際名校上占有一席之地,對國家、對學校及學生來說都是一樁美事,可謂是三贏。

表2. THE 2023世界大學排名前7大之台灣大學評分
資料來源:THE World University Rankings 2023,2022年10月5日;整理製表:李淑蓮

盡速教育產業化 開放公私立大學公平競爭

不要說是世界排名,現在台灣的大學連亞洲地區大學排名都完全沾不上邊,難道以後我們小孩都要出國留學才能唸到好的大學?看到台灣的大學在世界大學排名中已幾乎出局,不禁悲從中來。雖然筆者也曾提過這些世界大學排名的偏頗之處,但如果台灣要站上國際舞台,就必須要正視這些國際標準,畢竟很多國外學生及國際企業也會參考這些標準來選擇學校及人才,台灣在這方面表現不好,又如何能留住本土人才?更遑論吸引國際人才及企業。

以上數據及事實都表明了獨厚國立大學的時代應該告終,是時候將資源開放給私立大學了,而最有效的方式就是教育產業化,用教育券方式補充學生而非補助學校 (詳見《《退場條例》加速私立大學消亡? 教育券為改善教育品質最終良方!》一文)。如果國立大學都轉成法人化,教職人員不再擁有鐵飯碗保障,而私立大學又獲得到更多財政資源的話,定能吸引更多優秀師資,產生良性競爭效應。另一方面,如果學生手握教育券,便不會因為國立大學學費較為低廉、資源比較充沛而湧向國立大學,反而會從更多方面考量,這時候私立大學的優點才有機會被看見,並將學生吸引過去。至於退場機制的部分,交由市場決定即可,在教育產業化之後,經營不善的學校已沒有國立私立之分,一律會自然淘汰。


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《IP小辭典》專利舉發

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《能源系列報導》從零開始認識核能發電:核廢料處理
王欣一/北美智權 專利工程師
相信「核廢料」這個名詞會讓一般民眾產生特別的恐懼與不安的印象。可能是誤以為「核廢料」是一種「核彈的相關廢料」,才會把「核廢料」認為是會爆炸的可怕東西;或是誤以為「核廢料」就會產生核幅射,會對人體造成嚴重傷害。因此,本文就「核廢料」的本質,基於科學的事實,並參照法令加以詳細說明以正視聽。

人類歷史發展總離不開能源變化。過去幾世紀以來,人們經由從地殼取得的石化燃料,開始了工業革命。之後,又靠蒸汽推動發電機產生電,使得文明迅速發展。但化石燃料等非可再生能源,也帶來廢棄物和許多環境汙染的問題。而其不可再生的本質,又會造成資源枯竭的問題。想解決問題,就必須尋找新的能源。雖然太陽能、風能、水力發電等發電方式不僅是可再生的清潔能源,且污染程度又小,但往往受自然條件限制。除了地理條件得天獨厚的國家(如冰島)外,並不是主要的發電方式。

比起石化能源,核能似乎更受青睞。核能發電時不會向大氣排放大量難以回收的二氧化碳,且能量密度高,利用效率也高;不少國家,例如法國與鄰近的日本,都建設有核電廠,但幾乎都是利用核分裂發電。核分裂發電的反應爐的放射性物質廢物與發電時伴隨的廢熱,一直都是不容忽視的問題。

自1950年代第一座核反應爐問世以來,核廢料一直是世界核能爭議的關鍵問題。除了再生能源(如水力、風力、太陽能)外,發電廠在產生電力後都會產生發電廢棄物。例如,天然氣發電或是燃煤發電,在發電後會產生大量的二氧化碳。另外,依據燃料的純淨程度,燃煤發電也會一併產生二氧化硫或懸浮性微粒,造成空氣汙染。像是臺中火力發電廠造成的PM2.5的空汙問題,一直是鄰近縣市的空氣汙染的一大主要來源。

核廢料是什麼?

不只核能發電廠會產生核廢料,醫療或者是實驗用途亦會產生所謂的「核廢料」,包括核子醫學科的各種放射線藥劑、放射腫瘤科用來治療的放射性金屬。也就是,只要醫院的核子醫學科持續服務病患,核廢料就一直產生。

一提到「核廢料」,相信這個名詞會讓一般民眾產生特別的恐懼與不安的印象。可能是誤以為「核廢料」是一種「核彈的相關廢料」,才會把「核廢料」認為是會爆炸的可怕東西;或是誤以為「核廢料」就會產生核幅射,會對人體造成嚴重傷害。因此,本文就「核廢料」的本質,基於科學的事實,並參照法令加以詳細說明以正視聽。

一般見諸於媒體的「核廢料」,實際上是「放射性廢棄物」的稱呼。依照2002年12月25日公布的「放射性物料管理法」第4條,其中定義放射性廢棄物為:「指具有放射性或受放射性物質污染之廢棄物,包括備供最終處置之用過核子燃料」。

另外,「放射性物料管理法施行細則」第4條,又將放射性廢棄物分類為高放射性廢棄物、及低放射性廢棄物兩類。因此,在法規上確實有將所謂的「核廢料」明確分類為高放射性廢棄物、及低放射性廢棄物兩類。在此,為了簡化說明,本文將高放射性廢棄物簡稱為高階核廢料、低放射性廢棄物簡稱為低階核廢料。這種分類的方式,可以說是依據其輻射量高低對人體造成的影響程度而定,另一說是依據其來源而定。

高階核廢料或低階核廢料是什麼?

俗稱低階核廢料的低放射性廢棄物,多半來自一些放射性作業、醫療、工業還有學術研究單位,在因應業務使用放射性同位素過程中所產生的輻射廢棄物、或是實驗用輻射廢棄物等。低放射性廢棄物又可概分為濕性廢棄物與乾性廢棄物兩種,或是可燃廢棄物及不可燃廢棄物兩種。低放射性廢棄物主要來源是在核能電廠的設備維修或改善工程、以及清潔與輻射防護,受到輻射汙染過的物品。因為有可能沾染到低程度的放射性元素,故稱為「低放射性廢棄物」。像是廢棄液體、廢液濃縮液、以及反應爐系統所產生的殘渣等濕性廢棄物;或是因為維護、除污、輻射防護的作業,或運轉過程中受放射性物質污染所產生的廢棄物質、廢棄工作服、廢棄工具、廢棄零組件與廢棄設備等乾性廢棄物。防護衣、塑膠、手套等歸類為可燃性廢棄物,工具、零件等歸類為不可燃性廢棄物。另外,在核能電廠運轉終了時,各項廢棄核設施拆除過程中所產生之廢棄物也被視為是一種低階核廢料。

俗稱高階核廢料的高放射性廢棄物,是指核能發電廠中使用過的核燃料棒。高階核廢料是貨真價實和反應爐有關的東西,它是經過核衰變、發過電之後所剩下來的東西,因具有高放射性所以被分類為高放射性廢棄物。

廢棄物不是已經發過電了,為什麼還有放射性?

《從零開始認識核能發電:核反應爐之建置及運作》一文中提過,核能發電原子爐使用核燃料棒的發電方式,主要是利用其中的鈾-235原子,吸收中子後引起核分裂的放熱反應。核分裂反應除了產生大量的熱能與游離出來的中子等放射線之外,還一併產生多種核分裂後的較輕原子核。所以原子爐內的多種放射性元素,成為核能發電污染的來源。不同的放射性元素的形成原因可分成核分裂直接產物、中子活化的產物、或是因鈾-238衍生的超鈾元素。

如何處理低階核廢料?

如果是濕性廢棄物或是不可燃性廢棄物,目前皆採與水泥裹覆後固化的方式處理;而乾性廢棄物或是可燃性,目前以焚化或壓縮方式處理。焚燒可燃性廢棄物或是壓縮非燃性低階核廢料,都可以顯著減少體積。以低階核廢料來說,經過焚化壓縮、離心處理後,廢棄物會混入凝結水及水泥。固化廢棄物是第一層防護,目的是讓廢棄物更加安定、接著裝入廢棄桶是第二層防護。之後將廢棄物放到暫時儲存場的混凝土壕溝中是第三層防護。最後再移入最終處置地點的坑道中。

廢棄物經過焚化、壓縮或固化處理後,再以強化的鍍鋅鋼桶盛裝,暫存於核能電廠之廢棄物貯存庫內。最後廢棄物再送往最終處置場處置,好與人類生活環境永久隔離。核能發電不會像燃燒石化燃料那樣,產生數以萬噸計的二氧化碳氣體,因為難以固化所以只能盡數排入大氣層中。燃燒石化燃料不但造成溫室效應,對地球的氣候造成長期的影響,燃燒石化燃料還會進一步酸化海洋,對於水中生物的生存或繁衍皆造成長遠的傷害。

如何處理高階核廢料?

高階核廢料與低階核廢料由於性質迥異,因此處理方式並不相同。高階核廢料雖然已經大致耗盡其燃料而不再適用於核能發電,但核燃料棒在退出反應爐的初期,仍然會因為核衰變產生大量熱能而導致其溫度相當高,所以用過的核燃料棒需要經過三個處置階段。首先,將用過的核燃料棒靜置在核子燃料池內,用循環冷卻水來快速移除熱量的初步冷卻,稱為濕式貯存。之後當發熱的效率降至夠低時,便可取出改為乾式貯存。乾式貯存的存放時間為40年以上,以自然循環空氣移除殘餘熱量繼續降溫。用過的核燃料棒最後再移至至少幾百公尺深的地下最終處置場,隔離靜置。由於最終處置場的存放時間非常長,場址的地質篩選條件相對也相當嚴格,芬蘭就有自己的一套解決方案。

從以上客觀事實陳述可以了解,在臺灣,核廢料的實際名稱為「放射性廢棄物」,因為不是來自核子性武器,所以絕對與核彈無關。又已經大致耗盡其燃料,故也不會爆炸和燃燒。

低放射性廢棄物因為已被水泥固化後再封存於鋼桶內,深埋於地下,其封存工程就具有多層防護放射性物質外洩的功能。

總之,目前人類已有相當完善的技術,可準確量測輻射量,並積極努力將核廢料妥善加以處置與管理,以將其有效隔絕於人類的活動範圍外。現階段國內所遭遇的困境,惜超越科學層面,而遭到地方政府與民眾反對。惟有持續強化公眾溝通,取得共識與認同,才能有所突破。【本文未完,完整內容請見《北美智權報》319期:《能源系列報導》從零開始認識核能發電:核廢料處理


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製備成本下降、應用範圍增廣:氫能源未來充滿想像空間
蔣士棋╱北美智權報 編輯部
本刊在前文(EPO專利報告:製備氫燃料,水電解技術未來可期WIPO發佈氫燃料電池專利報告,中國專利申請量領先全球)曾經介紹過在淨零排碳的國際趨勢化,氫氣產業有著極大的發展潛力。那麼,氫能源到底有什麼魅力,引得世界各國紛紛投入呢?

隨著2050年淨零碳排的目標漸漸成為全球共識,揚棄傳統碳能、擁抱再生能源也成為各國政府與企業的首要目標。而在眾多能源選項中,過去總被認為成本高、效益低的氫能,漸漸成為明日之星。

舉例來說,台灣的2050淨零碳排路徑中,氫能在電力、非電力部門都扮演重要角色。在非電力部門中,年排碳量必須從現在將近150Mt(百萬公噸)大幅降到22.5Mt,需求缺口的部分就將由氫能、生質能等技術補強;至於電力部門,在2050年的需求增幅將超過50%的模擬情境中,氫能也將負擔9%~12%的供給量,經濟也將成立氫能推動小組,探索進口綠氫、餘電產氫的可能性。

圖1:臺灣2050淨零排放路徑
資料來源:臺灣2050淨零排放路徑及策略總說明

氫氣應用面向廣,淨零碳排中角色將更吃重

氫氣的「類石化特性」,是它在這波能源轉型期備受青睞的第一個原因。資策會市場情報中心(MIC)產業分析師楊海嵐指出,氫氣有電力多元轉換(Power-to-X)的特性,可以串聯低碳發電端與產業部門,「像是用於交通運具的『燃料』跟工業製程裡的『原料』就可以相互替代,」

此外,比起其他再生能源的無法儲存窘境,楊海嵐也補充,氫氣已經可以實現長時間儲存,也可以使用低溫方式進行運送。「如果某個時期的再生能源生產過剩,就可以用這些餘電來大規模製氫再儲存起來,就可以實現跨季節、跨地區還有跨產業的能源調度。」

依據各國氫能政策目標,楊海嵐表示,到2050年時,全球對氫氣的總需求量可能超過3億噸,「而且會先成為傳統高碳排工業的主要能源,像是鋼鐵、煉油、化學等,」她估計,目前主流的製氫方式仍為從石化能源中製備(灰氫),但隨著再生能源以及水電解技術的進步,再生能源製氫(綠氫)和低碳製氫(藍氫)的成本也會逐漸降低。如果把灰氫需負擔的碳稅考量進來,她認為,在2030年前後,灰氫與綠氫/藍氫的生產成本很可能就會發生交叉,屆時可望看到氫經濟的全面商業化(圖2)。

圖2:藍氫/綠氫與灰氫製造成本變化
資料來源: Hydrogen Council (2021),MIC整理,2022年10月

日本與澳洲已實現第一樁液態氫國際運輸

當然,高瞻遠矚的企業不會等到商機真的成熟了才出手,已經有許多產業龍頭默默地搶進這塊處女地。以國際貿易為例,今年2月有一艘從澳洲Latrobe Valley製氫廠開出的低溫液態氫貨輪,與日本的川崎重工合作,將整船的液態氫運抵日本神戶,成為第一樁國際氫氣運送。楊海嵐表示,目前全球已經有超過90個的氫能雙邊貿易規劃,「氫氣很有可能成為下一個新興的能源貿易標的。」

在氫能的使用上,也已經看得到日漸成熟的案例。2020年在西門子的能源部門(SIEMENS ENERGY)主導下,結合了德國太空中心以及四家公司和大學共同成立了HYFLEXPOWER計畫,目標是建造出全球第一個工業級的氫氣發電機。今年8月時,HYFLEXPOWER也宣布以取得法國政府的氫氣生產、儲存以及發電許可,初期目標仍以天然氣混燒30%氫氣進行示範,但在2023年就會以100%的氫氣進行發電。

圖3:HYFLEXPOWER立志建造全部使用氫氣運轉的工業級發電系統
來源:https://www.hyflexpower.eu/

另一個值得一提的案例是瑞典的鋼廠:H2 Green Steel。這家2020年才成立的公司,策略就是利用工廠當地的再生能源生產氫氣,再結合電爐、還原鐵等技術生產「綠鋼」,8月底時更成功與BMW簽下供貨協議,將從2025年開始向BMW供給低碳生產的鋼材,而BMW也將提供H2 Green Steel 40%的廢鋼料。而在10月19日,H2 Green Steel也剛完成B輪的股權融資,從新加坡國家投資公司(GIC)這些大型投資法人手上,募得了高達2億6千萬歐元的資金。

台灣對於能源的需求與日俱增,自然不能放過這波綠氫商機。楊海嵐認為,台灣也應該考慮透過投資的方式參與國際綠氫開發計畫以掌握關鍵技術,企業也應該考慮及早導入氫能應用,加速轉型的進程,才能提早佈局氫能經濟的完整生態圈。


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