《核能的来源》word版

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1、核能的來源所有的物質，都是由各種原子所組成，而原子則是由中子、質子和電子所構成。原子就像太陽系，中子和質子組構而成的原子核，在原子的中心有如太陽，而電子圍繞著原子核，就像地球、火星等這一類的行星圍繞太陽旋轉。有些原子的原子核若被外界的中子擊中時，容易分裂成兩個較小的原子核，又稱為核分裂。而所謂「核能」就是核分裂時所放出的能量。核分裂時可產生極大的能量。例如鈾的原子核分裂所放出的熱量約為碳原子燃燒放出能量的一千萬倍以上。核能電廠就是利用核分裂所釋放出的能量來發電。　　核分裂的過程，新產生的分裂原子核的總質量會較分裂前原先的原子核的總質量輕一些

2、。這部份減少的質量就是核能的來源。 　　核分裂時能釋放出多少能量是依據1905年愛因斯坦所提出的理論E=mc2計算，公式中的Ｅ為能量，ｍ為質量，而Ｃ則為光速，其含義為質量與能量為一體的兩面，兩者之間是可以互換的。　　質量轉換產生的能量是非常巨大的，若以1公克的質量轉化所釋放的能量相當於16萬公噸黃色炸藥的爆炸威力或約可讓100瓦的燈泡點三萬年。核能與火力發電廠同樣具有鍋爐與發電的設備，水在鍋爐中加熱變成蒸汽，再利用蒸汽的力量推動汽機，以帶動發電機發電。主要的不同點為火力發電是在鍋爐內燃燒石油、天然氣或煤等化石燃料，核能發電是在反應爐(即鍋爐

3、)，以控制棒調節鈾燃料分裂的連鎖反應產生能量，將水加熱變成蒸汽。核能電廠與火力電廠的異同核能與火力發電廠同樣具有鍋爐與發電的設備，水在鍋爐中加熱變成蒸汽，再利用蒸汽的力量推動汽機，以帶動發電機發電。主要的不同點為火力發電是在鍋爐內燃燒石油、天然氣或煤等化石燃料，核能發電是在反應爐(即鍋爐)，以控制棒調節鈾燃料分裂的一、沸水式核能發電是利用鈾-235分裂反應所產生的能量，將水加熱使其變成蒸汽，再推動汽輪機與發電機來發電，而核分裂產生的能量則來自分裂後損失的質量。看似很簡單的兩句話，但是真想利用這種原理來發電還須透過很精緻而複雜的工程技術；而在

4、不同地區不同國家的工程師各自努力下，核能發電雖源自相同的物理現象，卻有不同的工程設計。目前世界上數量最多的是壓水式核電廠，其次是沸水式核電廠，而我國核一、二廠採用後者，核三廠則採用前者之設計，因此特別針對這兩類電廠再詳加說明其構造。連鎖反應產生能量二、中子如何減低能量　　如果對快中子碰撞氫原子後能量降低的道理還不太明瞭，則請參考撞球碰撞情形，圖中母球由左而右正面碰撞原為靜止的子球，碰撞後母球會將所有能量傳給子球而停在子球原來的位置，子球則因吸收了母球賦予的能量而向右滾去；如果玩過或看過撞球比賽，對此種情形一定很熟悉，而其道理是因母子兩球質量

5、相同，故母球原來的能量可以完全傳給子球。前述中子碰撞氫原子的現象，也因氫原子核是由一個質子所構成，而質子與中子質量非常相近，故高速的快中子碰到靜止的氫原子時會把能量傳給後者，不過在核反應器中兩者不見得每次都能正面碰撞，故一般須有多次碰撞才能使快中子變成慢中子。，將水加熱變成蒸汽。三、燃料構造　　瞭解了「緩和劑」的道理後，讓我們再看看燃料棒的構造。天然鈾中鈾-235的含量只有0.7%，而沸水式核能電廠所用的鈾燃料必須經過濃縮處理使鈾-235含量提高為2%至5%，此舉是為了增加核分裂反應的機會，若要做原子彈則其濃度必須提高至99%以上。此外核能

6、電廠所用的燃料為了承受運轉時攝氏一千度以上的高溫，特別將鈾做成二氧化鈾的粉末，再燒結成直徑與高度均為1.6公分左右的柱狀「燃料丸」，然後再將燃料丸放入長約3.86公尺，厚約0.8公分的鋯合金管內，做成「燃料棒」。四、壓水式：圖4-2壓水式反應器示意圖     壓水式核反應器流程如圖所示，其分裂反應原理，燃料棒設計，緩和劑功能，壓力槽與圍阻體之作用等都與沸水式核反應器類似；兩者間最大的差別是壓水式反應器在水加熱成蒸汽的過程中採用了兩套迴路，在壓水式反應器中的「主迴路」裏冷水經過爐心加熱後只增加溫度但不變成蒸汽，熱水送至「蒸汽產生器」中把熱量傳

7、給「次迴路」的水後變成冷水再送回爐心；而次迴路的水則會被加熱成蒸汽去推動汽輪機，用過的蒸汽再經海水冷卻後重複使用，這種設計可以確保汽輪機使用的蒸汽絕無核分裂反應所產生的放射性物質，但因系統較為複雜，故運轉與維護也較沸水式反應器費事。此外，壓水式反應器的控制棒設在壓力槽上端，由上向下抽插，比起沸水式反應器由下往上的設計在運作與保養上較為方便。論點我非常贊成增蓋核能發電廠,主要的理由有三:1.     經濟效率高:核能發電的發電量大,由於核燃料棒可持續使用相當長的時間,需要的燃料費用遠較火力發電低.而所謂的替代發電方案,其實多半存在著效率低落的

8、問題,如太陽能發電所需的覆蓋面積極大,對台灣這種寸土寸金的地方,並不如何適合,況且,高效率的太陽能發電組,需要多晶矽這種材料,而多晶矽卻需要使用大量電力精練.潮汐能發電的問題在於