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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。
核分裂如何持續發生
圖片參考:
http://vm.nthu.edu.tw/science/shows/nue/images/bwrillu.gif
上圖為沸水式核反應器的示意圖,圖中與控制棒相間較粗的紅棒為燃料棒,核分裂的主角—鈾-235—即裝在其中,燃料棒必須一直泡在水中,而水
圖片參考:
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除了吸收核分裂反應產生的能量外,還兼做中子的「緩和劑」;要瞭解這個名詞須先回顧一下核分裂反應過程,該圖左邊使鈾-235發生分裂的中子必須是低能量的中子(在核能界稱其為慢中子或熱中子),而圖右邊新生中子的能量約為慢中子的四千萬倍,因此被稱為「快中子」;若想使快中子引發下一個鈾-235原子核之分裂,則必須使其能量降低,而水中的氫原子質量與中子相近,故快中子與氫原子碰撞多次後能量會傳給氫原子而變成慢中子。因此水因有緩和快中子能量的作用而被稱為緩和劑,而也因有此種現象才能使核分裂反應得以持續發生。
燃料構造
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」。
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核能英文名︰Nuclear Power
壽命︰長、非再生
使用方法︰煲水發電
種族︰能量
前世︰鈾
現身方法︰核裂變、核聚變
流行原因︰有技術就得
核能發電,是利用核分裂產生巨大的能量,製造高溫高壓的蒸氣或氣體,驅動發電機組發電。
能所用的燃料,乃是可分裂或融合的放射性物質,例如鈾235、鈽239、鈾233等。例如1克鈾235分裂所產生的能相當於燃燒3000噸上等的煤所產生的熱量
目前核能發電量僅佔全球能源和電力供應百分之七和十七。
核分裂
核能的產生,首先是以中子撞擊可分裂物(如鈾235),使之分裂成鋇及氪等原子,並發出能量以及快速中子;這些中子又會去撞擊旁的鈾原子核,使分裂進行下去,稱為連鎖反應。熱量送出製造高溫蒸氣,送往汽機,產生動力。
核能優點1)減少依賴化石燃料
2)生產巨大能量
3)只需小量原料
4)鈾礦蘊藏量足夠長期使用
5)運作成本較低(約為火力發電三分之一)
6)生產電力時不會造成空氣污染
至於核能可以產生多少電?
由於核能可以由很少量的燃料,生成龐大的能量,如1公克的鈾 -235完全分裂後所產生的能量,大約和燃燒2000公斤的石油 ,或3噸重煤炭的能量,或是看23萬小時電視(100瓦特 )的電能是相同的。