有關物理學的

2008-04-05 7:09 am
我想問以核能發電,是不是放了一次料後,不雖要再加入新的原料,就可以不斷產生核反應?另外,我想知道更多有關核能的知識,例如核能可以產生多少電,以及核能發電是用什麼原理的 ?

回答 (2)

2008-04-05 2:16 pm
✔ 最佳答案
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:http://vm.nthu.edu.tw/science/shows/nue/images/chainreaction.gif
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」。

圖片參考:http://vm.nthu.edu.tw/science/shows/nue/images/fuelstruc.gif


圖片參考:http://vm.nthu.edu.tw/science/shows/nue/images/pellet.gif

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。
參考: 網上
2008-04-05 10:27 am
不是。核能發電的原理是用一粒中子撞擊核原料(一般都是用鈾-235)[此過程稱之為核裂變],它就會被撞散且釋出能量,而這些能量就用來發電的。而當中過程亦會釋出更多的中子去撞擊其他的核原料粒子,所以這個反應會不斷進行[稱之為連鎖反應(chain reaction)] ,直至所有核原料都反應完。而其分裂出來的粒子是不能進行核裂變的,所以當所有鈾都反應完,核裂變便會結束。所以是需要加入新的核原料的。

而由於釋出的中子會隨著核原料反應的數目增加而增加,整個過程的速度都會上升。所以必須控制其速度以免失控。一種是利用鎘(cadium)去吸收中子以減少中子與核原料反應;一種則是用「壓水」來減低中子的速度。

而核能所產生的能量可由以下公式計算:
E=mc^2
E是指能量
m是指失去的質量(核原料經核裂變所產生的產品的總重量是比前者少的,所以這裡的「失去的質量」就是指產物與核原料的質量的差)
c則指光速
所以所產生的能量是很大的。
例如1公斤的鈾-235所產生的能量就已經多於燃燒二百萬公斤的煤了。

而核能發電除了核裂變(nuclear fisson)外,還有核聚變(nuclear fussion)。核聚變是透過兩粒氘分子聚合或一粒氘分子及一粒氚粒子聚合(兩者都俗稱「重氫」)而釋出能量的。不過我們現在都是用核裂變,因為要做到核聚變的條件太苛刻,其中之一就是它要在攝氏10^8度下才能進行。因為首先要高溫將它們離子化,之後要再將它們聚合,但因為它們都是帶有正極的,所以會互相排斥。所以需要高溫來將進行(高溫使粒子高速移動)。
而太陽的能量就是靠核聚變所產生出來的。另外我們製造的氫彈亦是這個原理,只要我們一開始製這一刻高溫便能使核聚變不斷進行,但是不受控制的(不過正是因為不受控才會用來做武器......)。
所以現在核能發電都是用核裂變這個原理的。

希望以上資料能幫到你~
參考: 教科書同自己


收錄日期: 2021-05-03 07:07:23
原文連結 [永久失效]:
https://hk.answers.yahoo.com/question/index?qid=20080404000051KK03391

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