《核能》能源與永續發展PPT課程5

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《核能》能源與永續發展PPT課程5

核能

核能(或稱原子能)是透過轉化其質量從原子核釋放的能量,符合阿爾伯特·愛因斯坦的方程式E=mc²,其中E=能量,m=質量,c=光速常數。核能經由三種核反應之一釋放:1、核裂變,打開原子核的結合力。 2、核融合,原子的粒子熔合在一起。 3.核衰變,自然的慢得多的裂變形式。

發展簡史

核能(nuclear energy)是人類歷史上的一項偉大發現,這離不開早期西方科學家的探索發現,他們為核能的應用奠定了基礎。 19世紀末 英國物理學家湯姆遜發現了電子。

1895年 德國物理學家倫琴發現了X射線。

1896年 法國物理學家貝克勒爾發現了放射性。

1898年 居禮夫人與居禮先生發現新的放射性元素釙。

1902年 居禮夫人經過4年的辛苦努力又發現了放射性元素鐳。

核能發電

利用核反應器中核分裂所釋放出的熱能進行發電的方式。它與火力發電極為相似。只是以核反應器及蒸汽發生器來取代火力發電的鍋爐,以核分裂能取代礦物燃料的化學能。除沸水堆外(見輕水堆),其他類型的動力堆都是一迴路的冷卻劑透過堆心加熱,在蒸汽發生器中將熱量傳給二迴路或三迴路的水,然後形成蒸汽推動汽輪發電機。沸水堆則是一迴路的冷卻劑經由堆心加熱變成70個大氣壓力左右的過飽和蒸汽,經汽水分離並乾燥後直接推動汽輪發電機。核能發電利用鈾燃料進行核分裂連鎖反應所產生的熱,將水加熱成高溫高壓,利用產生的水蒸氣推動蒸汽渦輪機並帶動發電機。核反應所放出的熱量較燃燒化石燃料所放出的能量高很多(相差約百萬倍),比較起來所以所需的燃料體積比火力電廠少相當多。核能發電所使用的鈾235純度只約佔3%-4%,其馀皆為無法產生核分裂的鈾238。

原理

核能發電的能量來自核反應器中可裂變材料(核燃料)進行裂變反應所釋放的裂變能。裂變反應指鈾-235、核能鈽-239、鈾-233等重元素在中子作用下分裂為兩個碎片,同時釋放中子和大量能量的過程。反應中,可裂變物的原子核吸收一個中子後發生裂變並放出兩三個中子。若這些中子除去消耗,至少有一個中子能造成另一個原子核裂變,使裂變自持地進行,則此反應稱為鍊式裂變反應。實現鍊式反應是核能發電的前提。

優點

1.核能發電不像化石燃料發電那樣排放巨量的污染物質到大氣中,因此核能發電不會造成空氣污染。

2.核能發電不會產生加重地球溫室效應的二氧化碳。

3.核能發電所使用的鈾燃料,除了發電外,暫時沒有其他的用途。

4.核燃料能量密度比起化石燃料高上數百萬倍,故核能電廠所使用的燃料體積小,運輸與儲存都很方便,一座1000百萬瓦的核能電廠一年只需30公噸的鈾燃料,一航次的飛機就可以完成運送。

5.在核能發電的成本中,燃料費用所佔的比例較低,核能發電的成本較不易受到國際經濟情勢影響,故發電成本較其他發電方法為穩定。

缺點

1.核能電廠會產生高低階放射性廢料,或是使用過之核燃料,雖然所佔體積不大,但因具有放射線,故必須慎重處理,且需面對相當大的政治困擾。

2.核能發電廠熱效率較低,因而比一般化石燃料電廠排放更多廢熱到環境�,故核能電廠的熱污染較嚴重。

3.核能電廠投資成本太大,電力公司的財務風險較高。

4.核能電廠較不適宜做尖峰、離峰之隨載運轉。

5.興建核電廠較易引發政治分歧。

6.核電廠的反應器內有大量的放射性物質,若在事故中釋放到外界環境,會對生態及民眾造成傷害。

核能開發價值

核能俗稱原子能,它是原子核裡的核子-中子或質子,重新分配和組合時釋放出來的能量。核能分為兩類:一類叫裂變能,一類稱為聚變能。

核能有巨大威力。 1公斤鈾原子核全部裂變釋放出來的能量,約等於2700噸標準煤燃燒時所放出的化學能。一座100萬千瓦的核電廠,每年只需25噸至30噸低濃度鈾核燃料,運送這些核燃料只需10輛卡車;而相同功率的煤電站,每年則需要300多萬噸原煤,運送這些煤炭,要1000班火車。核融合反應釋放的能量則更巨大。根據計算1公斤煤只能使一列火車開動8公尺;一公斤裂變原料可使一列火車開動4萬公里。

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文件信息

更新時間: 2024-09-08

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