《核能》能源與可持續發展PPT課件5

《核能》能源與可持續發展PPT課件5

核能 

核能（或稱原子能）是通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E=mc²，其中E=能量，m=質量，c=光速常量。核能通過三種核反應之一釋放：1、核裂變，打開原子核的結合力。2、核聚變，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 居里夫人與居里先生發現新的放射性元素釙。

1902年 居里夫人經過4年的艱苦努力又發現了放射性元素鐳。

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核能發電

利用核反應堆中核裂變所釋放出的熱能進行發電的方式。它與火力發電極其相似。只是以核反應堆及蒸汽發生器來代替火力發電的鍋爐，以核裂變能代替礦物燃料的化學能。除沸水堆外（見輕水堆），其他類型的動力堆都是一回路的冷卻劑通過堆心加熱，在蒸汽發生器中將熱量傳給二回路或三回路的水，然后形成蒸汽推動汽輪發電機。沸水堆則是一回路的冷卻劑通過堆心加熱變成70個大氣壓左右的過飽和蒸汽，經汽水分離并干燥后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輪機并帶動發電機。核反應所放出的熱量較燃燒化石燃料所放出的能量要高很多（相差約百萬倍），比較起來所以需要的燃料體積比火力電廠少相當多。核能發電所使用的的鈾235純度只約占3%－4%，其馀皆為無法產生核分裂的鈾238。

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原理

核能發電的能量來自核反應堆中可裂變材料(核燃料)進行裂變反應所釋放的裂變能。裂變反應指鈾-235、核能钚-239、鈾-233等重元素在中子作用下分裂為兩個碎片，同時放出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后發生裂變并放出兩三個中子。若這些中子除去消耗，至少有一個中子能引起另一個原子核裂變，使裂變自持地進行，則這種反應稱為鏈式裂變反應。實現鏈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幾百萬倍，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．核能發電的成本中，燃料費用所占的比例較低，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，或者是使用過之核燃料，雖然所占體積不大，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裏，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歧見紛爭。

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

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核能開發價值

核能俗稱原子能，它是原子核里的核子——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，一類叫聚變能。

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，約等于2700噸標準煤燃燒時所放出的化學能。一座100萬千瓦的核電站，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，運輸這些煤炭，要1000列火車。核聚變反應釋放的能量則更巨大。據測算1公斤煤只能使一列火車開動8米；一公斤裂變原料可使一列火車開動4萬公里。

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