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* 核能原理*

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(中子和 質子組構成原子核,而電子圍繞著原子核)。原子核反應可分為核分裂及核熔合,若這些原子的原子核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。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。

*核能發電*

燃料棒.gif 

1、燃料:鈾-235,先先將天然鈾濃縮提煉到含92235U約3%,方能作為核燃料(燃料丸: 核分裂發生在燃料丸內,多數放射 性物質均滯留在核分裂發生處) 。(上圖)

2、燃料以抗腐蝕的鋯金屬護套密封成燃料/控制棒(用來吸收過剩中子,控制鈾分裂的反應速率,可以有效的阻滯放射性物質在燃料護套之內)。(上圖)

3、再安放於15至20公分厚的鋼製壓力槽內(上圖)。壓力槽內有

 - 緩和劑:利用水或石墨來減低入擊中子的速度,使成慢中子,以增加撞擊鈾原子的機會。

 - 冷卻劑:用水、氣冷式反應器構成高效能的冷卻系統,迅速將轉化出來的熱能攜走。

(分裂產物均會被侷限在密閉冷卻水循環系統內)。 

4、核能發電是利用鈾分裂所釋放出來的巨大熱能,使冷卻水轉變為高溫高壓的蒸氣,再利用水蒸氣的壓力能推動汽輪機成為動能,最後由發電機將汽輪機的動能轉變為電能。(下圖)

5、 圍阻體結構: 在外圍以1至3公尺厚的混凝土屏蔽,確保任何自反應器或冷卻水系統釋出之放射性物質,均無法釋放到外界環境。(下圖)

沸水式電廠.gif  

*日本核發*

台大化工系教授施信民表示,日本福島核能發電廠屬於沸水式電廠,反應爐壓力槽有兩層圍阻體 (正方型黑外框、中間瓶狀的黑框),地震後反應爐緊急停機,但燃料棒 (四個紅色長條) 本身溫度很高,正常時會有緊急冷卻水 (藍色管線) 進來冷卻,但這次因失去電力緊急冷卻水失靈,無法注入反應爐。

原本反應爐 (瓶狀黑框中) 上方有一個釋壓筏,避免氣體溫度過高爆炸。當反應爐溫度持續升高,槽內的水繼續蒸發變氣體,水的分子分解成氫氣,而溫度愈高產生的氫氣愈多,氫氣與氧氣反應後爆炸,導致圍阻體破裂。

台大大氣系教授徐光蓉表示,雖然日本引海水冷卻,但反應爐還是一直在加熱,燃料棒曝露出水面,可能已經有些破壞了才會釋放出銫-137碘-I-131

 

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