能源應用

1. 能源應用 班級:四技電機四Ｂ 學號:A950J213 姓名:黃東旭 老師:王永山 老師

2. 何謂「核能」 「核能」: 核能又稱原子能，是來自原子核的能量。 原子是由三種基本粒子所組成的，分別是質子、中子和電子。 帶正電的質子和不帶電的中子緊緊的結合在原子的中央，形成原子核，核外圍繞著帶負電的電子。 中子是很活躍的粒子，每一秒鐘可跑一萬英哩，等於時速57,924,000公里，喜歡在原子中間亂飛亂撞別的原子。 當原子核被中子撞擊而分裂成兩個不同的原子核，或是被撞擊而融合時，都會釋放出能量，這種由於物質的質能改變而得到的能源，即是「核能」。愛因斯坦發現質量和能量可以互相轉換，一點點質量就可以轉換成很大的能量。 核分裂和核融合係依據此「質能互變」的原理，釋放出巨大的能量。

3. 核能的用途 目前我們利用核能當動力從事發電，提高人類的生活水準; 在醫學上利用它來醫治病症，增進人類的健康; 在農業上利用它來消滅病菌和害蟲，延長蔬果儲存時間，改良農作物的品質，增加農業生產; 在工業上利用它的放射來檢查產品; 在科學上利用它來從事太空探險，製造核能電池，測定化石年代等等。由此得之，核能在我們日常生活中的用途非常的廣泛。 臺灣目前有三座核能電廠:臺北縣石門鄉的核一廠、野柳的核二廠及恆春的核三廠。

4. 核能發電的原理 核能發電廠和火力發電廠一樣是利用水蒸氣來推動汽輪機，帶動發電機發電，其不同的是核能發電是用鈾作為燃料來代替煤碳、石油或天然氣的燃燒，看不到火亦看不到煙霧，不會造成空氣汙染。目前核能發電是利用鈾235為燃料，當它在反應爐中進行核分裂連鎖反應時，會產生大量的熱能，將水加熱為水蒸氣，推動汽渦輪機，再帶動發電機產生電力。 全球約有二十幾個國家、300餘座核能發電機在運轉中，其中約85丸是輕水冷卻輕水暖和反應爐，使用普通水來冷卻核反應爐及使高速移動的中子減速，以增加核分裂的機率。輕水式反應爐可分為沸水式和壓水式兩種，此兩種都是利用核分裂所釋出的能量把水加熱，使之產生蒸氣來驅動渦輪發電機發電。 臺電公司核能一廠、核能二廠所採用的核反應爐是沸水式反應爐，其爐心燃料所產生的熱能，使鈾燃料棒周圍的水直接沸騰，產生蒸氣，再把蒸氣用鋼管引導到汽輪機帶動發電機發電的，然後以海水冷卻回復液態送回壓力槽內。沒有化為水蒸氣的水，則以再循環水泵送出高壓水帶動噴射泵，在壓力槽內造成強制循環。 臺電公司的核能三廠所用的核反應爐是壓水式反應爐，以爐心把水加熱到華氏600度 ，但是由於受到高壓力，水也不會沸騰，把這不會沸騰的高溫熱水，再用鋼管引到一個叫「蒸汽產生器」的設備裡，把熱管外圍的水加熱，使之產生蒸氣。管內和管外的水不曾相混，所以，管內的水可以用抽水機打回爐心，再用管外的蒸氣引到汽輪機來發電。

5. 核能的重要性 核能是二十世紀一些傑出科學家所發明的最新能源，也是最引起爭論的一種能源，核能雖具有強大的破壞力，但可用在發電上，是十分重要的能源。 目前地球上的石油、天然氣、煤等能源供應日漸減少，開發核能這種能源是相當有價值的。 尤其核融合的技術如果開發成功，不但可以產生更大的能量，且其從水中所提煉的氫同位素是永遠不會枯竭的。

6. 核子反應爐介紹 壓水反應爐(PWR)完全以高壓水來冷卻並使中子減速（即使在溫度極高時也是這樣）。大部分正在運行的反應爐都屬於這一類。儘管在三哩島出事的反應爐就是這一種，一般仍認為這類反應爐最為安全可靠。這是一種熱中子式核反應爐。中國大陸秦山核電站一期工程、大亞灣核電站和台灣核三廠的反應爐為此型。 沸水反應爐(BWR) 這些反應爐也以輕水作為冷卻劑和減速劑，但水壓較前一種稍低。正因如此，在這種反應爐內部，水是可以沸騰的，所以這種反應爐的熱效率較高，結構也更簡單，而且可能更安全。其缺點為，沸水會升高水壓，因此這些帶有放射性的水可能突然泄漏出來，。這種反應爐也佔了現在運行的反應爐的一大部分。這是一種熱中子式核反應爐。台灣核一廠和核二廠兩座發電廠的反應爐為此型。

7. 核子反應爐介紹 壓重水式核反應爐(PHWR) 這是由加拿大設計出來的一種反應爐，（也叫做CANDU），這種反應爐使用高壓重水來進行冷卻和減速。這種反應爐的核燃料不是裝在單一壓力艙中，而是裝在幾百個壓力管道中。這種反應爐使用天然鈾為核燃料，是一種熱中子式核反應爐。這種反應爐可以在輸出功率開到最大時添加核燃料，因此能高效利用核燃料（因為可作精確控制），並節省濃縮鈾的成本；只是重水很貴。大部分壓重水式反應爐都位於加拿大，有一些出售到阿根廷、中國、印度、巴基斯坦、羅馬尼亞和南韓。印度也在它的第一次核試爆後運行了一些壓重水式核反應爐（一般被稱為「CANDU的變種」）。中國大陸秦山核電站三期工程的反應爐為此型。 石墨輕水型核反應爐（RBMK） 這是一種蘇聯的設計，它在輸出電力的同時還產生鈈。這種反應爐用水來冷卻並用石墨來減速。RBMK型與壓重水型在某些方面具有相同之處，即可以在運行中補充核燃料，並且使用的都是壓力管。但是與壓重水型不同的是，這種反應爐不穩定，並且體積太大，無法裝置在外罩安全殼的建築物里，這點很危險。RBMK型還有一些很重大的安全缺陷，儘管其中一些在車諾比核事故後被改正了。一般認為RBMK型是最危險的核反應爐型號之一。車諾比核電站擁有四台RBMK型反應爐。

8. 核電廠週遭的安全措施? 為確保放射性物質不致外洩，核能電廠的設計非常嚴密。 發聲鏈鎖反應時所生成的放射性物質，絕大部分都被包在高密度的陶瓷內。燃料完的外部，在裹以鋯合金，做成密封的燃料棒，能把一小部分跑出來的放射性物質擋住。 燃料棒的外圍是能耐高壓和高溫的特殊鋼所做成，且厚達九吋的壓力槽，即使放射性物質外洩，仍然會被束縛在壓力槽內，不致散開。 再者壓力槽外有一厚度在4吋以上、用2吋厚鋼板做襯裡的水泥牆。不但把壓力槽包在裡面，還有很多緊急的處理設備，可以把萬一散出來的放射性物質圍住。最後一層防護是反應器廠房，廠房裡的壓力比外面的大氣壓力低，因此如果有放射性物質洩漏到反應器外，也不會逸散到大氣中。最後，核電廠的四周，設有安全管制區，禁止居民居住、活動，以策安全。

9. 如何處理核廢料? 為了防止低放射性廢棄物中的放射性核種污染環境及對生物造成傷害，處理低放射性廢棄物時，需將放射性廢棄物轉變為較穩定的形態，在經過適當的包裝後，使其所含的放射性核種，無法自廢棄物中釋出；再將包裝處理後的放射性廢棄物暫存於核能電廠之廢棄物貯存庫內，最後再送往最終處置場處置與人類生活環境永久隔離。 核電廠所產生之低放射性廢棄物，經過焚化、壓縮或固化處理後，再以鍍鋅鋼桶盛裝，貯存於各貯存設施內嚴格管制，並未對廠外造成輻射問題，另原能會對台電公司核電廠放射性廢棄物的產生、收集、處理、運送及貯存等作業均有詳細的安全規定並定期派人檢查以確保核電廠之作業符合要求。

10. 歷年重大核能災害 1.前蘇聯車諾比事件 (縣烏克蘭)  時間1986年4月26 INES等級:7 2.前蘇聯克什特姆事件 (縣俄羅斯)  時間1957年9月29 INES等級:6 3.前英國溫士大火事件 時間1957年910月10INES等級:5 4.美國三哩島國事件 時間1979年93月28INES等級:5 5.福島第一核電廠事件 時間2011年3月11 INES等級:7 福島與車諾比被列為國際史上最重大核災

11. 以上資料網址: http://wapp4.taipower.com.tw/nsis/WasteTreat-4.asp http://tw.epochtimes.com/11/3/19/161276.htm 維基百科