圖解你我應了解的核能與核電[Tu Jie Ni Wo Ying Le Jie De He Neng Yu He Dian]＊自然科普類＊暢銷書榜～推薦！

作者：賀立維
出版社：商周出版
出版日期：2013/08/17
語言：繁體中文

ISBN：9789862724330
叢書系列：科學新視野
規格：平裝/208頁/15x21cm/普通級/單色印刷/初版
出版地：台灣
本書分類：自然科普>應用科學>核電／能源

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核能的產生

核能就是當原子核被中子打破而分裂時，由原子核當中所發出的能量，又稱為核分裂能。

目前在自然界中被人類發現，能夠被分裂而產生能量的元素只有鈾235，它的原子序是92。鈾235與鈾238都是鈾的同位素，但它們的性質卻大不相同。鈾235可以被分裂用來做原子彈，或用來發電；鈾238就不行。

另一種可以被分裂的同位素，是經由鈾238吸收一個中子而產生的鈽239，它也被稱為人造元素，或超鈾元素。鈽239在大自然中是不存在的。

在一個核子設施中，當一個中子去撞擊一個鈾235或鈽239的原子核的時候，這個原子核會以某種機率被撞擊到而發生核裂變，就會釋放出一些新的中子以及很大的能量，這些能量就被稱為「原子能」，也就是我們一般俗稱的「核能」。所釋放出新的中子又會去撞擊其他鈾235或鈽239的原子核，又引起連續的裂變，這樣持續下去就叫做連鎖反應。

連鎖反應的結果會釋放出巨大的能量，被撞擊而破裂的原子核會變成質量較小的碎片，這些碎片會帶有強烈的放射性，就是帶有輻射能的同位素。這些同位素就是人見人怕的核廢料。

當原子彈爆炸或核電廠出事時，被釋放到大氣、海洋與土壤的放射性污染物，就是由這些分裂碎片所造成的。核災中或核電廠除役後，至今人們還無法處理的核廢料都是這些物質。

原子爐與原子彈的不同

原子核被擊碎後所產生的能量，可以用愛因斯坦的質能轉換公式來計算，這個公式就是大家所熟悉的E = MC2（能量 = 質量 × 光速2 ）。

當發生核反應時，它所產生的能量E等於所被轉換的質量M，乘上光速C的平方。光速有多快呢？它一秒鐘可以跑三十萬公里，也就是在一秒鐘裡可以繞地球七圈半。其中轉換成能量而消失的質量M，大約是鈾235質量中的幾個百分點而已。

世界各地的核能發電廠就是使用這些能量來發電。核子潛水艇、核子航空母艦等等也都是依據同樣的理論。以同樣的質量來說，由原子核所發出的能量，會比化學反應或物質燃燒中所釋放的熱能，大了幾千幾萬倍。

可以發生核分裂的鈾235通常與不能發生核分裂的鈾238共同存在天然的鈾礦中，而它的比例相當低，只佔了百0.7%。若用一些高科技的濃縮方法，可以將它的濃度提升到2.5% ~ 4%左右，這就是用來做一般發電用核電廠的低濃縮鈾。若將它濃縮到90%以上，讓它瞬間爆炸開來，就是原子彈了。

將鈾235用濃縮的方法來提煉的話，技術與費用非常昂貴，不是一般國家所能負擔，而且有這種能力的大國，也不會輕易的將技術或設備賣給其他國家。這些有濃縮鈾的國家包含了英、美、法、德以及前蘇聯等核子大國。例如，伊朗總統阿瑪迪尼賈曾於2009年底宣布，將興建十座新濃縮鈾廠，並將研究加工處理濃縮鈾的計畫。對於這種明顯的挑釁舉動，西方核武大國就揚言將對伊朗施以各種的制裁行動。

另一種相對簡易的濃縮方法，就是以時間來換取空間。利用一種實驗用而不發電的重水式原子爐，經過長年累月的運轉，讓中子二十四小時不停的去撞擊含量較高的鈾238原子核。因為鈾238不會像鈾235一樣被分裂，但鈾238會吸收撞擊它的中子，而變成鈽239的同位素。鈽239跟鈾235一樣，是一種會被中子擊破而發生連鎖反應的核燃料，所以鈽239就可以成為原子彈或是原子爐的一種核燃料。