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『化學專門課程』核能~!!
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化學神
等級:6
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i~Robert
微笑幸運草
㊣ 小小
電腦老師(Cat_PT)
stops.here
如朕親臨

核能

一、化學反應與核反應
(1)化學反應僅涉及原子的最外層電子的轉移或共用,而原子核並不參與反應,化學反應的能量變化很小。
(2)核反應涉及原子核的分裂或融合,核反應所放出的熱量遠大於化學反應。
(a)核反應前後原子的種類改變、物質總質量變小。
(b)原子核反應遵守“質子數守恆”及“質量數守恆”,不遵守“質量守恆定律”。

二、核能種類
(1)核分裂:用慢中子撞擊(鈾-235)重原子核,使重核分裂成兩個較輕原子核,其中質量虧損,而產生大量能量。當中子撞擊鈾核時,鈾核分裂並產生數個中子,這些中子繼續撞擊未反應的
鈾核,再產生更多的中子,而引發“鏈鎖反應”
(a)反應:慢中子 + 鈾-235 --> 鋇 + 氪 + 快中子 + 能量
(b)用途:核能發電(3~5%)、原子彈(99%)、同位素製造、醫學診斷治療、分析建築物結構等。
(c)原料:來源少。
(d)生成物:具有放射性。(核能電廠運轉產生的廢氣、廢熱及固體廢棄物,均具有放射性,我國對核能發電產生的核廢料採『水泥固定法』處理後,送往蘭嶼地區儲存。)

                                                核分裂

(2)核融合:兩個或兩個以上較輕元素的原子核在高溫(約攝氏百萬度以上)下結合成較重的原子核,並放出大量能量。
(a)反應:氘 + 氚 --> 氦 + 中子 + 能量
(b)用途:氫彈、核融合發電(尚未成功)。
(c)原料:取自海水等,存量多。
(d)生成物:沒有放射性(或廢料很快衰變而失去放射性)。

                                        核融合

  
 ※補充:

(1)放射性粒子:自然界中不穩定的原子核會進行衰變,放射出射線或能量而轉變成穩定的原子核,此種性質稱為放射性。原子核衰變所放射出的射線主要有α射線(氦原子核 )、β射線(電子 )和γ射線(高能量電磁波)三種。

(2)半生期:放射性元素的原子衰變至剩餘濃度為原來一半所經歷的時間,稱為半生期。例:碳-14的半生期為5730年,可利用14C定年法測定出古代生物化石的年代。鈾-238的半生期為4.5×109年,可利用此衰變濃度測定出地球的年代。

三、核能的由來
在核反應中,生成物的質量比反應物小,根據愛因斯坦的質能互換公式,此種減少的質量可以轉變成及大的能量。
質能互換公式:E=m×c2 (E:產生的能量,m:損失的質量,c:光速)
例:質量每減少1克,可產生的能量約為?    E=(1×10-3kg)×(3×108m/sec)2=9×1013J
即核反應遵守質能守恆定律:虧損的質量乘以光速平方恰等於釋放的能量。

四、核能發電
核能發電的主要程序是以濃度3~5%的鈾-235為核燃料,利用通過中子減速劑(重水,D2O)的慢中子撞擊,使其發生連鎖反應而釋放出能量,再將能量以熱傳導媒(輕水或重水)傳輸產生高壓
水蒸氣,進而推動渦輪引擎帶動發電機發電。核反應器中的鎘或硼控制棒可吸收反應產生的中子,使反應減緩而得以控制其能量的釋放。

五、核子反應爐

世界各國所使用的核子反應爐有很多種型式,我國使用的是輕水式反應爐,這也是廣為世界各國所採用的。

我國的輕水式反應爐有「沸水式」(BWR)及「壓水式」(PWR)兩種,這是因其「緩衝劑」及「冷卻劑
」都使用普通的水(即輕水)。

沸水式」是在反應爐中直接產生蒸汽,並且直接送到汽機,將蒸汽能量轉為機械能,轉動發電機產生電力。

                    

               

                                         沸水式

壓水式」是把反應爐中,所產生高壓高溫的水,送到蒸汽產生器,在那裡把另外一個系統的水變為蒸汽,再送到汽機。

                    

                  

                                            壓水式

資料來源:翰林版基礎化學(全)

相關連結:台灣電力公司

 by 剛起床的化學神





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