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)。

  
 ※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。