核能發電的原理5大好處2023!專家建議咁做...

Posted by Eric on June 25, 2022

核能發電的原理

核融合需要克服的技術還很多,目前還處在實驗的研究階段,需要有企業家的贊助與科學家的智慧一起攜手為人類的福祉努力;好消息是,已經有企業家與科學家一起攜手在地球的環境下創造出「人造太陽」的合作計畫。 如果核能電廠說來說去總離不開「放射性廢棄物」的處理疑慮,那這個世界上有沒有發電效率堪比現行的核能發電,但又不會產生那麼多「放射性廢棄物」的發電方法呢? 這裡說的不是太陽能,而是科學家口中的小太陽 核能發電的原理2023 — 核融合。 目前商業核能發電設施利用的幾乎都是核分裂,想要穩定的核能,也許核融合更值得嘗試。 有些國家以前沒有簽署這項條約,並且有能力使用國際間援助的核技術(經常為民用)來發展核武器(印度,巴基斯坦,以色列和南非)。 南非後來也成為了防止核武器擴散條約的簽約國,現在它是世界上唯一已知發展了核武器並被證實將其銷毀了的國家。

在各種能源的事故之中,按照每個單位發電的人命損失計算,核電的安全記錄優於其他幾種主要的發電方式[6][7][8][9][10]。 核廢料存放問題 在核能發電的過程中,會有含不同程度放射性的核廢料,特別是危險性最高的燃料棒,其放射性可以維持萬年以上,需要慎選掩埋地點;若掩埋不當,暴露在輻射下,將對生物造成極大的影響。 核能發電的原理,是利用「鈾礦」作為原料,將含有輻射物質的鈾-235,進行核分裂反應來發電,核分裂持續產生熱力和蒸氣,再藉由蒸氣推動發電機發電。

核能發電的原理: 全球有多少核電廠?~:~認識核能~:~

[78]核分裂會產生一些氣體,比如說碘-131和氙-133。 核能發電的原理2023 1941年5月,日本陸軍大臣東條英機批准了空軍科技署的「製造鈾彈報告」,近百名科學家在仁科芳雄的帶領下開始執行「仁方案」[3]。 由於國內缺乏可供研究的「鈾」,且由於各大研究所並未合作而使得資源分散、進度緩慢。 核能發電的原理2023 日本的核計劃在1943年初就宣告終止,原因是日本估計即使是進行單一的鈾分離工程也必須消耗全國10%的電力、半年的銅產量和十年的時間完成其必要設施,代價過於龐大[2]。 但是,核能的支持者說核廢料已經得到了很好的防護,並且他們還說在全世界範圍內沒有一起民用核設施的事故與核廢料有關。

核能發電的原理

潮汐能普查計算的方法是,首先選定適於建潮汐電站的站址,再計算這些地點可開發的發電裝機容量,疊加起來即為估算的總量。 潮汐是一種世界性的海平面周期性變化的現象,由於受月球和太陽這兩個萬有引力源的作用,海平面每晝夜有兩次漲落。 (DTP)開發了潮汐流在勢能和動能間的交互作用。

核能發電的原理: 燃料棒為何無法移至乾式貯存場?

支持核能發電者認為,核能發電相較於台灣主流火力發電,是對環境衝擊最小的、安全、潔淨能源。 中華民國的核電廠皆由臺灣電力公司運營,行政院原子能委員會為其督導機關,核電廠也受國際原子能總署監督。 2019年11月,美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室正在進行一項等離子體線性實驗(PLX),旨在結合目前兩種核聚變方式之所長。 由於等離子體很快就會飛散開來,所以必須先將其封閉。

核能發電的原理

举例来说,1990年,美国国立卫生研究院中的美国国家癌症研究所(NCI)宣称,在对16种癌症的死亡率进行了一项大规模研究后,他们认为居住在美国62座核电站周围的居民癌症死亡率并不比其它地方高。 这项研究同时发现,在新建了一座核电站后,当地儿童的白血病死亡率也没有增长。 这项研究是美国国家癌症研究所进行的规模最大的对癌症的研究,它一共在核电站周围的居民中调查了900000个因癌症而死的人。 核工业上使用的受污染的工作服、工具、净水树脂和一些正要关闭的核电站本身也都在产生一些低放射性的废料。 在美国,美国核管理委员会已经几次尝试着允许低放射性废料被当作普通废物一样处理,比如进行填埋,回收等等。 许多低放射性废料的辐射量非常小,它们只因为自己的使用历史而被当作了放射性废物。

核能發電的原理: 核能发电量占比

這意味著鈽-239( Pu)會累積在燃料上,當鈾燃料中的 U 被用完後,核廢料含有 Pu 。 另外,鈾的來源除了礦場外,尚可由海水中提鍊,以目前的技術來估算,海水提鈾的成本不會超過每公斤260美元。 那個"值"指的通常是鈾的濃度,因為天然鈾礦中所含的鈾通常只含不到1%的濃度,但是鈾必須在濃度約3%時才可供給發電之用。

核能發電的原理

當雷射聚焦到燃料丸粒的表面時,雷射的能量會像放大鏡聚焦太陽光讓紙張冒煙一樣瞬間引爆燃料丸粒的表面。 如果控制得宜,爆炸產生的震波可以均勻又同步地從表面傳到丸粒中,在傳遞過程中因表面積逐漸縮小而造成壓力逐漸增加,直到壓縮到核心的燃料足以點燃核融合反應。 核融合反應一旦發生,連鎖反應會再向外擴及整個燃料丸粒,於是產生大量的能量。 原子彈的破壞力和殺傷破壞方式主要有光放射線、衝擊波、早期核放射線、電磁脈衝及放射性沾染等[11]。 在原子彈引爆後,核爆過程會釋放出強烈的放射線光。

核能發電的原理: 核聚變

核反应堆需要冷却,典型的是用水来冷却(有时不是直接的)。 使用水来将能量从一个热源带走,需要一个冷源,这个过程叫做兰金循环(Rankine cycle)。 多余的热量需要当作废热来排放掉,这时就需要冷却水了。 废水的温度必须受到限制,否则会将河中的鱼杀死;生物圈中比一般水温度高的热水是一个潜在的长期隐患。

核能發電的原理

一些新型反應堆,尤其是球床反應堆,是專為高峰時期用電而設計的。 核燃料的來源~鈾是一種常見的化學元素,陸地上和海洋中的每個地方都存在著鈾。 大部分種類的岩石和土壤都包含著鈾,儘管濃度極低。 現在,比較經濟的鈾儲藏地的鈾濃度至少為0.1%。 以現在的花費速度來算,地球上可被提取的鈾還可用50年。 將鈾的價格提高一倍對核電站的運行成本不會有什麼影響,但可以使地球上可被提取的鈾能持續使用幾百年。

核能發電的原理: 什麼是「核能」?

由於科學家仍未能有效控制核聚變過程,現時所有核電廠都經由核裂變發電。 核能是一种储量充足并被广泛应用的能量来源,而且如果用它取代化石燃料来发电的话,温室效应也会减轻。 国际间正在进行对于改善核能安全性的研究,科学家们同时还在研究可控核聚变和核能的更多用途,比如说制氢(氢能也是一种被广泛提倡的清洁能源),海水淡化和大面积供热。 1979年的三哩岛核泄漏事故和1986年的切尔诺贝利核事故使美国放缓了建造核能发电厂的步伐。

  • 核動力是利用可控核反應來獲取能量,從而得到動力,熱量和電能。
  • 建造核電站需要的資金占了總運營成本的70%(假設折現率為10%)。
  • 核能發電的原理,是利用「鈾礦」作為原料,將含有輻射物質的鈾-235,進行核分裂反應來發電,核分裂持續產生熱力和蒸氣,再藉由蒸氣推動發電機發電。
  • 2016年的调查显示,核能满足了72%的法国电能需求[15]。
  • 核爆會製造出電磁脈衝,而電磁脈衝的電場強度可達1萬至10萬伏特,完全可以摧毀起爆點周圍的一切電子設備[11]。

使用水來將能量從一個熱源帶走,需要一個冷源,這個過程叫做蘭金迴圈(Rankine cycle)。 多餘的熱量需要當作廢熱來排放掉,這時就需要冷卻水了。 核能發電的原理2023 廢水的溫度必須受到限制,否則會將河中的魚殺死;生物圈中比一般水溫度高的熱水是一個潛在的長期隱患。 廢水對於所有的傳統供電廠,包括煤,石油和天然氣供電廠都是一個問題,因為它們都靠著蘭金迴圈來產生能量。 用人工方式分裂具輻射原子, 產生的巨大能量部份被利用發電,是現在核能發電的原理。 分裂後的剩下產物具有很強的輻射,部份氣體產物散播到空氣中, 部份留在水、 接觸的機械、建築及用過的燃料棒中。

核能發電的原理: 全球與區域

燃料鈾的需求主要取決於核電站的設備容量(核能發電量),同時核電站運行壽命的延長和熱功率的增加、設備利用率、運行環境與燃耗、天然鈾價格和濃縮勞務價格的差額也是重要因素。 全球核電站設備容量將隨著以中國為主的亞洲地區核電開發的進展,有增加的趨勢。 失去控制的裂變能不僅不能用於發電,還會釀成災害。 (如車諾比核電站和福島核電站等等)3.裂變反應產生的能量要能從反應堆中安全取出。 即在設計時就分三個層次進行安全設防:第一,通過設計逾度、質量管理、運行人員培訓等措施提高可靠性,儘量減少事故。 第二,設定安全系統,一旦事故發生,防止堆心損壞。

  • 原子彈的破壞力和殺傷破壞方式主要有光放射線、衝擊波、早期核放射線、電磁脈衝及放射性沾染等[11]。
  • 即使將核廢料中的錒系元素全部除去,並使用快速增殖反應爐通過嬗變將一些半衰期長的非錒系元素也除去,核廢料還是要在一百至幾百年內與外界隔絕,所以這是個長期的問題。
  • 潮汐發電是海洋能中技術最成熟和利用規模最大的一種。
  • 核能是一种储量充足并被广泛应用的能量来源,而且如果用它取代化石燃料来发电的话,温室效应也会减轻。
  • [1][2][3]採用ABWR設計之核四廠建設由於部份民眾反對,自2014年宣布停建。
  • 槍式原子彈內,兩塊皆小於臨界體積的半球形的分裂物質分開一定距離放置[11],中子源置於兩瓣裂物質中間[11]。

科學家正努力研究如何控制核融合,但是現在看來還有很長的路要走。 目前主要的幾種可控制核融合方式:Z脈衝功率設施、雷射約束(慣性約束)核融合、磁約束核融合(托克馬克)。 在世界上任何一个地方建造核电站,无论这个核电站是旧式还是新式,都会遇到被当地居民反对的问题。 经过三哩岛和切尔诺贝利这两个事故后,只有很少数的城市会欢迎一个新的核反应堆,核处理工厂,核燃料运输路线或试验性核设施。 但是,美国境内一些已有核设施的地方却在争抢着要更多核设施。 关于核能的利用一直存在着争议,因为那些放射性核废料会被无限期保存起来,这就有可能造成泄漏或爆炸,有些国家可能借应用核能的名义来大量制造核武器。

核能發電的原理: 台灣相關反核組織

通常是使用氫的同位素例如氘、氚核作為融合原料,這些成分在自然界的水中含量豐富,不會有開採耗盡的問題。 再處理~再處理可以回收用過的核燃料中95%的鈾和鈈,並將它們轉化為新的混合氧化物燃料。 這也同時減少了核廢料的長期放射性,因為經過再處理後,剩餘核廢料中主要就是半衰期短的裂變產物,並且它的體積也減少了90%。 民用核燃料產生的廢料的回收已經在英國,法國和(以前)俄羅斯大規模應用,中國也即將應用這項技術,印度也可能應用,日本應用此項技術的規模也在擴展中。

在那些簽署了這項條約並通過海運收到了一些零星的核材料的國家中,許多國家已經宣稱或已被指責嘗試著使用應為民用的核電站來發展武器,比如說伊朗和朝鮮。 有些種類的核反應爐比其他種類更容易被用來製造核武器,而且國際上的一些關於核武器擴散的爭論已經聚焦到了具有發展核武器的野心的國家中某些具體的反應堆型號上。 科學家們正在嘗試著改變核反應爐的設計,他們希望能通過這樣來減少核裂變反應堆出事故的風險;自動化和被動安全式的反應堆也正在研究中。 未來可能出現的核聚變反應堆在理論上出事的風險是非常小的,因為反應堆中的核燃料只夠反應約一分鐘時間,但是核裂變反應堆中儲藏的是夠用一年的核燃料。 在日本和法國,建造核電站所需的獲得執照和認證的程式很簡潔,這也就使建造費用和時間大大地縮短了。 在法國,政府使用一種與認證新型飛機相似的程式來認證一種核反應爐。

核能發電的原理: 台灣的風力發電

增加質子或減少中子都會使得克服勢壘所需的能量變多。 核聚變將諸如氫原子核一類的較輕的原子核結合形成較重的原子核。 輕核所帶的電荷少,因此它們聚變時需要克服的勢壘越小,釋放出的能量就越多。 隨着原子核質量的增加到一個臨界點時,聚變反應所需克服的位能大於反應放出的能量,即沒有淨能量產生。 大多數新型的的天然氣發電廠都被用作用電高峰時期的備用發電廠。 比天然氣發電廠規模大的核電廠和煤電廠無法快速改變輸出功率,這些電廠的角色只是在平常時期供電。

核能發電的原理

一種是鈾235,一種是鈽239(英文plutonium,對岸使用的右半邊用2不2取代2布2)。 U-235是易分裂的核素,在吸收低能量的熱中子後,可產生分裂的核素。 鈾核分裂時會 產生碘131,銫137,鍶90與鍶89 等放射性元素進入空氣或水中,而 循環用水容易變成氚而成廢水排入環境。 製造核彈的最大難題在於核料的取得,已知可以產生連鎖核分裂反應的核料有鈾 235 與鈽 239 等元素。 幾經研究,科學家最初發現天然鈾含有鈾238及鈾235兩種同位素,只有後者受中子撞擊後,會發生分裂反應。

核能發電的原理: 建造所需资金

即使这样,剩余的核废料如果不包含锕系元素,还会持续300年保持强放射性,如果包含锕系元素,则会持续几千年保持强放射性。 即使将核废料中的锕系元素全部除去,并使用快速增殖反应堆通过嬗变将一些半衰期长的非锕系元素也除去,核废料还是要在一百至几百年内与外界隔绝,所以这是个长期的问题。 次临界反应堆和核聚变反应堆也可以减少核废料需要被储藏的时间。

日本有小型的再處理廠,但是大多數用過燃料仍委託英法作再處理。 這個例子以核子試爆廠附近的小麥或 稻米田的污染為最明顯的例子,人會因為吃食物而受到輻射傷害,正如 長期住在輻射屋內一樣。 目前國際間常觀察一國是否擁有氣體離心法設備,推算一國的核武器研究水準。 1公斤武器級鈾235,就需要從200噸鈾礦石中提鍊。 根據國際原子能機構的定義,濃度為3%的鈾235為核電站發電用低濃縮鈾,若於80%稱作高濃縮鈾,大約90%則叫作為武器級高濃縮鈾。

核能發電的原理: 核能發電方式

因為在電力生產的過程中,如果使用其他化石燃料或水力,必須要付出比核能更慘重96到747倍不等的生命損失。 儘管這項報告出版接近30年,許多數據都證實報告結論的準確性。 正因為我們重視安全,所以不止透過各種安全設備,把核能事故發生的機率降到最低;也透過各種保護設備,盡量把事故的後果減到最輕微。 前美國物理學會環境科學組主席Bernard Cohen曾整理生活中各種風險所造成的預期生命損失(少活日數)如表1。 [2]我們發現連居家意外的風險都比核能電廠附近居民的風險高了5,000倍。

三哩島核電廠 2 號反應爐在 2020 年開始移轉產權,以便新的所有權人進行除役工作。 您沒看錯,時至今日,三哩島 2 號反應爐的除役工作至少還需要 20 年、預算約 10 億美元。 而事故以來的除役工作著重在移除廠內的燃料棒,反應爐內部結構的毀損狀況,則因高輻射劑量尚未調查清楚。 根據國際核能事件分級表(INES),三哩島事件屬於第 5 級「具有重大影響的意外事故」,當局也針對核電廠周遭近 200 萬人展開健康追蹤計畫。 儘管日後 NRC 等單位指周遭居民的輻射暴露量對於健康的影響「可忽略不計」,仍無法抹滅 40 年來矗立三哩島上、結構安全未明的 2 號反應爐對於當地居民造成的心理壓力。 時間回到 1979 年 3 月 28 日凌晨 4 點,位於美國賓州的三哩島核電廠 2 號反應爐供水汞故障,雖然啟動備用給水汞,但因為備用給水汞的進水閥門在先前檢修時遭關閉,導致備用給水汞無法順利運轉。

原子彈是由引爆控制系統,高能炸藥,反射層,含有核裝料的核部件,中子源及彈殼所組成[10]。 核能發電的原理2023 高能炸藥是推動和壓縮反射層以及核裝料的能量來源[10]。 反射層一般由鈹或鈾-238組成,其作用為反射連鎖反應中射出反應系統的中子,使其回到反應過程中繼續參與連鎖反應[10]。

核能發電的原理: 日本福島核廢水與一般核廢水有何不同?對人體和環境有什麼影響?

除了政策面以外,是否能說服當地民眾,乾式貯存場的安全無虞,也是需要面對的問題。 在之前的節目中,我們有提到乾式貯存場的設計不論是輻射量或是堅固性都不用擔心,畢竟連火箭撞了都沒事。 至於燃料棒本身的安全也不用擔心,用過燃料棒放入乾式貯存場後只需要靠空氣的被動循環,就能維持溫度穩定,完全不需插電。 隨著 2024 大選戰鑼敲響,能源議題勢必會是各家爭論的議題。 除了是政治口水之外,確實也與民生相關、不能忽視,而「核電」又是其中的熱門,「核電廠究竟要不要延役」也成為許多討論居聚焦之處。



Related Posts