核能發電介紹

核能發電是利用核反應堆中核裂變所釋放出的熱能進行發電，它是實現低碳發電的一種重要方式。國際原子能機構2011年1月公布的數據顯示，全球正在運行的核電機組共442座，核電發電量約占全球發電總量的16%。擁有核電機組最多的國家依次為：美國、法國、日本和俄羅斯 。

核能發電利用鈾燃料進行核分裂連鎖反應所產生的熱，將水加 熱成高溫高壓，核反應所放出的熱量較燃燒化石燃料所放出的能量要高很多（相差約百萬倍），而所需要的燃料體積與火力電廠相比少很多。核能發電所使用的的鈾235純度只約占3%－4%，其余皆為無法產生核分裂的鈾238。

舉例而言，核電廠每年要用掉50噸的核燃料，只要2支標準貨柜就可以運載。如果換成燃煤，則需要515萬噸，每天要用20噸的大卡車運705車才夠。如果使用天然氣，需要143萬噸，相當于每天燒掉20萬桶家用瓦斯。換算起來，剛好接近全***692萬戶的瓦斯用量。

利用核能發電的過程

1、核裂變發電

核裂變發電是將原子核裂變所釋放的核能轉變為電能。核電站中的反應堆種類很多 ， 目前技術比較成熟且投入商業運行使用的一般有如下幾種 ：壓水堆、沸水堆、重水堆和其它堆 ，主力堆型是壓水反應堆。壓水堆核電站主要由原子核反應堆、一回路系統、二回路系統及其他輔助系統與設備組成。一回路系統也稱為核島 ，是將裂變轉化為水蒸汽的熱能裝置。反應堆所產生核能， 使堆芯發熱溫度升高 ，高溫、高壓的冷卻水在主泵驅動下流進堆芯 ，將堆芯中的熱量帶至蒸汽發生器。蒸汽發生器再把熱量傳遞給二回路循環系統中的給水，使給水加熱成為高壓蒸汽， 放熱后的冷卻水又重新流回堆芯。這樣循環往復構成一個密閉的循環回路。為了確保安全， 將整個一回路循環系統主設備集中安裝在安全殼內。

二回路循環系統亦稱常規島 ， 由汽輪機、發電機、凝汽器、二回路循環泵、加熱器除氧器及水箱等設備組成。二回路中蒸汽發生器的給水吸收了一回路傳來的熱量后變成高壓蒸汽 ，推動汽輪機，帶動發電機發電。做功后的廢氣在凝汽器內冷卻凝結成水 ，再由給水泵送入加熱器加熱后重新返回蒸汽發生器 ，再變成高壓蒸汽推動發電機做功發電 ，這樣就構成了第二個密閉循環回路。二回路系統設備均安裝在汽輪發電機組廠房內。

2、核聚變發電

研究表明，核聚變反應中每個核子放出的能量比核裂變反應中每個核子放出的量大約要高 4 倍，因此核聚變能是比核裂變更為巨大的一種能量。太陽能就是氫發生核聚變反應所產生的。核聚變反應也稱為熱核反應。核聚變反應所用的燃料是氘和氚，既無毒性，又無放射性，不會產生環境污染和溫室效應氣體，是最具開發應用前景的清潔能源。核聚變燃料氘在海水中大量存在，海水中大約每600 個氫原子就有一個氘原子，因此地球上海水中氘的總量約為 40 萬億 t。海水中所含的氘為 30 mg /L。

這些氘完全聚變所釋放的聚變能則相當于300 L 汽油燃燒的能量。從這個意義上說，如果實現了核聚變能的利用，則1 L海水就相當于300 L 汽油。因此海水中提取氘幾乎是取之不盡，用之不竭。而核聚變反應所需的另一種原料氚可以由鋰制造，地球上鋰的存儲量約為兩千多億噸，足以滿足人類開發利用核聚變能的需要。此外，據資料介紹，月球上儲有豐富的氦－3，氘與氦－3 的核聚變反應所釋放的能量比氘 － 氚核聚變反應釋放的能量還要大，而且氘與氦 － 3 的核聚變反應基本上不產生中子，因此可以大大減輕設備材料的輻射損傷，降低感生放射性的水平。

人們探測月球、開發月球的意義由此可見一斑。然而，實現“受控核聚變”一直是困擾核聚變能利用的難題，為國內外研究機構所關注。2006 年 11 月，歐盟、印度、日本、韓國、美國、俄羅斯和中國七方正式達成協議，選擇在法國的卡達拉奇建造世界上第一個受控核聚變實驗反應堆，預計用 10 年時間完成，如果成功，全世界未來的電力供應將不再受各種復雜條件的制約。

核能發電的優缺點

1、優點

（1）核能發電不像化石燃料發電那樣排放巨量的污染物質到大氣中，因此 核能發電 核能發電不會造成空氣污染。

（2）核能發電不會產生加重地球溫室效應的二氧化碳。

（3）核燃料能量密度比起化石燃料高上幾百萬倍，故核能電廠所使用的燃料體積小，運輸與儲存都很方便，一座1000百萬瓦的核能電廠一年只需30公噸的鈾燃料，一航次的飛機就可以完成運送。

（4）核能發電的成本中，燃料費用所占的比例較低，核能發電的成本較不易受到國際經濟情勢影響，故發電成本較其他發電方法為穩定。

2、缺點

（1）為核裂變鏈式反應提供必要的條件，使之得以進行。

（2）鏈式反應必須能由人通過一定裝置進行控制。失去控制的裂變能不僅不能用于發電，還會釀成災害。（如切爾諾貝利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。

（4）裂變反應中產生的中子和放射性物質對人體危害很大，必須設法避免它們對核電站工作人員和附近居民的傷害。

（5）核能電廠會產生高低階放射性廢料，或者是使用過之核燃料，雖然所占體積不大，但因具有放射線，故必須慎重處理，且需面對相當大的政治困擾。

（6）核能發電廠熱效率較低，因而比一般化石燃料電廠排放更多廢熱到環境裏，故核能電廠的熱污染較嚴重。

（7）核能電廠投資成本太大，電力公司的財務風險較高。

（8）核能電廠較不適宜做尖峰、離峰之隨載運轉。

（9）核電廠的反應器內有大量的放射性物質，如果在事故中釋放到外界環境，會對生態及民眾造成傷害。

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