第七章 能量 7-3核分裂與核熔合
原子核的穩定性由質子與中子的比例來決定。 核衰變 p.198 原子核由質子與中子組成 原子核的穩定性由質子與中子的比例來決定。 原子序大於82(Pb)的所有原子核皆不穩定，會透過放出α、β或γ射線來增加其穩定性，此反應過程稱為核衰變。 核衰變的例子
核分裂與核熔合 p.198 核分裂▼ 核熔合▼
不遵守質量守恆 上式為核分裂反應的例子，反應後粒子的總質量較反應前少，由愛因斯坦質能互換公式 可知減少的質能會轉變成生成粒子的動能和電磁能 核反應的特性 p.198 不遵守質量守恆 上式為核分裂反應的例子，反應後粒子的總質量較反應前少，由愛因斯坦質能互換公式 可知減少的質能會轉變成生成粒子的動能和電磁能
核反應的特性 遵守電量守恆及質量數守恆 質量數：質子數加中子數 質量數守恆：238=234+4 電荷守恆：92=90+2
連鎖反應與核能發電 p.200 慢中子撞擊鈾235（235U）會形成不穩定原子核狀態，會再分裂出子原子核，核分裂反應後可產生2到3個中子，此中子會撞擊其他的鈾235（235U），再產生核分裂。如此可繼續不斷產生更多的中子，與更多的鈾分裂反應，這種持續不斷的反應稱為鏈鎖反應。 按此觀看動畫
利用核分裂發電 p.201 使用的燃料► 如何控制核 分裂反應► 核能轉換成電能的過程►
核能發電與火力發電的比較 核能發電的優點 核能發電的缺點 1.不會產生硫氧化物、氮 氧化物和二氧化碳，所 以不會導致空氣汙染、 酸雨及強化溫室效應。 2.燃料鈾的體積小，在運 輸和儲存上兩皆方便。 3.核電廠的一次燃料庫 存可維持較久。 1.產生的輻射性核廢料處 理及防護較困難。 2.核電廠可能發生的意外 災害較嚴重。 3.大量的溫水排水，會影 響附近水域生態環境。 4.核能發電廠除役時的 拆遷問題較複雜。
自然衰變是天然不穩定的原子核放出輻射能的過程，也就是放射性原子核的輻射現象。 輻射安全與游離輻射 p.202 自然衰變是天然不穩定的原子核放出輻射能的過程，也就是放射性原子核的輻射現象。 會發生衰變的元素，稱為放射性元素，原子序83以上的元素都具有放射性。 在原子核反應過程中，由於能量的轉移，也會產生游離輻射。 為與低能量、長波長的電磁輻射區隔，將具有足夠能量可游離原子或分子的各種輻射稱為游離輻射。 一般放射性原子核所發出的游離輻射有α射線、β射線γ射線和中子。
α、β、γ射線的比較 種類 α射線 β射線 γ射線 本質 氦原子核 高速的電子 波長極短 的電磁波 穿透力 最弱 稍強 最強 可阻擋 的物質 一張紙 鋁板 適當厚度 的混凝土 或鉛板
輻射劑量單位：西弗（縮寫為Sv），人體每公斤接受γ射線的能量為一焦耳，其劑量稱為1西弗，常用單位為毫西弗（mSv） 。 輻射安全與游離輻射 p.202 輻射劑量單位：西弗（縮寫為Sv），人體每公斤接受γ射線的能量為一焦耳，其劑量稱為1西弗，常用單位為毫西弗（mSv） 。 每人每年所接受的輻射劑量以不超過5毫西弗（mSv）為宜。
游離輻射的傷害 人類若在短時間內接收到高劑量輻射，會使細胞壞死，導致死亡。 若劑量不高，但長時間累積劑量，也會造成健康上的傷害，傷害程度則視接受輻射劑量的多寡、照射部位、急性或慢性照射而決定。 輻射也會增加細胞癌化的可能，甚至影響細胞核中的遺傳基因，在下一代才顯現出輻射傷害。
要克服核子間強大的庫侖斥力，使核子在碰撞時可以接近到發生熔合的距離，所需的溫度高達108K。 核熔合 p.203 太陽及恆星的能量來源來自核熔合。 要克服核子間強大的庫侖斥力，使核子在碰撞時可以接近到發生熔合的距離，所需的溫度高達108K。 目前能產生的核熔合主要是用一個氘原子核 （ ）和一個氚原子核（ ）互相作用後，產生一個中子（ ）和一個氦原子核（ ），同時產生很大的能量。 按此觀看影片- 核熔合（04：33）
核熔合的產生需要溫度高達108K，並使大量帶正電的原子核聚集，要維持這樣的環境相當困難。 核分裂與核熔合的比較 p.204 核熔合的優點 核熔合的缺點 1.氘蘊含在海水中，蘊 藏豐富且較易提取。 2.輻射程度比核分裂低 得多，是較乾淨安全 的能源。 核熔合的產生需要溫度高達108K，並使大量帶正電的原子核聚集，要維持這樣的環境相當困難。