工程與社會專題 以適當科技與風險評估的角度看核能系統

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1 工程與社會專題 以適當科技與風險評估的角度看核能系統
工程與社會專題 以適當科技與風險評估的角度看核能系統 指導老師:林聰益 班級:車輛三甲 學號: 姓名:曹峻瑋

2 核能介紹及原理 質能互換：由愛因斯坦的〝特殊相對論〞理論，發現物質的質量可以轉換成能量。 l 公式：Ｅ＝ｍｃ2
l       ｍ:減少的質量(kg)；ｃ:光速(3×108m/s)；Ｅ:能量(J) Ø       原子核反應可分為核分裂及核熔合。 Ø       目前世界上運轉中的能發電廠，都是屬於分裂式的。 Ø       鈾分裂：01ｎ + 92235Ｕ → 56141Ba + 3692Kr + ３ 01ｎ Ø       核能發電是利用鈾分裂所釋放出來的巨大熱能，使冷卻水轉變為高溫高壓的蒸氣，再利用水蒸氣的壓力能推動汽輪機成為動能，最後由發電機將汽輪機的動能轉變為電能。

3 發電形式 核能發電是利用鈾-235分裂反應所產 生的能量，將水加熱使其變成蒸汽， 再推動汽輪機與發電機來發電，而核
分裂產生的能量則來自分裂後損失的 質量。看似很簡單的兩句話，但是真 想利用這種原理來發電還須透過很精 緻而複雜的工程技術；而在不同地區 不同國家的工程師各自努力下，核能 發電雖源自相同的物理現象，卻有不 同的工程設計。目前世界上數量最多 的是壓水式核電廠，其次是沸水式核 電廠。 壓水式反應器示意圖

4 核能發電安全性 核能電廠運轉時，反應器內不斷進行著核分裂反應，產生具有放射性的分裂產物。經長時間累積，反應器內往往有放射性強度高達幾百億居里的分裂產物。如果這些放射性物質釋放到外界環境，會污染環境，傷害民眾。放射性物質是在爐心的核燃料丸內產生，並滯留在核分裂發生的地方，除非有重大事故發生，否則是不可能釋放到外界環境中的。 　　有人擔心反應器爐心會像原子彈一樣的爆炸，造成放射性物質在環境中迅速的擴散。事實上，這種事故絕對不可能發生於沸水式及壓水式反應器的，因為原子彈中可裂物質（鈾235或鈽239）的含量高達90%以上；而輕水式反應器所使用的核燃料，其中的可裂物質含量卻僅僅為2 ~ 5%而已。另外，也有人擔心核反應器爐心會因巨大熱能的產生而解體，造成放射性物質的外釋，亦即發生類似車諾比爾電廠核能災變的事故，這種擔心也是不必要的。由於輕水式反應器所使用的緩和劑是普通水，不同於車諾比爾核能電廠的中反應器所使用的石墨。石墨與水有著截然不同的特性，因此輕水式反應器亦不可能發生類似車諾比爾核能災變的意外事故。

5 歷年事故傷亡統計 根據世界能源協會（WEC）統計資料指出[5]，在1970至1992的22年間，全球發
生了2次重大核能事故，即美國三哩島事件與蘇聯車諾比爾事故，共有31人死於這些事 故。然而同期，卻有超過6,400人、10,200人、3,500人與4,000人分別死於燃煤、燃油 、燃氣與水力發電過程中的重大事故中，這些數字還不包括燃料開採、輸送過程中犧 牲的人命。數據詳列如表2。如果把犧牲的人數，除以各種發電方式所佔的電力供應比 重，就可以得到每提供全球1%的電力，可能需犧牲的人數。 我們赫然發現，核能是世界最人道的能源。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。 發電 種類 佔全球 電力供應 百分比 年間 重大事故 單位電力供應造成 重大事故比例 案例 死亡人數 為核電 倍數 核能發電 18 2 31 0.12 1.72 1 燃煤發電 39 133 6,418 3.41 164.56 96 燃油發電 8 295 10,273 36.88 1,284.13 747 天然氣 發電 15 165 3,492 11.00 232.80 135 水力發電 19 13 4,015 0.68 211.32 122 全部 99 607 24,229 6.13 244.74 142

6 以適當科技角度 最安全的發電方式 核能電廠有7重安全裝置，可以把事故發生機率降到最低。
核能電廠的安全度遠遠超越其它人為及天然意外事故，100座核能電廠發生事故造成死亡的機率 和慧星撞擊地表造成傷亡機率一樣低。 對環境最友善的能源 外部成本（External Cost）是評估能源使用對於環境衝擊大小最客觀的量化基礎，所有權威的外 部成本分析結論都指出：核能在主要能源中外部成本最低，燃煤發電是核電的10倍以上、天然氣 發電也是核電的4倍。 實踐二氧化碳減量目標 溫室效應造成的全球氣候變遷是人類文明最嚴峻的考驗，二氧化碳減量是必然的國際義務。核能 發電每年為台灣減少3,000萬噸排放，20年間，總共為台灣減少6億噸排放。幾乎減少的13 %的 CO2的排放。 永續能源 相對於石油在40年、天然氣在60年內耗盡，核能可以多種燃料供應，幾乎取之不盡用之不竭。 而且可以最經濟的方式供應全人類無盡的水資源與氫能源，成為真正的永續能源。

7 未來發展 核融合，又稱核聚變、融合反應或聚變反應，是將兩個較輕的核結合而形成一個較重的核和一個
很輕的核（或粒子）的一種核反應形式。兩個較輕的核在融合過程中產生質量虧損而釋放出巨大 的能量，兩個輕核在發生聚變時因它們都帶正電荷而彼此排斥，然而兩個能量足夠高的核迎面相 遇，它們就能相當緊密地聚集在一起，以致核力能夠克服庫侖斥力而發生核反應，這個反應叫做 核融合。 舉個例子：兩個質量小的原子，比方說氘和氚，在一定條件下（如超高溫和高壓），會發生原子 核互相聚合作用，生成中子和氦-4，並伴隨著巨大的能量釋放。原子核中蘊藏巨大的能量。根據 質能方程式E=mc²，原子核之淨質量變化（反應物與生成物之質量差）造成能量的釋放。如果是 由重的原子核變化為輕的原子核，稱為核分裂，如原子彈爆炸；如果是由較輕的原子核變化為較 重的原子核，稱為核融合，如恆星持續發光發熱的能量來源，一般來說，這種核反應會終止於鐵 ，因為其原子核最為穩定。 目前人類已經可以實現不受控制的核融合，如氫彈的爆炸。但是要想能量可被人類有效利用，必 須能夠合理的控制核融合的速度和規模，實現持續、平穩的能量輸出；而觸發核融合反應必須消 耗能量（約1億度），因此人工核融合的能量與觸發核融合的能量要到達一定的比例才能有經濟效 應。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：超聲波核融合、雷射約束（慣性約束）核融合、磁約束核融合（托卡馬克）。 2005年，部份科學家相信已經成功做出小型的核融合，並且得到初步驗證。首個實驗核融合發電 站將選址法國。

8 結語 發電方式，尤其讚石油危機議題當前下，更顯其重要性。 相信在在未來核能科技不斷突破，並且持續在安全
核能發電儼然已是目前最具經濟效益、安全、環保的 發電方式，尤其讚石油危機議題當前下，更顯其重要性。 相信在在未來核能科技不斷突破，並且持續在安全 把關方面持續下功夫，核能發電必定能滿足人類對於能 源的需求。

9 參考資料 http://www.chns.org/index.php