核能發電原理:
核能→水和水蒸氣的內能→發電機轉子的機械能→電能。
核能發電(nuclear electric power generation)是指利用核反應堆中核裂變所釋放出的熱能進行發電的方式。
它與火力發電極其相似。只是以核反應堆及蒸汽發生器來代替火力發電的鍋爐,以核裂變能代替礦物燃料的化學能。除沸水堆外(見輕水堆),其他類型的動力堆都是一迴路的冷卻劑通過堆心加熱,在蒸汽發生器中將熱量傳給二迴路或三迴路的水,然後形成蒸汽推動汽輪發電機。沸水堆則是一迴路的冷卻劑通過堆心加熱變成70個大氣壓左右的飽和蒸汽,經汽水分離並乾燥後直接推動汽輪發電機。
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),比較起來所以需要的燃料體積比火力電廠少相當多。核能發電所使用的的鈾235純度只約佔3%-4%,其餘皆為無法產生核分裂的鈾238。
舉例而言,核四廠每年要用掉80噸的核燃料,只要2支標準貨櫃就可以運載。如果換成燃煤,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,相當於每天燒掉20萬桶家用瓦斯。換算起來,剛好接近全臺灣692萬戶的瓦斯用量。
簡史
核能發電的歷史與動力堆的發展歷史密切相關。動力堆的發展最初是出於軍事需要。1954年,蘇聯建成世界上第一座裝機容量為 5兆瓦(電)的核電站。英、美等國也相繼建成各種類型的核電站。到1960年,有5個國家建成20座核電站,裝機容量1279兆瓦(電)。由於核濃縮技術的發展,到1966年,核能發電的成本已低於火力發電的成本。核能發電真正邁入實用階段。1978年全世界22個國家和地區正在運行的30兆瓦(電)以上的核電站反應堆已達200多座,總裝機容量已達107776兆瓦(電)。80年代因化石能源短缺日益突出,核能發電的進展更快。到1991年,全世界近30個國家和地區建成的核電機組為423套,總容量為3.275億千瓦,其發電量佔全世界總發電量的約16%。世界上第一座核電站—蘇聯奧布寧斯克核電站.
中國大陸的核電起步較晚,80年代才動工興建核電站。中國自行設計建造的30萬千瓦(電)秦山核電站在1991年底投入運行。大亞灣核電站正加緊施工。
核能的優缺點
優點:
1.核能發電不像化石燃料發電那樣排放巨量的汙染物質到大氣中,因此核能發電不會造成空氣汙染。
2.核能發電不會產生加重地球溫室效應的二氧化碳。
3.核能發電所使用的鈾燃料,除了發電外,沒有其他的用途。
4.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。
5.核能發電的成本中,燃料費用所佔的比例較低,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。
缺點:
1.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,雖然所佔體積不大,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。
2.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裡,故核能電廠的熱汙染較嚴重。
3.核能電廠投資成本太大,電力公司的財務風險較高。
4.核能電廠較不適宜做尖峰、離峰之隨載運轉。
5.興建核電廠較易引發政治歧見紛爭。
6.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。
(責任編輯:史少晨)