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輻射小知識 - 取之不盡的核能

撰文 : 楊少蕙

由於全球的石油、煤炭和天然氣儲存量日漸減少,愈來愈多人支持使用核能,核電站的數目在各地不斷增加,可是核能是否真的用之不竭?


  1. 核能是什麼?
  2. 核電站怎樣產生核能發電?
  3. 核電站使用哪些核燃料?它是從哪裡而來?
  4. 全球的鈾礦資源能夠維持核能發電多久?
  5. 有否其他鈾供應方法可以增加鈾存量?


  1. 核能是什麼?

    核能是原子核結構發生變化時放出的能量。它可經由核裂變或核聚變釋放出來。在核裂變時,較大的原子核例如鈾和鈈的原子核分裂;而在核聚變時,較小的原子核例如氘和氚的原子核聚合。這兩種過程中都會放出大量高度集中的能量,稱為核能。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。

    核裂變
    核聚變

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  2. 核電站怎樣產生核能發電?

    核電站在反應堆放置核燃料來進行核裂變,產生巨大的能量,反應堆內的迴路裝置利用水把能量傳輸到鍋爐(即下圖顯示的蒸汽發生器),然後產生蒸汽。蒸汽通過另一個迴路進入渦輪機,驅動發電機組發電。

    採用壓水式反應堆的核電站

    採用壓水式反應堆的核電站
    (照片來源︰機電工程署)

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  3. 核電站使用哪些核燃料?它是從哪裡而來?

    核電站常用的核燃料是低濃縮鈾,一般是從鈾元素提煉出來。鈾主要來自大自然,它存在於地殼中,其含量比金和銀元素還高,鈾可以經開礦取得,過程與開採金和銀礦無大區別,但要將鈾用作核燃料,還需要加工提鍊。鈾礦主要分佈在澳洲、南非、加拿大和美國等地區。此外,鈾亦可以從退役的軍用核設施和核電站回收再用。

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  4. 全球的鈾礦資源能夠維持核能發電多久?

    根據國際原子能機構發表鈾的供應及需求量報告,在2007年初,估計利用現有的技術和生產水平,可以取得550萬噸鈾,足夠供應當時全球大約440個核電站在未來80至100年的需求。另外,還有那些由於現在開採技術的限制或缺乏市場價值而沒有確切探勘的鈾礦資源,估計當有需要時可以利用改良技術從這些鈾礦資源再獲得1050萬噸鈾,供應核電站大約160至200年使用。由此推斷,假設核電站數目不變,開採地球上的鈾礦資源大約可供核電站240至300年使用。

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  5. 有否其他鈾供應方法可以增加鈾存量?

    改良及發展濃縮鈾和鈾燃料循環再用的技術,可以減低鈾需求量百分之五十。新一代反應堆能夠再產生核燃料供循環使用,到時鈾需求量將會大大減少,估計以現時全球的鈾礦資源便可以供應新一代核電站大約三萬年使用。而發展技術開採磷化合物和海水的鈾,估計更可以為核能發電提供大約六萬年的燃料。

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參考文獻

 

最近修訂日期: <2012年12月21日>