核子反應爐

燃料棒與控制棒
＞燃料棒
核能電廠內所使用的燃料棒中，鈾-235的濃度大約2%~5%(如果要製作原子彈則鈾-235的濃度必須提高到99%以上)，由於核能電廠所使用的燃料必須能夠承受運轉時1000C以上的高溫，所以將鈾做成二氧化鈾的粉末(陶瓷粉末)，再燒結成直徑與高度均為1.6公分左右的柱狀「燃料丸」，最後將燃料丸放入長約3.86公尺，厚約0.8公分的鋯合金管內，做成「燃料棒」。
＞控制棒
燃料棒中含有鈾-235，其實就是核能電廠中用來產生核分裂反應的物質，由於核分裂反應會產生大量的中子，這些中子不停地撞擊鈾-235會產生連鎖反應，如果不適當的減少這些中子的數目，那可就會一發不可收拾了，控制棒通常含有鎘或硼，主要的功能是吸收中子，讓中子的數目不要太多，以避免太多的中子撞擊鈾-235造成過度的連鎖反應。

核能反應器
核能反應器又稱為「核子反應爐」，依照使用的冷卻劑及中子減速材料的不同，而有不同的形式，以下列出幾種目前使用的主要形式：
＞輕水式反應器：以輕水(即普通水H2O)做為冷卻劑及中子緩和劑，以低純度的濃縮鈾-235做為燃料。目前全世界的核能電廠大約有80%是輕水式，又分為沸水式反應器和壓水式反應器兩種。
＞氣冷式反應器：以中純度濃縮鈾-235做為燃料，氦氣或二氧化碳做為冷卻劑，石墨做為中子緩和劑，這種反應器成本低、效率高，英國大部分的核能電廠都採用這種型式。
＞重水式反應器：以重水(即氧化氘D2O)做為冷卻劑及中子緩和劑，採用天然鈾為燃料，這種反應器在加拿大和印度使用相當普遍，而韓國建造中的核能機組也是這種反應器。
＞石墨型輕水式反應器：為前蘇聯共產國家獨特發展使用，和美國所發展的輕水式反應器最大的不同在於使用輕水通過爐心做為冷卻劑，但是卻沒有中子緩和劑的功能，而是使用石墨做為中子減速的材料，這種反應器可以在運轉時更換核燃料，可以比較經濟的利用核燃料，但是由於石墨會引起燃燒，再加上沒有圍阻體的設計，容易發生類似俄羅斯車諾比電廠的核子事故。

沸水式反應器
沸水式反應器的構造如**圖14-5(a)所示，將含有鈾-235的燃料棒泡在水中，水除了可以吸收核分裂反應所產生的能量外，還可以做為中子的「緩和劑」，降低中子的移動速度，利用鈾-235進行核分裂反應所產生的能量，將水加熱變成水蒸汽，再推動蒸氣機帶動發電機來發電，在發電的過程中必須使用大量的海水進行冷卻，前面曾經提過，凡是使用內燃機來產生能量，其能量轉換效率都只有20%左右，剩下的80%都是使用冷卻水帶走而浪費掉了，雖然核反應器的原理與傳統內燃機不同，但是仍然有許多能量使用冷卻水帶走而浪費掉，換句話說，核能的能量轉換效率其實很低，用海水來冷卻常常造成排放出高溫的熱水到海洋中，破壞沿海的珊瑚礁等海洋生態環境，造成熱污染，台灣的核一廠、核二廠、核四廠都是採用沸水式反應器。

壓水式反應器
壓水式核反應器的構造如圖14-5(b)所示，其核分裂反應原理、燃料棒的設計、緩和劑的功能、壓力槽與圍阻體的作用都與沸水式核反應器相似，兩者之間最大的差別是壓水式反應器在水加熱成水蒸汽的過程中採用了兩套迴路，在壓水式反應器中的「主迴路」裏，冷水經過爐心加熱後只增加溫度但是不會變成水蒸汽，接著將熱水送到「蒸汽產生器」中把熱量傳給「次迴路」的水以後變成冷水再送回爐心加熱；而次迴路的水則會被加熱成水蒸汽去推動蒸氣機，用過的水蒸汽再經過海水冷卻後重複使用，這種設計可以確保蒸氣機使用的水蒸汽不會含有核分裂反應所產生的放射性物質，安全性較高，但是因為系統比較複雜，所以運轉與維護也比較費事。此外，壓水式反應器的控制棒設計在壓力槽的上端，由上向下插入，比沸水式反應器由下向上插入的設計在運作與保養上更為方便，台灣的核三廠是採用壓水式反應器。

快滋生反應器(FBR：Fast Breeder Reactor)
傳統的核分裂反應是利用中子撞擊鈾-235進行核分裂反應而產生能量，但是天然的鈾礦中鈾-235的含量只有0.7%，而鈾-238的含量卻高達99.3%，如果能夠利用鈾-238來進行核分裂反應，則全球鈾礦蘊藏量的使用期限可以大大地增加。
快滋生反應是先以鈾-238吸收中子，產生不穩定的鈾-239，再釋放出高速電子 (粒子)而「滋生」成可以進行核分裂反應的錼-239，最後再以中子撞擊錼-239產生核分裂反應，釋放出巨大的能量，目前技術最領先的快滋生反應器是法國的「超級鳳凰號(SuperPhonenix)」，不過這種技術仍然有許多困難必須克服。

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