台灣核能發電廠所核子反應爐形式

　　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，而我國核一、二廠採用後者，核三廠則採用前者之設計，因此特別針對這兩類電廠再詳加說明其構造。

‧核分裂如何持續發生

　　上圖為沸水式核反應器的示意圖，圖中與控制棒相間較粗的紅棒為燃料棒，核分裂的主角—鈾-235—即裝在其中，燃料棒必須一直泡在水中，而水除了吸收核分裂反應產生的能量外，還兼做中子的「緩和劑」；要瞭解這個名詞須先回顧一下核分裂反應過程，該圖左邊使鈾-235發生分裂的中子必須是低能量的中子（在核能界稱其為慢中子或熱中子），而圖右邊新生中子的能量約為慢中子的四千萬倍，因此被稱為「快中子」；若想使快中子引發下一個鈾-235原子核之分裂，則必須使其能量降低，而水中的氫原子質量與中子相近，故快中子與氫原子碰撞多次後能量會傳給氫原子而變成慢中子。因此水因有緩和快中子能量的作用而被稱為緩和劑，而也因有此種現象才能使核分裂反應得以持續發生。

‧中子如何減低能量

　　如果對快中子碰撞氫原子後能量降低的道理還不太明瞭，則請參考撞球碰撞情形，圖中母球由左而右正面碰撞原為靜止的子球，碰撞後母球會將所有能量傳給子球而停在子球原來的位置，子球則因吸收了母球賦予的能量而向右滾去；如果玩過或看過撞球比賽，對此種情形一定很熟悉，而其道理是因母子兩球質量相同，故母球原來的能量可以完全傳給子球。前述中子碰撞氫原子的現象，也因氫原子核是由一個質子所構成，而質子與中子質量非常相近，故高速的快中子碰到靜止的氫原子時會把能量傳給後者，不過在核反應器中兩者不見得每次都能正面碰撞，故一般須有多次碰撞才能使快中子變成慢中子。

‧燃料構造

　　瞭解了「緩和劑」的道理後，讓我們再看看燃料棒的構造。天然鈾中鈾-235的含量只有0.7%，而沸水式核能電廠所用的鈾燃料必須經過濃縮處理使鈾-235含量提高為2%至5%，此舉是為了增加核分裂反應的機會，若要做原子彈則其濃度必須提高至99%以上。此外核能電廠所用的燃料為了承受運轉時攝氏一千度以上的高溫，特別將鈾做成二氧化鈾的粉末，再燒結成直徑與高度均為1.6公分左右的柱狀「燃料丸」，然後再將燃料丸放入長約3.86公尺，厚約0.8公分的鋯合金管內，做成「燃料棒」。