核能探討 (轉貼)
核 能
1．何謂「核能」?
核能又稱原子能，是來自原子核的能量。原子是由三種基本粒子所組成的，分別是質子、中子和電子。
帶正電的質子和不帶電的中子緊緊的結合在原子的中央，形成原子核，核外圍繞著帶負電的電子。
中子是很活躍的粒子，每一秒鐘可跑一萬英哩，等於時速57,924,000公里，喜歡在原子中間亂飛亂撞別的原子。
當原子核被中子撞擊而分裂成兩個不同的原子核，或是被撞擊而融合時，都會釋放出能量，這種由於物質的質能改變而得到的能源，即是「核能」。
愛因斯坦發現質量和能量可以互相轉換，一點點質量就可以轉換成很大的能量。核分裂和核融合係依據此「質能互變」的原理，釋放出巨大的能量。
2．核能的用途:
目前我們利用核能當動力從事發電，提高人類的生活水準;在醫學上利用它來醫治病症，增進人類的健康;
在農業上利用它來消滅病菌和害蟲，延長蔬果儲存時間，改良農作物的品質，增加農業生產;在工業上利用它的放射來檢查產品;
在科學上利用它來從事太空探險，製造核能電池，測定化石年代等等。
由此得之，核能在我們日常生活中的用途非常的廣泛。臺灣目前有三座核能電廠:臺北縣石門鄉的核一廠、野柳的核二廠及恆春的核三廠。(民84年資料)。
3．鈾:
鈾235是核能發電所需的燃料，美洲占37%，南非占16%，澳洲占14%，其他國家占33%。核能發電是各國政府積極發展的能源，
按目前技術，對於鈾燃料需要量大，至1990年代，鈾燃燒已供應不足，加上放射性、廢料運輸、儲存及處理上安全問題的考慮，
核能的發展將會有很大的阻力。(民78年資料)。
4．核能發電的原理:
核能發電廠和火力發電廠一樣是利用水蒸氣來推動汽輪機，帶動發電機發電，其不同的是核能發電是用鈾作為燃料來代替煤碳、
石油或天然氣的燃燒，看不到火亦看不到煙霧，不會造成空氣汙染。
目前核能發電是利用鈾235為燃料，當它在反應爐中進行核分裂連鎖反應時，會產生大量的熱能，將水加熱為水蒸氣，推動汽渦輪機，
再帶動發電機產生電力。全球約有二十幾個國家、300餘座核能發電機在運轉中，其中約85%是輕水冷卻輕水暖和反應爐，
使用普通水來冷卻核反應爐及使高速移動的中子減速，以增加核分裂的機率。
輕水式反應爐可分為沸水式和壓水式兩種，此兩種都是利用核分裂所釋出的能量把水加熱，使之產生蒸氣來驅動渦輪發電機發電。
臺電公司核能一廠、核能二廠所採用的核反應爐是沸水式反應爐，其爐心燃料所產生的熱能，使鈾燃料棒周圍的水直接沸騰，產生蒸氣，
再把蒸氣用鋼管引導到汽輪機帶動發電機發電的，然後以海水冷卻回復液態送回壓力槽內。沒有化為水蒸氣的水，
則以再循環水泵送出高壓水帶動噴射泵，在壓力槽內造成強制循環。
臺電公司的核能三廠所用的核反應爐是壓水式反應爐，以爐心把水加熱到華氏600度 ，但是由於受到高壓力，水也不會沸騰，
把這不會沸騰的高溫熱水，再用鋼管引到一個叫「蒸汽產生器」的設備裡，把熱管外圍的水加熱，使之產生蒸氣。管內和管外的水不曾相混，
所以，管內的水可以用抽水機打回爐心，再用管外的蒸氣引到汽輪機來發電。(民75年資料)。
5．核分裂:
原子中央的核心川原子核，原子核是由很強的吸力聚合在一起的，需要極高的能量才能分裂，多數的原子是很難分裂的。
在1939年，柏林兩位科學家奧廷二哈墨(OttoHahn)和奎斯•邁納(LiseMeither)發現鈾235的原子核很不穩定，一個鈾235的原子
很容易分裂成兩個較輕的原子。當鈾235的原子核被外來的中子撞擊後，其中子會進入原子核內，使原子核呈不穩定狀態，
而很容易的分裂成兩個較輕的原子，分裂後的總質量減少，而減少的質量則轉變成巨大的能量釋放出來，這就是原子核的核分裂。
整個過程僅在幾百萬分之一秒內完成。
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誘發裂變.
一個中子被U235吸收， 形成一個處於激發態的U236，
U236不穩定，裂變為兩個輕核， 並放出2－3個中子。
反應爐的裂變反應原理 和原子彈的原理一樣， 都是鏈式反應。
但是在反應爐裡， 核子反應速率較慢。 |
每一個鈾235原子分裂後會產生兩、三個新中子，這些新的中子又繼續撞擊其他的鈾原子，促成更多的分裂，再度釋放巨大的能量
及產生更多的新中子，此種連續不斷的分裂反應，稱為連鎖反應。中子數量是以幾何級數增加，若不加以妥善的控制，則核分裂將一發不可收拾。
原子彈爆炸時是因連鎖反應不受控制，但是在核子反應堆內，因為每次核分裂後只留下一個新的中子與鈾原子撞擊，其他新的中子被反應堆吸收。
每一次分裂只能引發另一次分裂，所以連鎖反應才能能夠持續而不致失控。(民82年資料)。
6．核融合:
把兩個質量較輕的原子核，結合成一個較重的原子核，從這個過程中，可以釋放出大量的能量。核融合所使用的燃料是氫同位素，
亦就是重氫(氛)和超重氫(氛)。重氫與氧生成重水，重水可用作核反應堆的減速劑，這兩種氫同位素約在攝氏一億度以上的高溫時會融合為一體，
融合後的總質量減少，此減少的質量即轉換成巨大的能量而釋放出來。
核融合比核分裂更其有強大的威力，太陽及無數星體能夠發光及發熱，其主要是靠核融合的反應。核融合是未來能源開發的一項新趨勢。
目前有許多國家都在積極的研究中。
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詳細概述 鈾235(U-235)
鈾235(U-235)是鈾的三種同素位之一，當中以只鈾235能夠核裂變，引發連鎖核裂變反應，可用作核電及核彈。
這是自然界至今唯一能夠烈變的同素位，1935年由加拿大科學家鄧史達(Arthur Jeffrey Dempster)發現。
根據國際原子能機構的定義，濃度為3％的鈾235為核電站發電用低濃縮鈾，若於80%稱作高濃縮鈾，大約90%則叫作為武器級高濃縮鈾。
鈾是自然界的稀有化學元素，具有放射性。鈾主要含三種同位素，即鈾238、鈾235和鈾234，但只有鈾235是可裂變核元素。
當最少一個中子攻擊鈾235時，連鎖核裂變將會產生。鈾235需要到達臨界質量，連鎖核裂變才會持續下去。
早在1934年，義大利物理學家費米（Fermi）以中子撞擊鈾元素，首次發現核分裂反應。
幾經研究，科學家最初發現天然鈾含有鈾238及鈾235兩種同位素，只有後者受中子撞擊後，會發生分裂反應。
在過程中，一個中子撞擊鈾235原子核後，內部因吸收中子的能量，開始作劇烈的啞鈴狀震盪，結構終因震盪過劇而瓦解，
產生出兩個質量較小的原子核及放出2到3個新的中子，這些中子又會撞擊附近的鈾235原子核，繼續發生分裂反應，此即所謂「連鎖反應」。
在這反應後，其產生的原子核及中子，總質量較未有反應前為低，損失質量會轉化成能量；按照相對論，質量變成能量時，
其轉換關係為「能量=質量×光速的平方」，極小的質量即可變成極大的能量。
1945年美軍投下的廣島原子彈，總重量為440公斤，鈾235含量為45公斤，當中只有1公斤鈾235發生核分裂，
反應中又只有1克的質量(約如一小塊巧克力重)轉化成能量，但其威力已相當於16萬公噸黃色炸藥發生爆炸，催毀整個城市。
獲得鈾本身已涉及複雜程序，需要探礦、開礦、選礦、浸礦、煉礦、精煉等程序，但天然鈾所含的鈾235只有0.7%，
科學家會利用擴散法、氣體離心法和雷射法等，令天然鈾的三種同位素分離，提高鈾235的濃度。
目前國際間常觀察一國是否擁有氣體離心法設備，推算一國的核武器研究水準。1公斤武器級鈾235，就需要從200噸鈾礦石中提鍊。
1945年7月16日淩晨，美國新墨西哥州的阿拉莫可德沙漠上，人類第一枚原子彈試爆，當時鈾235是透過勞倫斯法分離。
勞倫斯方法亦即電磁法，利用鈾235和鈾238品質上的差異令兩者分離，再抽出鈾235，美國當時在田納西州建立了巨型電磁鐵，直徑長達4.57米，
生產出以千克計的鈾235。
另一方法由科學家尤里提出，名為氣體擴散法。氣體擴散法把鈾製成六氟化鈾氣體，使它通過4000次多孔障壁，能提鍊出濃度99％的鈾235，
目前是全球最廣泛使用的鈾濃縮技術。
美國為此建造了巨大的工廠，加熱後的六氟化鈾氣體要通過成千的多孔障壁，每一障壁有成百萬的小於百萬分之一釐米的孔，期間要用數月時間，
使一定量的氣體從頭至尾通過工廠。
鈾濃縮技術是國際間極為敏感技術。除了中、俄、美、法、英外，日本、德國、印度、巴基斯坦、阿根廷等國家已確認掌握濃縮鈾技術。
國際原子能機構2006年初指在伊朗境內發現濃縮鈾痕跡，2006年10月宣佈完成核試的北韓亦被指擁有該技術。
http://twxjohan9213.blogspot.com/2007/08/235u-235.html
核料的提煉
核料的提煉
製造核彈的最大難題在於核料的取得，已知可以產生連鎖核分裂反應的核料有鈾 235 與鈽 239 等元素。
就鈾235的取得而言，令人洩氣的是，在自然界的鈾礦中，只有 0.7％ 是鈾 235，其餘是鈾 238。
由於鈾 238 只會吸收中子而不會造成核分裂，因此鈾 238 的存在有礙鈾 235 連鎖反應的進行。若要使大規模核分裂發生，
必須自鈾礦提煉出高純度的鈾 235。
以核能發電廠所需的鈾燃料為例，鈾 235 的濃度須提高到 3 ~ 5％，至於原子彈所需的核料，鈾 235 的濃度更須提高到 90％ 以上。
兩者對濃度的要求之所以有如此大的差距，是因為原子彈是要把能量瞬間釋放出來，以造成巨大的破壞力。
而核能發電廠的要求是讓能量在掌握下，以穩定的速率緩慢釋放，才能配合用戶的需求。因為兩者的要求不同，所需的純度也就不同。
要從天然的鈾礦把鈾 235 的純度提高到 90％ 以上，可是個極為困難的挑戰。
因為鈾 235 與鈾 238 都屬同一種元素，兩者化學性質完全相同，因此無法以化學方法加以分開。
欲大量提煉只得靠兩同位素在質量上的差異，利用物理的方法來分開鈾 235 與 238。
常用的分離過程是先使鈾礦與氟反應，生成氣態的六氟化鈾（UF6），再利用這兩種同位素的 UF6 氣體因質量不同所導致的擴散速率差異，
把氣態六氟化鈾區隔成鈾 235 含量較多與較少的兩部分。分別取出純度不同的這兩部分後，再就每一部分進行另一回合的擴散區隔，
如此經歷非常多次的擴散步驟，才能提煉出 90％ 以上高純度的鈾 235。
利用氣體擴散以區隔同位素的方法，使提煉鈾 235 的進度極緩慢且價格昂貴。
曼哈頓計畫曾在田納西州橡樹嶺設立了分離 U235 的氣體擴散工廠，這工廠在二次大戰期間僅生產了約 50 公斤的 U235，只夠一枚原子彈所需。
後來這顆原子彈就直接投入戰場，連事先應該做的核子試爆都因苦無核料而作罷。
就鈽 239 的取得而言，雖然鈽 239 不存在於自然界，卻可在核反應器中利用鈾 238 為原料，經過一系列核反應後生產出來。
因此鈽 239 是一種人造的元素，它的半衰期是二萬四千年，非常穩定，但當鈽吸收一中子後，就會發生核分裂並釋出中子，
與鈾 235 的核分裂反應非常類似。
核反應爐所用的原料中含有大量的鈾 238，因此核能電廠的反應爐是製造鈽 239 的最佳場所。
又由於鈽與鈾是完全不同的兩種元素，化學性質迥然不同，因此從核反應爐的燃料中取得鈽就比較簡單，
只要利用化學方法便可把鈽從鈾中分離出來，其困難度遠低於自鈾 238 中分離出鈾 235。
二次大戰末期在華盛頓州亨佛所興建的核反應爐，就是專為生產鈽 239 而建造的。曼哈頓計畫所製造的三顆原子彈中，
兩顆以鈽 239 為核料，另一顆以鈾 235 為核料。
核能發電與輻射廢料
核能發電與輻射廢料
核能發電的原理是利用中子來撞擊鈾的原子核，當鈾 原子核分裂時會放出大量的能量，這些能量可以使液態水變成水蒸氣，
而水蒸氣再推動發電機，就可達到發電之目的。
原子反應爐
因此一個核能發電廠的核心部分，必須有一個原子反應爐來產生能量，這個原子爐含有可產生能量的鈾燃料棒 (fuel rods)。
鈾燃料 棒通常含有在自然狀態下就已不安定的鈾235 ，利用它衰變產生之中子，撞擊安定的鈾238 而產生核分裂反應，並且釋放出 大量能量，
此能量可以使液態水變成水蒸氣。
一般來說，原子爐 產生的水蒸氣溫度最好控制在攝氏300度左右，太高的溫度會使水蒸氣壓力過大，而造成反應爐爆炸。
因此如果有可循環的冷卻 水來冷卻反應爐及水蒸氣，就像汽車的水箱冷卻水一樣，可以冷卻引擎 並防止引擎過熱的話，
那就更安全了。當然了，冷卻水只有一定的冷卻能力，因此為了防 止原子核分裂反應在瞬間突然的過度，可以加裝原子分核裂反應 減速的設備，
如此可以調節並維持穩定的原子分裂反應速率。
通常 可使用輕水，重水，或石墨作為減速棒的材料。同時為了安全起見，這個反應爐在水蒸氣的溫度過高時，必須能隨時停止反應，
因此需要裝設一個反應控制棒 (control rods) ，如此可以 在必要時，大量吸收中子，讓原子反應爐不再進行原子核分裂反應。
控制棒通常使用碳化硼，或金屬銀等作為材料。
輻射廢料
一個核能燃料棒通常可用兩年，在這段時間內燃料棒會經常釋放出放射性元素，因此防護設施必須要有。燃料棒約兩年後可廢棄，
此時稱作 高輻射性的廢料。而員工平常因為操作接觸放射性物質後，所產生 之例如手套衣服等一般性廢棄物，則稱為低輻射性廢料。
這些長期累積下來的放射性廢棄物質所帶來之危害，仍然足以威脅到我們的 生命。因此防護與處理核能廢料就顯得非常重要了。
鈾核分裂時會 產生碘131，銫137，鍶90與鍶89 等放射性元素進入空氣或水中，而 循環用水容易變成氚而成廢水排入環境。
其中碘131 對甲狀腺細胞 的破壞力大，有導致癌症發生，其他放射性物質的危險性則在於半衰期過長，
例如銫137 的半衰期是30年，鍶90是28 年，它們如果長期污染水質或空氣，一但進入人體，則容易造成 癌症而導致死亡。
即使不進入人體，在自然環境中進入植物體內，還是會因為生物鏈而進入我們的體內。
這個例子以核子試爆廠附近的小麥或 稻米田的污染為最明顯的例子，人會因為吃食物而受到輻射傷害，正如 長期住在輻射屋內一樣。
尤其是核廢料，一般人認為核廢料放射性已減少，應該是安全的，事實上長期累積下來還是很可怕的，尤其是對 人的骨頭，肝臟，
或腎臟有高親和力的放射性物質，往往因長期累積 會造成癌症。
輻射廢料的儲存
為了防止輻射廢料污染，世界各國都視為頭痛問題。
由於放射性物質會進入空氣或進入水源，再轉入人體，因此選擇儲存地點必需 慎重，否則危害很大。美國因為國土廣大，
可以儲存在人口稀少的 州內之地下，以求安全。至於國土不大的國家，就得慎重選擇了。儲存輻射廢料時，除了密封容器容器外，必須有防水設施，
以免地下水 受到污染。同時六英尺以上之厚混凝土壁防止放射線穿過也是 必要的。
因此大量的金錢花在保護措施與廢料的安全處理上是有必要的。
http://twxjohan9213.blogspot.com/2007/08/blog-post_5310.html
核廢料可以萃取出鈽
核廢料可以轉換成鈽
這裡應該以"用過核燃料(spent fuel)"稱之較妥。其由來是這樣的 :核燃料採用3-5 %濃縮鈾 。天然鈾的成份主要是U-238(約99.28%)，
並包括少量U-235(約0.71%)。U-235是易分裂的核素，在吸收低能量的熱中子後，可產生分裂的核素。U-238則是可分裂的核素。
在反應器中，U-238在吸收高能量的中子(快中子)後，可形成 Pu-239。 Pu-239亦是易分裂的核素，像U-235一樣，可產生分裂。( U = 鈾 ; Pu = 鈽 )
較正確的說法應該是 "用過核燃料可以萃取出鈽"。最後，"用過核燃料再處理(reprocessing)"的技術一個發電量為100萬瓩的核電機組，
每年產生出約30噸使用過的燃料棒，經過再處理，約可提煉出200公斤的鈽，而大約10公斤的鈽，就可以製造一顆原子彈。
高階就是來自核子反應爐、就是用過的廢料，還有另外一種就是鈽製造過程中產生的固態及液態的核廢料;那超鈾核廢料，
是指像鈽(Pu)、錼(Np)這些元素比鈾還要重，所以就叫超鈾。
低階與混合核廢料主要是來自醫院、還有一些研究機構，還有核電廠也是有壽命的，所以除役核電廠的一些所被污染到的東西也是包含在低階核廢料。
而鈾提鍊廠殘渣這個量是最大的，但是它的幅射性最弱的。
http://twxjohan9213.blogspot.com/2007/08/blog-post_3492.html
核廢料中的鈽239用途
核能電廠最主要是利用鈾來發電的，而鈾是一個混和物，裡面包含了鐳、鋇...等放射線及無放射線的物質。
上次有同學提到，核能電廠主要是利用鈾235、238。但是，其實最主要的還是鈾235（有放射線），
而除了利用鈾235之外，鈾238（無放射線）必須要達到一定的值，鈾235才能隨之運作、利用喔！
另外，上次我有提到發電除了鈾之外還需要鐳。其實，到現在為止還沒有人確定鐳的必要性，只是知道它本身就在鈾的裡面，
會不會被利用到還是有待查證的。
到底鈾在地殼中含量有多少?
目前各國都很努力地開採含鈾較豐富的礦藏，如剛果、羅馬尼亞、加拿大、美國...的那些鈾礦。鈾元素是一種很重的灰色金屬，
因為具有很重大的戰略意義，所以都由政府控制。
核武的基礎原料是鈽239，而鈽則藏於核能發電的核廢料中。鈾235和鈾238是一定在一起的（兩者性質相同），
而我們最主要的是要用鈾235，so和鈾238毫無關係，也就是說把鈾238取出之後也沒有影響。
而鈾235必須要達到一定的值才能產生劇烈的反應，達到發電的效果。
那個"值"指的通常是鈾的濃度，因為天然鈾礦中所含的鈾通常只含不到１%的濃度，但是鈾必須在濃度約3%時才可供給發電之用。
附帶一題:鈾235和鈾238是同位素，彼此間的原子序相同﹔但質量數不同，化學性質相同﹔物理性質不同。
http://twxjohan9213.blogspot.com/2007/08/239.html
銷毀鈽 概述
銷毀鈽 (The Disposition of Plutonium)
最近媒體轉載外電報導稱美俄的限制核武談判獲得突破性的進展，雙方已同意要逐步銷毀已有之核子武器；外電報導中尚提到『鈽』的銷毀計畫。
到底銷毀核武器和銷毀鈽有什麼關係呢？
核子彈大家比較熟知的有第二次世界大戰美國投在廣島長崎的原子彈，和韓戰時差點也用到的氫彈。
原子彈是利用核分裂反應產生的能量，氫彈則是利用氘氚原子(氫的同位素)融合放出的能量。
而原子彈所使用的可分裂物質材料有兩種：
一種是鈾235，一種是鈽239(英文plutonium，對岸使用的右半邊用2不2取代2布2)。也就是說鈽239可以用來製造原子彈。
鈽的產生鈽的原子序94，並不是自然穩定存在的元素，它的產生必須經過鈾元素一連串的核反應和衰變的所謂2反應鏈2而產生。
鈽有8種同位素(原子量從236到244，其中缺237)，但其中只有鈽239和鈽241可經由吸收熱中子產生核分裂，而鈽239在所有同位素中佔的比例最高。
鈽239的產生主要由鈾238吸收中子後轉變為鈾239，再經兩次衰變(放出貝他射線)後成為鈽239。
鈽239是不穩定的元素，會釋放出阿爾伐粒子(相當於氦原子核)而衰變成鈾235，
但是半衰期長達2萬4千年，其釋放出的阿爾伐粒子能量高達5MeV，所以我們說鈽239是2有毒2的，必須很小心處理。
鈽產生的來源主要是在核子反應爐裏面使用鈾燃料，其中鈾235吸收中子後產生分裂來維持連鎖反應，而鈾238吸收中子後就產生鈽。
但是鈽仍和其他分裂產物或衰變元素一齊混合在用過的核燃料棒裏面，要取出其中的鈽，則必須經過一串化學分離的過程，
通常稱為再處理(reprocess，對岸稱為2后處理2)。
一般核電廠每取出1噸用過核燃料可分離出約10公斤的鈽，一座1000MW的PWR電廠每年約產生25噸用過核燃料，
也就產生約250公斤的鈽(其中約140公斤是鈽239)。
俄國建有專用來生產鈽的反應爐或核電廠(例如發生嚴重事故的車諾比)，其產量則更高。
鈽的再使用這些鈽雖然是有毒物質，但是由於它和鈾235一樣是可分裂物質，因此也可以用來作核電廠的核燃料使用，
這種燃料是混合鈽和天然鈾作成氧化丸子，所以叫做混合氧化燃料(MOX fuel)，這種程序又叫做鈽再循環(plutonium recycle)。
所以說鈽不是2廢物2，而是人造的能源，若它都能經由用過燃料再處理之後再循環使用的話，可以減少鈾的消耗量約15%，
所以將鈽用來製造MOX燃料可以說是2銷毀鈽2的一種方法，但是也算是資源回收的有效利用吧！
但是前面我們提到，鈽239也是製造原子彈的材料，萬一經再處理的鈽被恐怖份子偷走了，是不是就可以用來作原子彈了呢？
因此，美國從卡特總統開始，一直禁止國內發展再處理技術，也不希望其他國家發展。
事實上，可以用來製造原子彈的鈽(或稱2核武器等級鈽2)，要求鈽240(吸收中子但不產生分裂)必須要少於6%，
而核電廠用過燃料中的鈽經再處理後含有24%的鈽240，因此不能直接用來製造原子彈，必須再經過同位素分離的技術，將鈽239的比例再濃縮。
無論如何，世界上公開的知道具有同位素分離和鈽再循環技術的國家，有美、俄、法、英、日、中國大陸等，可是核子俱樂部似不只這幾個國家？
有多少鈽要銷毀？
即使是美國呼籲其他國家向他們看齊，不要發展再處理技術，法國為了避免用過燃料最終處置的困難，仍堅持要發展再處理。
英國早期積極發展再處理，近期為了經濟因素，已打算放棄。日本有小型的再處理廠，但是大多數用過燃料仍委託英法作再處理。
美俄則是從二次世界大戰到冷戰時期累積了很多核武器等級的鈽。
根據美國去年公布的資料，他已有85噸武器級鈽(可是只稱excess量為38.2噸)，14.5噸非武器級鈽(號稱excess量也是14.5公噸)；
俄國的量多少不清楚，但他說既然美國號稱excess總量約50噸，他也號稱願意銷毀2excess250噸。
本文開頭提到最近美俄有突破性的進展，可惜國內媒體報導不夠詳細，筆者猜測或許可能美國號稱的excess不再打折扣，
而俄國也不再以2你說多少我也多少2的態度(因俄國鐵定總量多於美國)，若然，則其發展應是令人欣慰的。
現實的問題美俄核武大國對銷毀鈽的意願令人欣慰，但在執行上有那些現實的問題呢？
若採取上述將鈽與鈾混合的MOX燃料放入商用核能電廠中，把鈽2燒掉2的方法，首先面臨的問題是：
MOX燃料和傳統使用鈾燃料(通稱LEU燃料)何者便宜？
根據美國能源部委託的一項研究結果，影響MOX和LEU燃料相對成本最重要的因素是天然鈾的價格，
若以目前天然鈾價格每公斤30美元計算，MOX成本為LEU的六倍；若天然鈾價格上升，則MOX成本下降，而LEU成本上升，
直到天然鈾價格達到每公斤580美元時，MOX和LEU成本拉平(break-even)。
什麼因素會讓天然鈾的價格上升呢？
主要是鈾的使用量和鈾礦蘊藏量間的消長，以目前核能發電的發展減緩的趨勢來看，應不致於有讓鈾價格大幅上升的因素。
另外，鈾的來源除了礦場外，尚可由海水中提鍊，以目前的技術來估算，海水提鈾的成本不會超過每公斤260美元。
換句話說，即使鈾的使用量將來大增，其價格也不可能超過源源不絕的海水提鍊成本。
因此，可以說MOX燃料永遠不可能比LEU燃料便宜，那麼有什麼誘因可以讓美國的民間電力公司使用MOX燃料呢？
既然是價格的因素，美國政府或許可以用價格補貼的方式以經濟手段解決。
但是俄國境內則沒有太多核能電廠可使用MOX燃料，據估計即使G-7同意補貼價格，俄國每年也只能燒掉0.75公噸的鈽。
法國的核電廠比例最高，他堅持採用再處理用過燃料，但是由於電力公司是國營的，
他也最有把握把庫存的鈽和將來產生的鈽在自己國內的核電廠燒掉。
總而言之，從有銷毀鈽的意願到執行上所面臨的現實的問題之間，尚有一段距離。難道MOX燃料是銷毀唯一的途徑嗎？
美國另外還考慮將鈽稀釋連同高強度放射性廢料進行最終處置，這個方法尚在評估中。
另外可使用將長半衰期核種經由高能離子撞擊誘發核反應轉變成短半衰期核種或甚至穩定核種的技術(稱為transmutation)來銷毀鈽，
但是避開成本因素不談，要能大量進行transmutation的技術仍尚有待研究發展。
張貼者： 水樹
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核子反應器與電力
核子反應器與電力(Nuclear Reactor and Electricity)
Enrico Fermi (費米，是義大利科學家，於1920-1930年間移民至美國)1942年，費米在芝加哥大學作核子物理研究時，
完成第一個核子(或稱原子)反應器，這研究結果後來被用在
(1)軍事用途，即第二次世界大戰的曼哈頓計畫(Manhattan Project)，製造了原子彈。
(2)和平用途，作為核能發電。
典型的核能發電廠應用中子( 10n )撞擊鈾-235( 23592U)同位素原子，啟動下列核分裂反應(nuclear fission)：
10n + 23592U ® [ 23692U] (極不穩定)
® 14156Ba + 9236Kr + 3 10n + [4.6 x 109 kcal/mol]
® 13752Te + 9740Zr + 2 10n + 能量
® 10342Mo + 13150Sn + 2 10n + 能量
® 9337Rb + 14155Cs + 2 10n + 能量即第一步先產生
極不穩定的鈾-236(23692U)同位素原子，於是開始數個可能的核分裂反應。
因其產物有2-3個中子( 10n)，同時也觸動了鏈反應(chain reaction)。
利用核分裂反應所放出的大量能量(熱能)使水沸騰，產生蒸氣來推動渦輪機，即可產生電力。
1 kg 23592U 大約可產生2.0 x 1010 kcal的能量，相當於3000 tons煤礦燃燒產生的能量，或14,000 barrels油礦燃燒產生的能量。
註: 能量的單位， 1 cal = 使1 g水上升1°C所需的能量 1 Btu = 252 cal = 1055 J 1 quad = 1 quadrillion (1015) Btu
天 然而鈾礦只含0.711% 23592U (99.289% 為 23892U 同位素)，經”純化”後的鈾燃料(以UF6或U3O8形態存在)常含有 23592U ，
23892U 及 23994U ，其中 23592U 的含量約2-5%。
核廢料的問題
核反應原料中的23892U ，,亦會受到中子( 10n)的撞擊，發生下列的核分裂反應，並產生高能量的b射線( 0-1e)：
10n + 23892U ® 23992U ® 23993Np + 0-1e
® 23994Pu + 2 0-1e 反應的中間物 23992U 和 23993Np 的半生期(half-life)
分別為23.5分及2.35天，而最終產物 23994Pu 的半生期長達24,400年。
這意味著鈽-239( 23994Pu)會累積在燃料上，當鈾燃料中的 23592U 被用完後，核廢料含有 23994Pu 。
事實上，若技術上能將 23994Pu 自核廢料中分離出來，則 23994Pu 仍可被用來作核子彈的原料，當 23994Pu 受到中子( 10n )的撞擊時，
會發生下列的核分裂反應10n + 23994Pu ® 10442Mo + 13452Te + 2 10n + 能量至1996年，
全世界約有400座核能發電廠，年產70 tons的 23994Pu，至2000年，全世界的 核廢料大約累積到700 tons。
當全世界的鈾礦全用完時，23994Pu 核廢料的量會再增加2000 tons，這種情況可能發生在30年後(若現在不想辦法處理的話)。
美國政府委託阿崗國家實驗室(Argonne National Laboratory)的科學家處理這個問題，科學家採用Integral fast reactor方法，
利用快速的中子( 10n )的撞擊 23994Pu，希望能經由另外的核分裂反應，來”回收”鈾原料。
[註] Chemical & Engineering News, pages 20-25, 2002/07/08報導：
美國現有103座核能發電廠，至今已累積核廢料43000噸，並且每年增加2000噸。
核廢料暫時存放在39州131個地點。目前正在設計建造一永久性核廢料貯藏所，
地點在內華達(Navada)州的Yucca山區(拉斯維斯市的西北方大約160公里)，預計2010年將可啟用。
1982年，美國眾議院(Congress)通過Nuclear Waste Policy Act，決定建造核廢料貯藏所。1983年，能源局在六個州選了九個地點作評估。
永久性核廢料貯藏所的地點必須具備下列條件：
(a)離人口稠密的城市很遠，
(b)氣候很乾燥，年度降雨量低於6英吋，
(c)地下水源很低，低於貯藏所的海拔800-1000英呎，
(d)沒有火山，沒有地質斷層，
(e)沒有地震紀錄。
1985年，決定三個可能的地點 (1. Hanford, Washinton, 2. Deaf Simth county, Texas,3. Yucca Mountain, Nevada)再作進一步評估。
1987年，眾議院決定Yucca Mountain, Nevada為建造核廢料貯藏所，進一步研究該地區的所有地質、生態、環保、技術、工程等問題，
預計2006年開始動工，2010年開始啟用，預計要花25年才能將所有的核廢料全部搬來貯藏，預計大約在2110年即永久性關閉。
[註]中國時報2001/03/19新聞報導： 設於台灣屏東縣恆春海邊的核三廠，18日凌晨零時46分，因鹽霧害造成超高壓輪電線路跳脫，
導致一和二號機組喪失電源，核三廠進入第三類A級"無放射性物質外洩的廠區緊急事故"。
至2時54分，成功啟動後備緊急柴油發電機併入運轉後，已解除狀況，這起事件是國內核電廠興建二十二年來首次發生第三類緊急事故。
[註]中國時報1996/11/19新聞報導： 1996/11/18，9:34(台北時間)
俄太空船火星96號，因第四節火箭推進器未點燃，太空船無法脫離地球軌道，而墜落到智利西方1000公里的太平洋海域。
該艘太空船攜帶兩部火星登陸艇，每部各攜帶兩個35mm直徑的核能電池作為動力。
四個電池共含270公克的 23894Pu (半生期為87.5年)，該核燃料元素的毒性很強，吸入會導致肺癌或骨癌。
張貼者： 水樹
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核衰變 概述
核衰變是放射性核素自發地釋放射線和能量，最終轉化為其他穩定核素的過程。
放射性核素在進行核衰變的時候，根據核素的性質可能放射出α射線、 β射線、γ射線以及俘獲電子等。
由於一個原子的衰變是自然地發生，即不能預知何時會發生，因此會以機會率來表示。
每顆原子衰變的機率大致相同，做實驗的時候，會使用千千萬萬的原子。
當原子開始發生衰變，其數量會越來越少，衰變的速度也會因而減慢。
例如一種原子的半衰期為一小時，一小時後其未衰變的原子會剩下原來的二分一，兩小時後會是四分一，三小時後會是八分一。
原子的衰變會產生出另一種元素，並會放出阿爾法、貝塔粒子或中微子，在發生衰變後，該原子也會釋出伽馬射線。
衰變後的實物粒子靜止質量的總合少於衰變前實物粒子靜止質量的總和，因為根據質能方程，能量可以表現出質量，
當物體的能量增加E，其質量則增加E/c2，當物體的能量減少E，其質量也減少E/c2，
如果一個原子核衰變後放出實物粒子，假設該原子核在衰變前相對於某一貫性參照物靜止，
衰變後的新原子核和所放出的實物粒子相對於該慣性參照物運動，即對於該慣性參照物而言，
新原子核和所放出的實物粒子具有動能，當新原子核或所放出的實物粒子與其他粒子發生碰撞，它便會失去能量。
因此，衰變前和衰變後質量和能量都是守恆的，粒子的靜止質量則不守恆。
如果該原子核放出光子，同樣的，光子也具有質量，但沒有靜止質量。
通常衰變所產生的產物多也是帶放射性，因此會有一連串的衰變過程，直至該原子衰變至一穩定的同位素。
發生核衰變的放射性核素有的是在自然界中出現的天然放射性同位素，如碳14，但其衰變只會經過一次β衰變轉為氮14原子，
並不會一連串地發生。也有很多是經過粒子對撞等方法人工製造的核素。
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