原子能的医农工业应用-中国文化大学环境保护暨职业安全卫生中心.PDF

原子能的醫農工業應用 游離輻射防護講習 陽明大學 生物醫學影像暨放射科學系 環境保護暨安全衛生中心 王信二 教授/中心主任 輻防師/ 原子能 ：原子核發生變化所放出之一切能量 重工業：核能發電，核武器（ E ＝Δm ·c2 ） 輕工業： 放射性同位素應用 1.做為輻射源，發出放射能 --密封射源 (1) 物質對輻射-- 穿透效應 (2)輻射對物質 --分解與殺傷效應 (3)能與熱源 --動力與能源 2.做為放射性示蹤劑 --非密封射源 (1)醫學應用 (2)農業與水文應用 (3) 工業應用 (4) 基礎研究 核能發電 核分裂  輕水式 (安全性高)  滋生式(breeding reactor)  無CO2 、有核廢料(a.低階 b.高階 ) 核融合  仍在研發階段 ，尚未商業運轉 原子能民生應用 --核能發電 核分裂(E ＝Δm ·c2 )  輕水反應爐：現有多少商業運轉核能反應爐均為此型式， 安全性高  沸水式反應爐  壓水式反應爐  重水反應爐  滋生式反應爐(breeding reactor)  無CO2 、有核廢料(a.低階b.高階) 核融合 ：仍在研發階段，尚未達商業運轉 4 核分裂  以中子轟擊某些重原子核，使其分裂成二個較輕元素的 原子核，同時釋出 2~3個自由中子。典型核分裂反應如 235 1 236 141 92 1 92 U ＋ n → U → Ba ＋ Kr ＋3 n ＋Q 0 92 56 36 0 核分裂放出的能量可利用 E=△m ･c2 來計算，主要以核分 裂產物動能及電磁波(加馬射線)形式釋放。每一個鈾-235 原子核 (235 amu)分裂平均可放出超過200 MeV的能量。 自由中子經緩和劑減速後可引發新的核分裂，若核燃料 達臨界質量以上，則產生自續鏈鎖反應。核分裂反應燃 料限於重原子核物質，如鈾-233 、鈾-235 、鈽-239及鈽 - 241 等；其作用環境，在常溫與常壓下即可達成核反應。 核電廠發電原理 目前世界上數量最多的是壓水式核電廠，其次是沸水式 。發電 原理是：用鈾製成的核燃料在反應爐內進行核分裂釋出大量熱 能；高壓下的循環冷卻水把熱能帶出，在蒸汽發生器內生成蒸 汽；高溫高壓的蒸汽推動汽輪機，進而推動發電機旋轉。 壓水式核電廠 6 輕水反應器示意圖 沸水式反應器 壓水式反應器 兩者最大的差別是壓水式反應器在水加熱成蒸汽的過程中採用了兩套迴 路 。壓水式反應器中 主迴路裏冷水經過爐心加熱後只增加溫度但不變成 蒸汽，熱水送至蒸汽產生器把熱量傳給 次迴路的水，降溫再送回爐心； 次迴路的水被加熱成蒸汽去推動汽輪機，用過的蒸汽再經海水冷卻後重 複使用，這種設計可以確保汽輪機使用的蒸汽無核分裂反應所產生的放 射性物質，但因系統較為複雜，運轉與維護也較沸水式反應器費事。 7