[高瞻自然科學教育資源平台] 核能 (nuclear energy)

國立中山大學董騰元教授責任編輯

核能就是儲存在原子核內的位能，進行核反應時此能量就可以釋放出來。核能分為核分裂 (nuclear fission) 和核融合 (nuclear fusion) 兩種。核分裂是較重的元素:如鈾、鈽等，受到中子撞擊後分裂，進行連鎖反應，分裂時發生部份的質量損失，並放出大量能量，如: ₉₂₂³⁵U＋₀¹n→₅₆¹⁴¹Ba＋₃₆⁹²Kr＋3₀¹n＋能量，核分裂可用於核能發電、放射性同位素及製造原子彈。

當兩個或兩個以上較輕元素，如氘(₁²H)和氚(₁³H)的原子核在高溫下融合成較重的原子核（如氦），並放出巨大的能量，稱為核熔合，如: ₁²H＋₁³H→₂⁴He＋₀¹n＋能量，此反應也被用於軍事上氫彈的製造，而自然界中進行核熔合的例子就是太陽，太陽能就是來自其核融合反應所釋放出來的能量，進行核反應時，生成物的質量會比反應物的質量略小些，此效應稱為質量虧損 (mass defect)。在核反應中所損失的質量可依據愛因斯坦的質能互換關係：E＝mc²，轉變成能量，其中E為能量（焦耳），m為損失的質量（公斤），c 為光速（3×10⁸公尺/秒）。例如：在鈾-235的核分裂反應中，其質量虧損率為0.095％，故每公斤的鈾-235核分裂反應約產生8.5×10¹³焦耳的能量，大約是燃燒 3300噸煤所得的能量。

核能除了發電提供能源，甚至製造原子彈、氫彈之外，還有一些和平的用途，如：古生物化石的定年、放射性醫學治療、植物放射性抗芽照射、建築結構分析、化學反應機構研究等等。

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