小質量化為大能量──核能發電
　
雖然核能曾為人類社會帶來災禍，卻也是人類文明發展的重要推手之一，自從1957年第一座商用核能發電廠開始運轉以來，已經供應了人們無數的電能。核能到底是一種什麼樣的能量？人類如何利用它來發電？
　　核能發電的基本原理，是以中子撞擊特殊原子（主要是鈾，次要是鈽）的原子核，使原子核分裂為二，在這過程中被撞擊者會損失一些質量，這些質量轉化為能量，將核反應器中的水加熱到遠超過100℃，再用這些高溫水（或蒸汽）直接或間接推動汽機發電機，成為我們需要的電能。原子核分裂時損失的質量其實非常少，但卻能產生非常多的能量，原理就是愛因斯坦的狹義相對論中所提：質量和能量可以互換。根據狹義相對論公式E＝MC2（E為能量，M為質量，C為光速），只要損失1公克的質量，就可以換得2.151 × 1013卡熱量，可使21萬5100公噸的水，從0℃上升到100℃！要靠燒煤來達到這種效果，必須燒大約3000公噸才夠！

用過核燃料放多久才安全？
 
在技術上，「核廢料」不是正確說法，應該稱為「用過核燃料」。民用核燃料一開始的型態是「燃料整件」，也就是一束管壁很薄的金屬管，管內塞滿大小與橡皮擦相仿的二氧化鈾陶瓷小球。沒有自由中子時，這種鈾極為穩定，發電廠技術人員拿取新燃料時只需戴白手套，而且戴手套是為了保護燃料，而不是保護工作人員。
燃料運到使用地點時，先降入圓形反應爐容器最外圍的區域，然後封閉在反應爐中，使用1~2年。期滿時開啟容器，移出位於最裡面、使用最久的燃料，再將較新燃料朝中心移動。一組燃料整件通常會在容器中循環三次，總使用時間為3~6年。燃料整件取出時，鍶90和銫137等強放射性核分裂產物會產生數十千瓦的熱。
 
如果單以空氣冷卻整件，核能材料周圍的金屬會熔化，甚至可能燃燒起來。因此必須將整件放進內嵌鋼板、以混凝土打造的用過燃料池，沉入水中。池中的水極為純淨，連一滴自來水都會造成污染。這些核分裂產物燃燒時非常熱，但很快就燒完了。它們的半衰期，也就是半數材料釋出能量、變成比較穩定的元素所需的時間，只有數年。發熱量在第一年後即減少99%。燃料放置五年後，發熱量會再減少1/5，十年後會再減少40%…….
 
長期的挑戰是處理錒系元素，也就是鈾吸收中子後未分裂而產生的物質。這類元素的半衰期長達數十萬年。
 
 
 ♣ 網路資源
  1. International Atomic Energy Agency
  2. 中華民國核能學會
  3. 行政院原子能委員會核能研究所 
  4. 核能安全 
  5. 財團法人核能資訊中心
 
♣ 館藏資源
  1. 圖書
  2. 影音資料
  3. 科學人雜誌知識庫