歡迎來到核能的世界！
在本章中，我們將一起探索原子核內蘊藏的驚人能量。我們將會探討核分裂（nuclear fission）（分裂原子）以及核融合（nuclear fusion）（結合原子）。這些過程正是核電廠運作的原理，也是太陽持續發光發熱的原因。如果剛開始聽起來像科幻小說，別擔心，我們將會一步步為你拆解！
4.4.4.1 核分裂 (Nuclear Fission)
核分裂是指將一個巨大且不穩定的原子核（例如鈾或鈽）分裂成較小部分的過程。當這種情況發生時，會釋放出巨大的能量。
它是如何開始的？
自發性分裂（即核分裂自行發生）是非常罕見的。通常要引發核分裂，不穩定的原子核必須先吸收一個中子。你可以將原子核想像成一個已經裝滿水、搖搖欲墜的水球；再滴入一滴水（即中子）就會使它變得太不穩定，然後就會破裂！
步驟拆解
1. 一個慢速移動的中子被一個巨大且不穩定的原子核（例如鈾-235）吸收。
2. 原子核變得更加不穩定，並分裂成兩個大小相近的較小原子核（通常稱為「分裂產物」或「子核」）。
3. 兩個或三個中子以高速被噴射出來。
4. 同時會發射出伽馬射線，並釋放出巨大的能量。
重點提示：所有的分裂產物都具有動能，意味著它們移動得非常快。在核電廠中，我們利用這些能量來將水加熱成蒸汽。
什麼是連鎖反應？
記得那兩個或三個被噴射出來的中子嗎？它們可以繼續去撞擊其他鈾原子核。如果那些原子核也發生分裂，就會釋放出更多的中子，進而撞擊更多原子核……如此循環下去！這就稱為連鎖反應（chain reaction）*。
比喻：想像一個房間裡擺滿了設定好的捕鼠器，每個捕鼠器上都放著一顆乒乓球。如果你往房間裡扔一顆球，它會觸發一個捕鼠器，進而彈出兩顆球，再觸發更多捕鼠器。很快地，整個房間就會充滿飛舞的球！
受控反應與非受控反應
在核反應堆中，連鎖反應是經過控制的，以確保能量能以平穩且安全的速度釋放。在核武器中，連鎖反應則是不受控制的，導致能量在幾分之一秒內全部釋放，從而引發爆炸。
快速複習：核分裂是將一個大原子分裂成兩個較小的原子加上一些中子。它通常需要一個中子來啟動。4.4.4.2 核融合 (Nuclear Fusion)
核融合與核分裂恰好相反。它不是分裂，而是將兩個輕原子核結合形成一個較重的原子核。
能量從哪裡來？
當兩個輕原子核結合時，新生成的較重原子核，其質量其實比原先兩個輕原子核的質量總和稍微少了一點點。這些「消失的」質量會轉化為能量並以輻射形式釋放。事實上，核融合釋放的能量比核分裂多得多！
你知道嗎？核融合正是恆星（包括我們的太陽）運作的能量來源。在太陽內部，氫原子核不斷融合在一起，形成了氦。
核融合的挑戰
雖然核融合聽起來很棒，但在地球上要實現卻非常困難，因為原子核帶有正電荷。由於同性相斥，你需要極高的溫度和壓力，才能強行將它們推得足夠近，從而融合在一起。
總結：核分裂 vs. 核融合
這兩者很容易混淆！使用這個小技巧來幫助記憶：
• Fission（核分裂）：有兩個 's'，可以想像成 Splitting（分裂）成 Smaller（更小）的碎片。
• Fusion（核融合）：想像成 "Join"（結合，兩者發音有點像）。
核心重點：
• 核分裂：重原子核 + 中子 \(\rightarrow\) 2 個較小原子核 + 中子 + 能量。
• 核融合：2 個輕原子核 \(\rightarrow\) 1 個較重原子核 + 能量。
• 核分裂用於現有的核電廠；核融合發生在恆星內部。
避免常見錯誤
• 不要說「原子分裂」：請精確地說原子核分裂。畢竟這是核物理學！
• 別忘了中子：在考試中，如果題目問你核分裂是如何開始的，記得提到原子核先吸收了一個中子。
• 不要弄混質量：記住，核分裂始於一個重原子核（鈾）；核融合始於輕原子核（氫）。