2015年3月22日 星期日

核反應爐 Nuclear Reactors

化學原理啟迪518
Ermanno Scervino Men Fall/Winter 2015-16 | Milan
1.     因為核反應能產生巨大的能量,二次大戰後科學家研發出用核分裂程序產生的能量來發電,因此,出現了可控制核分裂的反應爐。
2.     核分裂反應爐,將核分裂產生的能量用來加熱水,製造水蒸氣,去推動渦輪發電機組,這種方式與燃煤電廠發電的模式一樣。
3.     核能發電的構造如下:
4.     在反應爐心使用的鈾,是已經濃縮過的鈾燃料,-235 235 92U的含量約3%,做成圓棒狀放入反應爐,天然的鈾只含有0.7%的鈾-235 235 92U
5.     燃料棒的周圍是調節器,調節器可減慢中子移動速度,使鈾燃料棒能更有效地捕捉到這些中子。控制棒contral rods,由能夠吸收中子的物質組成。控制棒用來調控反應爐的能量強度。
6.     反應爐如此設計,一旦發生功能異常,控制棒會自動插入爐心,將核分裂產生的能量帶走,核分裂產生的能量熱轉換到水身上,再傳第到渦輪發電機組。
7.     雖然燃料元素裡,鈾-235 235 92U的濃度,不足以在爐心產生超臨界質量。但若是冷卻系統壞掉,也會造成溫度過高,而融化爐心。因此,包裹爐心的圍阻體,必須設計成,即使爐心熔毀也能保護它的構造。
8.     現在有許多關於核電廠的安全系統是否有效的爭論。1979年賓州的三哩島事件與1986年的車諾比事件,讓許多人直疑興建核分裂電廠是否明智。
9.     徐弘毅
1.人類思考的界線就是災難的來源。科學家為了避免爐心熔毀溫度過高而設計圍阻體,是想當爐心內部失控融毀時,圍阻體可以包裹好融毀的爐心,不讓輻射外洩,結果日本大海嘯直接從天而降,先降毀掉包覆的圍阻體,再摧毀冷卻系統與控制棒,造成熔毀的爐心直接外露爆炸。
2.下一段將介紹滋生原子反應器。為了使鈾燃料充分使用,科學家用中子撞擊鈾238啟動核分裂,這個反應程序的缺點是會製造出非常毒、而且容易燃燒的鈽,這個缺點在福島核災又再次暴露出來,劇毒的鈽外洩,造成許多食品中毒。
3.台灣學術水準與官員行政能力,遠不如日本,因此,由一群蠢才所建造的核四廠,安全性遠低於日本。核四被發現圍阻體牆內發現寶特瓶,以及鋼筋、螺栓被截切等弊端,核四廠進行一次圍阻體洩漏測試,發現洩漏,若實際運轉,應該會輻射外洩,洩漏原因非常有可能是當年施做圍阻體時,內部塞了很多「保特瓶」連結成的破洞。所以台灣不需要海嘯,光靠一群無知的貪官污吏,就可以自己毀滅自己。
4.目前我們使用核電能量的方法還是用瓦特發明的蒸氣機原理,而不是愛因斯坦的光電效應原理,這是造成核廢料無解的主要原因。瓦特是十八世紀英國工業革命的科學領袖,他使用能量的方法是用燒煤加熱水,讓產生的水蒸氣驅動渦輪,現在的核電廠只是將燒煤改成釋放核能,方法是一樣的,問題是煤炭燒完了就燒完了,但是鈾燃料燒完了,還有放射性,這就是當初發明核電廠的人思考不周的地方。
6.愛因斯坦是二十世紀最偉大的物理學家、古典物理學家牛頓的繼承人。愛因斯坦的光電理論是將某種能量,經由某種物質,轉換成另一種能量,例如,將光照射到金屬板上會產生電流,這是利用金屬材料將光能轉換成電能。
7.過去科學家沒有找到任何天然物質能將核能轉換成電能,但是現在材料科學發達,科學家已經可以合成許多種材料,所以,集合相關人才想辦法,應該可以研發出將核能直接轉換成電能的材料,用這種材料包裹在放射性物質外面,就可以將放射性能量轉換成電能,只要俄羅斯、美國和日本跟台灣建交,台灣也可以基於邦交情誼人道援助這些落後國家解決車諾比、三里島、福島地區的核污染。
8.現在太陽能電板是用愛因斯坦的光電效應理論持續研發,其實,愛因斯坦理論應該可以應用到一切能量上,他是探討物質與能量轉換的專家,大家無法做到將核能轉換成電能的主因是看不懂愛因斯坦的理論,權貴階級看不懂的主因是(1)沒志氣,不想超越大師。(2)不好學,沒有辦法實踐五育均衡並重,終身多元學習的教育學基本原理。(3)自私自利,不願意為了解決核廢料的問題犧牲權力慾望、物質慾望、情色慾望等一切享受。
n   翻譯編寫Steven S. ZumdahlChemical Principles》;圖片來源britannica.com


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