辐射科普

学术交流
如何利用核反应堆退役之后的废料

中煤科工集团西安将研究  退休研究员  王文祥


1.  问题的提起

核泄漏带给人类的灾难,笔者以前认识不足。2015年11月8日浙江工业大学林陈水老师发给我一个链接,介绍大边界吴辉老师关于核泄漏带给人类毁灭性的灾难,才感到怵目惊心。如何排解这样一个看似不可逆的过程,本人结合一维自然科学体系(组成物质世界基本单元建立在一维曲线层面上的科学体系)有关物质的正向、逆向演化理论,于11月9日提出了下面如何正确利用原子核能和变退役废料为宝的技术方案。

2.  三维自然科学体系下核电站的工作原理

在三维自然科学体系(组成物质世界基本单元建立在三维粒子层面上的科学体系)内核电站以核反应堆来代替火电站的锅炉,以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量,使核能转变成热能使水产生蒸汽发电。原子由原子核与核外电子组成。原子核由质子与中子组成。当铀235的原子核受到外来中子轰击时,一个原子核会吸收一个中子分裂成两个质量较小的原子核,同时放出2—3个中子。在裂变中产生的中子又去轰击另外的铀235原子核,引起新的裂变。如此持续下去就是裂变的链式反应。链式反应产生大量热能。用循环水(或其他物质)带走热量才能避免反应堆因过热烧毁。导出的热量可以使水变成水蒸气,推动气轮机发电。具体工作过程如下图。


在中子轰击铀核碰撞过程中,原子中很多组成电子外围的面元就被撞击出去,这些面元一展开就成为具有不同能量的电磁波,这些电磁波被其它介质的分子、原子接收,就会使这些分子、原子的运动速度增加,从而使其温度升高(温度就是分子运动的平均动能)。

利用原子能发电、用中子轰击铀核,其研究思路犹如用榔头敲石头,大石头碎裂成两块,期间伴随电磁波(能量)对外释出。

3.  退役后的核反应堆废料可能会毁灭人类

据大边界吴辉老师介绍,退役后的核反应堆核污染周期是20万年;如利用混凝土对其防护,混凝土的寿命只有100年;如深埋地下,核废料的功率密度13千瓦/吨;不可能弃之于海洋。鉴于核灾难这种不可逆性,因此核废料的扩散将会让核灾难全面覆盖地球,最后导致毁灭人类(详见“大边界论坛”网址 www.wuhui01.com/hgng)。既然核物理科学家都了解这种利害关系,为什么现在还有的国家继续发展核电站,这可能就是儒家的观点,人无远虑必有近忧。

4.  一维自然科学体系如何使退役后核废料再利用

4.1  一维自然科学体系中不同层面物质质点的图示与内涵

科研人员从事某一科研课题研究时,只有做到不仅知其然,还能知其所以然,在解决科学难题时,才会得心应手。如果利用原子核能发电只知其然,而不知其所以然;只见其表面宏观现象,而不知里面微观世界;只知物质的如何聚合,而不知物质的如何分裂。那么在三维自然科学体系内,利用原子核能发电就只能出现上面的死结——核废料的扩散将会让核灾难全面覆盖地球,最后导致毁灭人类。

在一维自然科学体系内,研究原子核能发电时,首先是要了解铀235原子核的内部结构特征,其次是清楚世界上为什么还会有弱力,这样就知道为什么有的原子会具有放射性。下面就是笔者对鈾235在微观世界的一些研究成果。

图1是原子核结构组成的图例和鉿原子核示意图。图2是鈾234原子核结构示意图。图3是鈾235、238原子核结构示意图。图4是鈾235原子核第5电子层磁场结构示意图。图5是α粒子、中子、质子、电子、一列电磁波与面元的结构示意图。


上面图示说明世界上的物质小到原子核、大到银河系都是在做逆时针运动。地球自转自西向东也是在做逆时针运动。所以地球上面的分子、原子作逆时针旋转都是受地球自转的影响。在这种力的驱使下,就会导致原子核外层的α粒子等质点在自转的过程中,都会对内部中心的粒子施加压力,原子的序号越大,原子核平面的面积越大,最外层的粒子对内部施加的压力也就越大。所以大于某原子序号以后的原子核都具有放射性的属性。这是因为中心部位电子中心的面元经受不住挤压,从内部以射线的形式释放出去,由于每个电子的中心面元与其外部的面元在以射线的形式对外释放时,都是呈相互吸引的关系,所以对外辐射出去的射线(电磁波)依据?的个数多寡,就会有频率不同、能量不同之分。这就是为什么放射性元素对外辐射绝大部分都是各种频率的电磁波,其中只有极少量有的是γ射线,有的是β射线,有的是中子之类的粒子等。

了解到上面属性之后,就知道如何处理核反应堆退役之后的废料,如何变废为宝。进而也就知道如何改变现有核电站的发电技术了。

4.2  退役后的核废料将发挥更大的余热变害为利

     1)研究万有引力发电的物理现象

在研究利用万有引力发电时,当时由于考虑到个人机械制造的困难,最后改为以电子的相对运动来影响智能芯片中导电体原子核的平面趋向。结果出现图7物理现象和试验数据。

在一维自然科学体系内设计的这种试验装置,所出现的物理现象和试验结果,在三维自然科学体系中用现有的电学知识是无法得到合理解释。  
  
    2)核废料再生利用的工作原理

退役后的核反应堆废料如果在自转过程中,使其线速度≥地球的自转速度(≈465.2m/s)按顺时针旋转,那么就可以减轻最外层α粒子对中心部位粒子的压力,使其对外辐射的高能量射线、粒子相对减弱或停止。随着时间的延长,原子核内各粒子中的正负电子之间的相互吸引也会变得稍微减弱,这种微小的变化就会导致原子核平面稍微加大。在这种变化的过程中,正负电子上面的一些面元稍微受到干扰就会以电磁波的形式对外释放出去;原子核外围的一些质子或中子因为与α粒子边缘吸引力小,有的也会被这种顺时针旋转的离心力甩出去;原子核最外层带电的α粒子或不带电的α粒子最外围的正电子,也有可能会被甩出去与其外围的负电子相互吸引形成独立的正负电子对,与此同时释放出大量的电磁波。在这个过程中,如何控制核反应堆废料的旋转速度就是控制核废料产生一定功率热量的关键。其工作原理示意图(图8)如下:

5. 正在设计、施工的核电站如何改造

过去的核电站用碳棒来控制核反应的速度,还未建成的和正在设计的核电站可以采取这种方式就可以延长其服务年限,其后的废料也不会出现核污染危害人类。

6. 核电站因地震造成核泄漏的预防

对于2011年3月11日,日本在大地震中核电站因受损造成福岛核泄漏事故的预防,MDCB法临震预报技术完全可以避免因大地震造成的核泄漏。详见http://www.heneng.net.cn网上介绍。

7. 结论

一维自然科学是在三维自然科学基础上发展起来的自然科学体系。对于三维自然科学中的科研难题,在一维自然科学体系下都能很容易得到解决。由于有利于人类生存的科学不分国界,所以该项科研技术无机密可保,人尽可知之、为之。但最终需要有第一个吃螃蟹的国家给于实践,之后才有可能避免核污染毁灭人类。

(文章来源:中国核电信息网