一、廣告心得報告
D是一個超級怪老子,他會看廣告,然後批一頓。他說廣告作的好不好,代表一個媒体的水準,一個連廣告都作的哩哩啦啦的媒体,他的內容就可想而知了。 受到他的影響,我也開始看廣告,也給它用力批一下。^◎^ ^◎^~
這篇德國製VASTAR家用產品的廣告有趣在它跟你說各種材質鍋子的優缺點,然後再告訴你他們的鍋子有何不同?
最有趣的是,這篇廣告說杜邦公司(DuPont)所註冊的塗料商標「TEFLON」(PTEE;Polytetrafluoroethylene;聚四氟乙烯))中含有「PFOA」(Perfluorooctanoic acid;全氟辛酸銨)這種會導致慢性腎臟病的成分,但目前無任何明確的醫學研究或報導能証實對人体有具体危害?同時這篇廣告中強調他們公司生產的鐵氟龍手工鍋不含有「PFOA」成份,怪不怪?
我們看化學研究報告如何說「TEFLON」(PTEE;Polytetrafluoroethylene;聚四氟乙烯)好嗎?
聚四氟乙烯在常態下無毒,但使用聚四氟乙烯作為塗層的烹飪器具在溫度達到260℃(500℉)後便開始變質;350℃(660℉)之上開始分解,而這些分解物可令鳥致死,並可使人產生類流感的症狀。杜邦公司在『有關使用杜邦鐵氟龍不粘塗層炊具的重要知識』中也承認上述所言屬實。
華人煎、炒、炸等烹飪食物的方式,鍋子的溫度一般都在300℃以上,連水煮菜也的溫度也很容易飆到200℃以上,所以根本不適合使用鐵氟龍不沾鍋這類烹飪器具。
至於「全氟辛酸銨」(PFOA)是生產聚四氟乙烯過程中使用的原料之一。2005年,美國環境保護署(US Environmental Protection Agency)在科學諮詢議會中發現它可能有致癌作用,但沒有作出結論。
另外,杜邦公司曾因「全氟辛酸銨」(PFOA)污染地下水,而遭到其位於俄亥俄州與西維吉尼亞州工廠外圍的居民控告。美國環保署對杜邦公司提起違反『有毒物質控制法』(Toxic Substances Control Act)和『資源保護法』8項指控,迫使杜邦公司於2004年支付高達1650萬美元的和解金。但直到目前為止,「全氟辛酸銨」(PFOA)這項物質仍未受到美國環境保護署規範。
2006年1月,杜邦公司同意於2015年達到減少其工廠「全氟辛酸銨」(PFOA)的排放量,但不願承諾逐步完全淘汰使用該化學物質。此協議不僅適用於使用PTFE的烹飪器具,也包含了食品包裝與鋪料。
杜邦公司聲稱,「全氟辛酸銨」(PFOA)僅於製程中使用,硬化程序完成後,僅會留下微量幾乎無法測量到的「全氟辛酸銨」(PFOA)在鍋具上;而且該公司同時聲明,他們無法在生產「TEFLON」(PTEE;聚四氟乙烯)中,不使用PFOA,但他們會努力尋求替代品。
上面的官方說法與「科學人2013年2月號」「誰操從了藥物研發」?這篇文章中想說明的官商勾結很像,也很像馬政府對美牛瘦肉精的說法「那一種食物沒有毒?台猪更毒!」,所以杜邦公司的鐵氟龍不沾鍋繼續賣,目前全球銷售達數十億只。
既然杜邦公司說「全氟辛酸銨」(PFOA)在鍋具上微量到幾乎測不到,那表示這篇廣告中所說的德國「TUV」(Rheinland Group ----The LGA Qualitest GmbH)的不含「全氟辛酸銨」(PFOA)成份檢測報告也無需太相信不是嗎?因為人性上來說,如果我的產品中沒有使用「全氟辛酸銨」(PFOA),而對方的產品中有,我的廣告方式應該是極力的指稱「全氟辛酸銨」(PFOA)危險性,而不是幫對方產品緩頰說好話不是嗎?
D這個怪老子說的對,廣告反應人性,看廣告看出心得報告也很有趣吧各位?^ο^ ^ο^~
TEFLON 不沾鍋 |
二、核能的相關名詞:
1、核分裂(Nuclear fission): 是指由原子序數較大(較重)的原子(鈾或鈈),分裂成原子序數較小(較輕)的原子的一種核反應形式。原子彈及核電廠的能量來源都是核分裂(Nuclear fission)。早期原子彈用鈈-239為原料製成;而核電廠則使用鈾-235作為裂變的原料。
重核原子經中子撞擊後,會分裂成為兩個較輕的原子,同時釋放出數個中子及熱能,而這個被釋放出來的熱能即核電廠用以發電的能量來源。被釋放出的中子又會再去撞擊其它的重核原子,從而形成鏈鎖式反應核分裂(Nuclear fission)。
每次核分裂(Nuclear fission)釋放出的中子數量都大於一個,因此在鏈鎖反應下,核分裂(Nuclear fission)數目將在極短時間內以幾何級數形式增長,若聚集在一起的重核原子數量夠多,將會瞬間釋放大量能量,造成核爆,原子彈就是應用核分裂(Nuclear fission)的這種特性製成的。
核能發電所應用的核燃料鈾-235的重核原子含量通常很低,大約在3%~5%之間,因此不會產生核爆。但核電廠仍需要對反應堆(nuclear reactor)中的中子數量加以控制,以防止功率過高造成堆芯熔燬(Nuclear meltdown)的事故。一般通常會在反應堆的慢化劑中添加硼,並使用控制棒吸收燃料棒中的中子以控制核分裂(Nuclear fission)速度。
核分裂(Nuclear fission) |
2、堆芯熔燬(Nuclear meltdown):是指核反應爐(nuclear reactor)因無法及時冷卻熔化而造成的損毀。爐心熔燬後可能造成放射性物質(核種)外洩,影響人類及其他生物的健康,同時污染生態環境。
沒有破壞圍阻體(Containment building)的核輻射外洩導致的危害大多遠比核武器的小,但若圍阻體炸毀,則核輻射外洩對鄰近土地的長期污染將遠超過核子彈爆炸。這是因為核電廠儲存的燃料棒及廢核燃料棒數量遠超過核子彈,而且核子彈爆炸時已經將大部分的核燃料反應掉了,因此原子彈的污染在短期內就會降到可接受程度,而核電廠事故釋出的污染物質,是持續且數量龐大,其中含有的核種( nuclide)部份具有數萬年以上的半衰期。
3、核衰變(Radioactive decay):放射性元素衰變通常都有一定的週期,通常不會因物理或化學環境而改變,這也就是為什麼放射性元素可用於確定年代的主因。
原子的某些衰變會產生出另一種元素,並會放出α粒子、β粒子或中微子。在發生衰變後,該原子也會釋出伽馬射線( Gaya ray);衰變後的實物粒子靜止質量的總合會少於衰變前實物粒子靜止質量的總和,根據質能方程( E=mc²),能量可以表現出質量,當物體的能量增加E,其質量則增加E/C²,當物體的能量減少E,其質量也減少E/C²。
放射性衰變(Radioactive decay)是指元素從不穩定的原子核自發的放出射線如α射線、β射線、γ射線等而衰變形成穩定的新元素而停止放射(衰變產物),這種現象就稱為放射性衰變(Radioactive decay)。衰變時放出的能量稱為衰變能量。原子序數在83(鉍)或以上的元素都具有放射性,但某些原子序數小於83的元素如鎝也具有放射性,而原子序93錼開始一直到鉳的元素都有一個特性即原子序是偶數的,它們的半衰期都特別長。
核衰變(Radioactive decay) |
4、核融合(Nuclear fusion):是指將兩個較輕的核結合形成一個較重的核和一個很輕的核或粒子的一種核反應形式。
兩個輕核發生聚變時因雙方都帶正電荷而發生排斥作用,但兩個能量夠高的核迎面相撞,它們就能相當緊密地聚集在一起,以致核力能夠克服庫侖斥力(Coulomb's law)而發生核反應,這個反應即為核融合(Nuclear fusion)。
原子核中蘊藏巨大的能量,根據質能方程式E=mc²,原子核之淨質量變化(反應物與生成物之質量差)會造成能量的釋放。
所謂核分裂(Nuclear fission)是由較重的原子核變化為較輕的原子核如原子彈爆炸就是;如果是由較輕的原子核變化為較重的原子核,就稱為核融合(Nuclear fusion)如恆星(太陽)持續發光發熱的能量來源就是,但這過程得伴同高溫及高壓。一般來說,這種核融合(Nuclear fusion)會終止於鐵,因為其原子核最為穩定。(難怪鐵成份為主的隕石如此之重?)
相對於核分裂(Nuclear fission)發電,核融合(Nuclear fusion)產生的核廢料半衰期極短,有低管理成本、核輻射洩漏時總危害較低及安全性更高的好處,因為随時可以停機終止核融合(Nuclear fusion)反應,如氘和氚的核融合反應,其原料可直接取自海水,取之不竭,所以是比較理想的能源取得方式。
人類目前已經可以實現不受控制的核融合(Nuclear fusion)如氫彈爆炸。但是若要達到核融合(Nuclear fusion)能量能被人類有效利用的境界,必須能夠有效的控制核融合(Nuclear fusion)的速度和規模,才能讓能量現持續平穩的輸出。而觸發核核融合(Nuclear fusion)反應必須消耗能量(約1億度電),因此人工核融合產出的能量與觸發核融合的能量要達到一定的比例才能有經濟效益,但以目前技術發展狀況看來,科學界還有很長的路要走。
核融合(Nuclear fusion) |
核融合程序於1932年由澳洲科學家「Sir Mark Oliphant」 所發現。1950年代早期,他在澳洲國立大學(ANU)成立了至今依舊活躍的電漿核融合研究機構(Fusion Plasma Research)。2005年,部份科學家相信已經成功做出小型的核融合(Nuclear fusion),並且得到初步驗證,首個實驗核融合發電站將選址法國波爾多市(Bordeaux)附近。
Bordeaux(法國波爾多) |
4、核反應爐(nuclear reactor):分成三種:輕水反應爐(Light water reactor)、重水反應爐(Heavy Water Reactors;HWP)及球床反應爐(Pebble bed reactor)。
I、輕水反應爐(Light water reactor):是指使用普通水作為冷卻劑(coolant)及慢化劑( neutron moderator)的核反應爐,是目前世界上核反應爐的主要堆型,又分為三種類型:沸水反應爐(Boiling Water Reactor)、改良型沸水反應爐(Advanced boiling water reactor)及壓水反應爐(Pressurized Water Reactor)
A、沸水反應爐(Boiling Water Reactor;BWR):這是目前第二種常見的核能發電反應爐型式,在1950年代中期由愛達荷國家實驗室(Idaho National Laboratory)與通用電氣公司( General Electric)共同研發成功,現在主要製造廠商是專門設計與建造這類反應爐的奇異日立核能(GE Hitachi Nuclear Energy),由通用電氣公司( General Electric)與日立(Hitachi, Ltd)於2007年聯盟組成。(難怪馬政府左支右絀,果然被老頭子們料中了,有鬼 !)
沸水反應爐以去離子水(de-ionized water)作為冷卻劑(coolant)和中子減速劑。所謂去離子水(de-ionized water)是普通水去掉了鈉、鈣、鐵、銅等元素的陽離子以及氯、溴等元素的陰離子後的水,也就是說除了H3O+和OH−外,去離子水中不含有其他離子成分,但仍可能有一些有機物以非離子形態存在於其中。
沸水反應爐爐心進行的核分裂(Nuclear fission)會產生熱能,讓已冷卻的水沸騰,變為高壓蒸汽,驅動渦輪機,運轉發電機將熱能轉換為電能。而離開渦輪機的蒸汽,經過冷凝器凝結為液態水(補給水)後,迴流至沸水反應爐爐心,完成一個循環。在爐心裡,已冷卻的水保持在下,促使去離子水(de-ionized water)在285℃左右沸騰。
與壓水反應爐(爐心壓力約158 個大氣壓)比較,沸水反應爐因為爐心工作壓力(75個大氣壓)和爐心溫度(285℃左右)較低,因此反應爐構造簡單且安全許多,降低了造價。但因其沸水堆的循環系統直接連接了爐芯和渦輪機,因此可能造成渦輪機受到核輻射污染,給設計和維修帶來麻煩。
沸水反應爐(Boiling Water Reactor) |
台灣的第一、第二核能電廠都是沸水反應爐(Boiling Water Reactor;BWR),由通用電氣公司( General Electric)設計安裝,而汽輪發電機由美國西屋公司(Westinghouse Electric)承造。核一廠二個機組預定於2018年和2019年分別除役;核二廠二個機組除役間預定為2021年和2023年。
我真的不太了解擁核及反核的人吵什麼東東?但我很清楚,你們不管誰惹惱了老頭子們,我就倒大霉,因為我就得負責PO文教你們基本常識(common sense)。幸好這一次,我本來就在研究核融合(Nuclear fusion) ,已經寫了不少了,所以加加減減就可以交差了。
你們雙方吵架的人嘛幫幫忙 ,都搞不清楚狀況就各據一邊大吵特吵,吵到老頭子們受不了大罵一群豬頭。問題是你們是豬頭卻連累我成為最大受害者,因為我得連夜把仍未成篇的文章整理好PO網教你們基本常識(common sense),我變成了衰尾道人了!這有任何公平正義在嗎?
豬頭 |
台灣爭議中的核四廠採用的是1990年代中期後,為提高未來核反應器安全性而設計的第三代核反應器,名之為改良型沸水反應爐(Advanced boiling water reactor;ABWR),使反應器更加安全。這種改良型沸水反應爐(Advanced boiling water reactor;ABWR)於1996年在日本柏崎刈羽(Kashiwazaki-Kariwa)核能電廠六號首次完成滿載商業運轉,成為改良型沸水反應爐(Advanced boiling water reactor;ABWR)的標準廠。
kashiwazaki-kariwa核電廠位置 |
Kashiwazaki-Kariwa核電廠 |
我把核一核二核三核四的地點及發生核電廠事故時影響所及範圍全部用圖PO給你們雙方看,你們把本篇核能相關術語名詞完全了解後,配上這些圖自己判斷,怎麼吵都好,就是別讓老頭子再來找我PO文教你們的基本常識(common sense),sucks!(遜斃了!)
核一核二核四廠位置 |
核三廠位置 |
上面左圖核一核二核四上所畫的圈圈是發生核輻射外洩時半徑30公里疏散範圍,你家在不在其中自己仔細看,而黃色線是影響三座核電廠的斷層地震帶,該不該怕由你們自由心証作決定;而上面右圖是核三廠半徑5、10、20、50、100、200公里的疏散範圍,一樣看清楚自己的家在不在其中?如果在,發生事故時該往那裏逃要搞清楚,否則到時亂成一團時,沒有人幫的上你的忙。
接下來,我給你們看福島核電廠發生事故後,半徑20~30公里的污染狀況,再對照一張同樣核事故發生在台灣時會如何的圖片給大家參考,讓你們雙方要吵時比較有料好嗎?
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福島核污範圍 |
上面二圖每一道紅圈線就是半徑多少公里內會影響到的地區,大家仔細看清楚,該不該撤出自己心中有數,不用聽政府及台電說東道西不是嗎?
我們大多數都是正常人,所以很難理解政治人物與公司的CEO都是人格異常者,地位愈高權力愈集中者,他們的性格就跟連續殺人犯沒有多大差別,這不是我說的,是精神疾病研究專家的論文報告之一。這些人如果最終沒有變成殺人犯的原因是外在環境制約,而不是他們不想,所以才會有希特勒、毛澤東、史達林等混世魔王的出現。
所以我們的執政者沒有同理心不在乎死多人很正常啊,至少對他們這種人是。所以老頭子們老是要跟這些政治領導人物尬車的態度我是不贊成的,有這麼多精神及精力幹麻不好好研究逃生路線?這不是更實際嗎?而你們不管擁核反核的都要記得「日頭赤炎,隨人顧性命」這句老祖宗千錘百鍊顛撲不破的經驗之談,賺錢有數,但性命要顧,找好逃生路線懂嗎?至於會不會發生核電廠事故,就一句話看天意囉!
接下來我再PO二張中國核電廠及世界各國核電廠的位置圖,大家仔細看記在心中,萬一要往外逃出國時也知道往那裏逃較安全不是嗎?
中國核電廠分佈圖 |
全球核電廠分佈 |
中國距離台灣最近的二座核電廠皆位於福建省,二座都還未正式運轉,其中寧德核電廠2012年5月,一期工程4台機組基本才完工。它與金門僅隔30公里,與新北市相距227公里,與臺北市的距離約300公里;而福清核電廠則仍在建置中,正式運轉日未知,但它們二者的反應爐採的是與我們核三廠一樣的壓水反應爐(Pressurized Water Reactor。至於在廣東的大亞灣核電廠也是壓水反應爐(Pressurized Water Reactor,距離我們的澎湖490公里,距離香港才50公里,所以會影響到誰很清楚,為什麼總有一些人不查清楚就鬼叫鬼叫我也不明白?而更不明白的是,自己家中的核電廠不管,管到別人家中去不更怪嗎?
全球核電廠的分佈就更令人觸目心驚了,特別是西歐、美東及日本,密密麻麻的核電廠,而這三個區域正好是台灣有錢人最愛去的地方,所以到時候誰會真正被核輻射污染到還真的難講哦!但看起來最安全的地方居然是人類老祖宗的發源地非洲,只有南非有一座核電廠,有趣極了!我們人類可能最終一塊淨土就是非洲及連結非洲的阿拉伯半島,人類終於要Go Home了!
回家咯! |
B、改良型沸水反應爐(Advanced boiling water reactor;ABWR)的前身是美國電力研究院改良型輕水式反應器(Advanced Light Water Reactor,ALWR)計畫的一環,美國電力研究院(EPRI)結合美國電力業者與部分外國電力公司,配合美國能源部(DOE)及主要核機組供應廠商與顧問工程公司合力發展出來的第三代輕水式反應器。
改良型沸水反應爐(Advanced boiling water reactor;ABWR)係將過去世界上輕水反應爐(Light water reactor)運轉經驗充分回饋並簡化設計加大餘裕與考慮人因工程後的新設計。這種改良型輕水式反應器(Advanced Light water reactor)的發展後來又分為演進型(Evolutionary ALWR)與被動安全型(Passive ALWR),其中演進型(Evolutionary ALWR)係基於現有輕水反應爐(Light water reactor)的運轉經驗與技術改良而來,因此將此演進型沸水反應器(Evolutionary boiling water reactor) 定名為進步型沸水式反應器(Advanced Boiling Water Reactor),由美商奇異公司主導發展。
至於被動安全型改良型輕水式反應器(Passive ALWR),因採用自然循環與重力驅動之安全系統,並以三哩島事故為戒,主要設計目標為降低核電廠運轉中人工操作因素的比例,目前仍在研發中。此改良型輕水式反應器被定名為自守型沸水式反應器(Simplified Boiling Water Reactor, SBWR),一樣由美商奇異公司主導發展。
但台灣核四廠則由奇異公司(General Electric Company)與日立(Hitachi, Ltd)合組的奇異日立核能(Ge-Hitachi Nuclear Energy Americas )合作設計的進步型沸水式(Advanced Boiling Water Reactor, ABWR)第三代核反應爐,是日本之外第一座使用該核能反應爐設計的發電廠。
ABWR Power Plant Structure |
C、壓水反應爐(Pressurized Water Reactor;PWR):是美國貝蒂斯原子能實驗室(Bettis Atomic Power Laboratory)開發成功的一種輕水核反應爐。
壓水反應爐(Pressurized Water Reactor;PWR)利用輕水(普通水H2O)作為冷卻劑(coolant)和中子減速劑 (neutron moderator) 。其冷卻系統由兩個循環迴路組成,第一個迴路連接著爐芯和第二個迴路中的蒸汽發生器。這個迴路內的氣壓保持在150個大氣壓左右,在此壓力下可讓冷卻水溫度升高至約343℃而不沸騰。
第一個迴路的冷卻水在第二迴路蒸汽發生器的傳熱管中將氣壓約為70個大氣壓左右的第二迴路冷卻水加熱至沸騰(溫度約260℃),形成的水蒸氣(過濾掉混雜的液態水後)經過第二迴路送至汽輪機,推動渦輪發電機運轉。而在第二迴路傳熱管中釋放了熱能的第一迴路水以290℃左右的溫度迴流至爐芯,完成一迴路循環;而從汽輪機流出的第二迴路水經冷凝器凝結為液態水後,迴流至蒸汽發生器,完成第二迴路循環。有些難懂,拜託看圖來了解好嗎?藍的是第二迴路;紅與黃的管路是第一迴路。再看不懂,我也沒有辦法了!
壓水反應爐(Pressurized Water Reactor;PWR)爐心位於壓力殼內,由排列為方形的燃料組件組成。燃料一般是富集程度在2%~4.4%的燒結二氧化鈾(uranium dioxide / uranous oxide)。與沸水反應爐(Boiling Water Reactor;BWR)相比,它的爐心體積更小,爐心的功率密度較大,發電效率約為33%;但由於爐心中的工作壓力和溫度都較沸水堆高,因此對反應爐材料性能的要求也較沸水堆更高。
台灣的第三核能電廠即為壓水反應爐(Pressurized Water Reactor;PWR),其反應爐由美國西屋公司(Westinghouse Electric)設計安裝;而汽輪發電機由通用電氣公司( General Electric)承包。
壓水反應爐(Pressurized Water Reactor) |
II、重水反應爐/重水堆(Heavy Water Reactors;HWP):是指利用重水作為中子慢化劑(neutron moderator)的核反應爐。
所謂重水(氘化水;化學式D2O或者2H2O)是水的一種,它的摩爾質量(molar mass)比一般水要重。普通的水(H2O)是由兩個具有一個質子的氫原子和一個氧16原子所組成,但在重水分子內的兩個氫同位素氘,比一般氫原子有各多一個中子,因此造成重水分子的質量比一般水要重。
由於普通水(H2O)和重水皆由同數量的氫和氧原子組成,兩者的化學反應接近相同;但在物理上,重水的凝固點和沸點比普通水(H2O)稍高,在一個大氣壓力下,重水的凝固點是攝氏3.82度,沸點是攝氏101.4度,密度為1.1056g/cm3。
重水反應爐(Heavy Water Reactors)利用的慢化劑重水(氘化水;化學式D2O),可以使中子減速,且其熱中子吸收截面小,使重水反應爐核燃料利用率高於輕水反應爐(Light water reactor)(使用後的燃料中鈾-235含量僅為0.13%),因而成為一種優良的中子慢化劑。
重水反應爐(Heavy Water Reactors)產生的副產物(如鈽、氚等)比輕水反應爐(Light water reactor)產生的更多,這些副產物可用於製造如裂變式原子彈、聚變式原子彈、中子彈以及初級熱核武器。
輕水能吸收中子使輕水反應爐(Light water reactor)中的中子濃度降低,所以輕水反應爐(Light water reactor)的核燃料需加以濃縮以達到臨界質量,才能為持續進行核分裂(Nuclear fission)連鎖反應;但重水反應爐(Heavy Water Reactors)對核燃料中有效放射性同位素濃度要求極低,可省去絕大部分提純中使用的同位素分離工序,且其廢燃料(Spent nuclear fuel)不必進行後處理。
重水反應爐(Heavy Water Reactors)的反對者認為,因為這類反應爐可用低濃縮鈾甚至是未濃縮的鈾作為核燃料,所以使用這類反應爐的核電廠有增加核武擴散的風險。
當某個國家掌握重水反應爐(Heavy Water Reactors)技術後,只需天然鈾就可以運行核電廠,並通過核反應產生可用於製造核武器的危險放射性副產物,因此,這些國家便可繞過國際機構對濃縮鈾的監管而發展核武器。
重水反應爐(Heavy Water Reactors) |
III、 球床反應爐(Pebble bed reactor):這是一種為了增加反應爐安全及效率的先進核子反應爐設計。
球床反應爐(Pebble bed reactor)把鈾、釷或鈽氧化物核燃料包裝在網球大小,以熱分解石墨製成的球狀容器內,然後再將球狀燃料放置在罐狀容器內,讓氦、氮或二氧化碳冷卻劑在燃料球之間通過,將熱能帶走。冷卻劑(coolant)可以直接推動渦輪,亦可以經過熱交換,以第二循環的氣體或蒸氣推動渦輪。
球床反應爐(Pebble bed reactor)的最大優點是比較安全。當球狀燃料(Graphite Pebble)的溫度增加時,鈾238吸收中子的速率亦會增加,令可供核分裂(Nuclear fission)的中子減少,故此球床反應爐(Pebble bed reactor)可產生的能量有自然的限制。
這種球床反應爐(Pebble bed reactor)的容器被設計成在沒有機械幫助下,散熱會多於核燃料自然產生的熱能,因此從理論上,球床反應爐不可能出現核芯熔燬(Nuclear meltdown),而且由於核燃料是被包圍在燃料球之內,若果一個燃料球爆裂,只會釋放出較少的核燃料,不會造成大規模核輻射污染。
球床反應爐(Pebble bed reactor)比一般輕水反應爐(Light water reactor)的運行溫度較高,故能以以更少的核燃料,產生較多的動能。
球床反應爐(Pebble bed reactor)以溫度控制反應爐的輸出功率,無需使用控制桿設計,便毋需考慮控制桿插進的深淺程度不同時對中子的影響,而且輸出功率可以根據需求,透過控制冷卻劑(coolant)的流量或密度而快速增減。
固定式的球床反應爐(Pebble bed reactor)的球狀燃料(Graphite Pebble)是可以不停的更換。多個球狀燃料放在桶狀容器內,這種桶狀容器被設計成在沒有機械幫助下也能更換球狀燃料(Graphite Pebble)。燃料球(Graphite Pebble)每年循環約十次,每次循環把一個或數個燃料球取出檢驗,需要時更換成新的,而舊燃料球則成為核廢料(Radioactive waste)。
這種球床反應爐(Pebble bed reactor)的概念首先由德國教授RUDOLF SCHULTEN在 1950年代提出的;1966年德國於Jülich建立第一座簡稱AVR的試驗反應爐並使用氦作為冷卻劑(coolant),之後一路運行直至1988年12月1日蘇聯車諾比核電廠(Chernobyl Nuclear Power Plant)發生事故後才關閉。不過經查德國的AVR反應爐被德國政府下令關閉的主因是,曾出現燃料球(Graphite Pebble)卡住造成核輻射外洩的核安之故。
氦很少會吸收中子,本身亦很少活化而具有放射性,因此氦冷卻劑的放射性並不強烈,AVR 直接使用氦冷卻劑推動渦輪機發電。
北京清華大學的球床反應爐(Pebble bed reactor)即採用用德國AVR的技術,他們於2004年9月建成一座十百萬瓦的實驗堆,名為HTR-10。這個實驗堆內有將近27,000個燃料球(Graphite Pebble),以氦作為冷卻劑(coolant),直接推動渦輪機發電。
中國華能集團公司已宣佈在山東威海建造首座投產的球床反應爐(Pebble bed reactor),功率為195百萬瓦,預計於五年內開始運作。中國有計劃在2020年前興建三十座球床反應爐(Pebble bed reactor)。清華大學亦有計劃研究以反應爐產生的高溫氣體分解蒸氣,製造氫氣,以供將來的氫汽車使用。
南非的Eskom是球床反應爐(Pebble bed reactor)技術的領導者之一,其設計的球床反應爐(Pebble bed reactor)主要供發電廠在用高峰時快速增加發電量用,同時亦可提供海水淡化的能量。
Eskom計劃建造110百萬瓦的實驗反應爐,不過由於民間環保團體的反對,建造計劃仍在司法過程審理當中。
由於球床反應爐(Pebble bed reactor)不一定需要笨重的壓力外殼(即圍阻体),亦沒有巨大的蒸氣冷卻塔,因此體積及重量很低,可以用來推動交通工具。
荷蘭Romawa設計了8百萬瓦的球床反應爐(Pebble bed reactor),以氦氣加熱空氣推動傳統渦輪機,目的是用來取代輪船上的柴油發動機;也可以代替放在偏遠地區作為備份使用的柴油或燃氣發電機。
上述這種設計在更換燃料時可以將整個球床反應爐(Pebble bed reactor)搬走到工廠內進行換裝燃料球(Graphite Pebble)。
目前美國也在研究潛艇上使用球床反應爐(Pebble bed reactor)的可行性。
當球狀燃料(Graphite Pebble)的溫度增加,鈾238吸收中子的速率亦會增加,令可導致鈾235核分裂(Nuclear fission)的中子減少,這種現象稱為都卜勒擴展 (Doppler Broadening)。球床反應爐(Pebble bed reactor)中核燃料的密度比一般傳統核反應爐中核燃料的密度低許多,因此這種球床反應爐(Pebble bed reactor)可產生的能量有自然的限制。
球床反應爐(Pebble bed reactor)容器的設計是沒有機械的幫助下,散熱功能會大於核燃料自然產生的熱能,而且這種反應爐的冷卻劑(coolant)是惰性氣體,不會助燃或自燃,亦不會像普通的輕水反應爐(Light water reactor)可能出現蒸氣爆炸。如果因為機械故障,球床反應爐(Pebble bed reactor)只會停止運轉待機,容器及燃料球都不會受損。德國的 AVR 之前已曾經進行過這種試驗,把所有的控制桿抽出,停止冷卻循環,之後拿出的燃料球並未受損。
因為蘇聯車諾比核電廠(Chernobyl Nuclear Power Plant)發生意外時石墨曾經燃燒,所以有人擔心用來包裝核燃料的石墨有可能會著火燃燒,是一個安全上的問題;球床反應爐(Pebble bed reactor)因此必須以惰性氣體作冷卻劑(coolant),絕對不能接觸到氧氣,如果在更換燃料球(Graphite Pebble)的過程中,空氣進入反應爐,就可能會造成嚴重事故;而燃料球(Graphite Pebble)的本身如果有瑕疵,亦可能產生問題。
燃料球(Graphite Pebble) |
球床反應爐(Pebble bed reactor) |
5、核反應爐圍阻体(Containment building):指構成核反應爐(nuclear reactor)最外圍的建築,將大部份核分裂(Nuclear fission)蒸汽供應系統和設備包在其中的外殼建築,其中要容納核反應爐(nuclear reactor)以及部分安全系統例如在壓水反應爐(Pressurized Water Reactor核電廠即包括第一個迴路的冷卻水主系統和設備及停機時的冷卻系統等,主要目的為將核反應爐(nuclear reactor)與外部環境完全隔離,在地震、冷卻水漏失等事故發生時,可以防止核反應爐(nuclear reactor)放射性物質(核種)外洩,另外保護核反應爐(nuclear reactor)等重要設備,防止受到外來攻擊如導彈、飛機等的破壞。
Containment_Building(圍阻体) |
但圍阻体(Containment building)仍有耐壓限制,如果核反應爐(nuclear reactor)造成的內部壓力超過圍阻体(Containment building)的耐壓限制時,會導致圍阻体(Containment building)爆開如福島核電廠一樣,此時放射性物質(核種)將會排出,有可能造成嚴重核輻射污染。
三層Containment_Building(圍阻体) |
圍阻体(Containment building)建築按其建築材料分,有用鋼板製造的,有用鋼筋水泥混凝土製造的,還有混合上述兩種材料製造的;按性質分,有乾式(large-dry)和冰冷凝器式(ice-condenser)的;按外形分則有球型和圓筒型的。
球狀圍阻体 |
筒狀圍阻体 |
6、核燃料(nuclear fuel)/核燃料棒(nuclear fuel rods):是指可被核反應爐利用,經過核分裂(Nuclear fission)或核融合(Nuclear fusion)產生核能的材料。
核燃料棒(nuclear fuel rods)由核燃料(nuclear fuel)、結構材料和中子減速劑(neutron moderator)及中子反射材料(neutron reflecting materials)等組成可以放在反應爐中使用的核燃料成品。
nuclear fuel rods(核燃料棒) |
nuclear fuel rods(核燃料棒) |
核燃料循環過程 |
目前核電廠使用的核能發電皆為核分裂(Nuclear fission)技術,使用的裂變核燃料元素最常見的是鈾-235(235U)和鈽-239(239Pu),這些元素能發生核裂變而釋放出能量。
鈾-235能夠通過吸收一個慢中子(Slow neutrons;溫度愈高,中子動能愈高)而分裂成較小的核,同時釋放出數量大於1的快中子(Fast neutrons)和大量能量。當反應爐中的中子減速劑(neutron moderator)令快中子(Fast neutrons)轉變為慢中子(Slow neutrons),而這些慢中子(Slow neutrons)再轟擊反應爐中其他鈾-235時,就產生連鎖效應的核分裂(Nuclear fission),源源不斷的提供能量。目前商業核反應爐(nuclear reactor)的運行都需要依靠這種持續的鏈鎖式反應維持,但不僅限於鈾這種元素。
核分裂(Nuclear fission)燃料有多種形式,一般分固體燃料(Solid fuels)與液體燃料(Liquid fuels)二種;而固體燃料(Solid fuels)再細分為氧化物核燃料(Oxide fuel)、金屬燃料(Metal fuel)、陶瓷型核燃料(Ceramic fuels)等;而液體燃料(Liquid fuels)則細分為:熔鹽核燃料(Molten salts)及鈾鹽水溶液核燃料(Aqueous solutions of uranyl salts。
I、固體核燃料(Solid fuels):
A、金屬燃料(Metal fuel):金屬型核燃料擁有最高的核分裂(Nuclear fission)原子密度,其熱導率高,而且製造簡單,但燃料(nuclear fuel)本身熔點較低或晶體相變溫度低,反應時溫度不能太高是其缺點。
目前金屬燃料(Metal fuel)一般皆為合金而不是金屬元素,這種金屬燃料(Metal fuel)一般用於石墨慢化反應爐(Graphite moderated reactor;以石墨作為中子慢化劑而非水,最著名的例子即蘇俄車諾比核電廠)和液態金屬快中子增殖反應爐(Fast breeder reactor;這種反應爐利用的是鈾-238或釷-232這種元素,可因捕捉到一個中子後轉變為相對應的可裂變核燃料(nuclear fuel),如鈾-238可轉變為鈽-239;釷-232可轉變為鈾-233,讓核裂變反應持續下去,最著名的例子即美國EBR-II反應爐)。
金屬燃料(Metal fuel)又可大分為二種,一種是用TRIGA反應爐(通用奇異公司設計的一種沒有安裝嚴密的安全保護層的池式反應爐)在鈾氫鋯核燃料( uranium-zirconium-hydride (UZrH) fuel);另一種是用在快中子增殖反應爐(Fast breeder reactor)的錒系元素核燃料(Actinide fuel)。
TRIGA反應爐 |
B、陶瓷型核燃料(Ceramic fuels):這種核燃料(nuclear fuel)主要包含碳化物核燃料(Uranium carbide;碳化鈾)和氮化物核燃料(Uranium nitride;氮化鈾)等。相對於金屬燃料(Metal fuel),它們的工作溫度高,與冷卻劑(coolant)及最裏層圍阻体(Containment building)的包殼材料相容性好,缺點是密度低、導熱性差、易脆化。
C、氧化物核燃料(Oxide fuel):主要為二大類如下:
- 二氧化鈾(Uranium dioxide;UOX):它是一種黑色的固態半導體,熔點高(2865℃),抗輻照穩定性好,且與冷卻劑(coolant)水和包殼材料(Containment building)的相容性較好。缺點是密度低、導熱性差、易脆化,易因大溫度梯度造成的熱應力而裂開,但優良的特性使其被廣泛用於核燃料。
- 混合氧化物燃料(Mixed oxide;MOX):是以鈽(Pu)、天然鈾或貧鈾(Depleted uranium;是一種核廢料,主要由鈾-238構成)以及乏燃料(Spent nuclear fuel)為原料重新提煉可以產生核分裂(Nuclear fission)核燃料,其性質與適用於大多數核反應爐的濃縮鈾相似。這種混合氧化物燃料(Mixed oxide)是核能產業中佔主流輕水反應爐(Light water reactor)中使用的低濃縮鈾(low enriched uranium,LEU)的理想替代品,同時也可作為快中子增殖反應爐(Fast breeder reactor)的燃料。混合氧化物燃料的鈽(Pu)可以來自報廢的核武器及乏燃料(Spent nuclear fuel)的再處理,而這二者在存儲過程中都需要承擔核擴散(Nuclear proliferation)的風險。
II、液體燃料(Liquid fuels):液態核燃料是指將含有已溶解核燃料( dissolved nuclear fuel)的液體核燃料。使用液態核燃料的核反應爐(nuclear reactor)一般都擁有負回饋機制(negative feedback;輸出入之間彼此正相關)所以較為穩定,但缺點是在事故(如初級系統洩漏)發生後容易產生核擴散(Nuclear proliferation)。
A、熔鹽核燃料(Molten salts):熔鹽核燃料是直接將核燃料(Nuclear fuel)溶解入熔鹽冷卻劑( molten salt coolant)中製得的液體燃料(Liquid fuels)。使用熔鹽核燃的核反應爐簡稱熔鹽堆(Molten Salt Reactor),著名的有液體氟化釷反應爐(liquid fluoride thorium reactor,LFTR)。熔鹽堆中的液態核燃料是鋰、鈹、釷和鈾等金屬的氟化物(Fluoride)的混合物。在實驗室反應爐中,熔鹽核燃料(Molten salts)的最高工作溫度達705℃,但熔鹽的沸點是1400℃,所以在實際使用時可以在更高溫度下運行。
liquid Fluoride fuels(右邊) |
B、鈾鹽水溶液核燃料(Aqueous solutions of uranyl salts;,AHR):使用硫酸鈾醯(uranyl sulfate)或其他鈾鹽的(other uranium salt)的水溶液作為核燃料(Nuclear fuel),目前僅用在科研用的反應爐中,並末使用於核能電廠的大型反應爐中。
目前最常見的核然料形式為二氧化鈾陶瓷核燃料,是將二氧化鈾(UO2)粉末壓縮為圓柱形小塊( cylindrical pellets),並在高溫下燒結,形成直徑1公分,高1公分的高密度且具明確物理性質及化學組成的陶瓷芯塊(ceramic uranium dioxide nuclear fuel)。
上述這些核燃料陶瓷芯塊(ceramic uranium dioxide nuclear fuel)須經拋光以減小差異後再堆疊成長柱狀並裝入直徑1公分,長約4公尺金屬管中(即燃料棒)厚度為1mm位於冷卻劑(coolant)和核燃料之間的覆層(Cladding),用於防止有放射性的核裂變碎片逃逸進入冷卻劑(coolant)中產生污染。覆層(Cladding)由對熱中子( thermal neutrons)吸收截面很低的材料製成。
現代的反應爐一般使用鋯合金(Zircaloy)或者不鏽鋼( steel)作為覆層(Cladding)。裝入核燃料塊的金屬管被封裝成為核燃料棒(nuclear fuel rods),將核燃料棒(nuclear fuel rods)合併成束即可用於組裝核反應爐的堆芯(reactor)。
現今核電廠常用的二種核反應爐為沸水反應爐(Boiling Water Reactor;BWR)及壓水反應爐(Pressurized Water Reactor;PWR)。
壓水反應爐(Pressurized Water Reactor) 的核燃料由圓柱狀燃料棒捆成的棒束組成。氧化鈾陶瓷以乾燥芯塊的形式裝入捆綁在一起直徑約1 cm 的鋯管內,核燃料與覆層(Cladding)間隙內充滿氦氣用以改善燃料到覆層(Cladding)間的傳熱。壓水反應爐燃料組件長約4公尺,控制棒從頂部直接插入到燃料組件內。
沸水反應爐(Boiling Water Reactor)中,燃料與壓水堆燃料類似,但沸水反應爐(Boiling Water Reactor)的燃料棒束是罐裝的;即每捆組件外包圍有一層薄管道。這主要是為了防止局部密度變化影響反應爐堆芯的中子和熱工水力。
核子燃料及其元件 |
7、核種(nuclide):1947年美國科學家 Truman P. Kohman提出「核種」一詞,將它定義為「具有給定質子數Z和中子數N的一類原子核所組成的元素」。
核種(nuclide)通常用元素符號表示(氘和氚這二個同位素有自己的符號),左上標表示質子和中子的總數(即該種核種的原子量);左下標表示質子數(即原子序數,也可不標出);右下標表示中子數(一般情況下很少標出)。
nuclide標示法 |
8、核廢料/放射性廢料(Radioactive waste):補!補!補!只要你們吵不完,老頭子們想到就 Call 我補。ㄟ!你們吵架是不看資料瞎掰的嗎?這麼簡單的常識也要教嗎?你們嘛幫幫忙,跟老頭子們吵架用些心好嗎?連這些基本常識都不懂敢跟他們吵架?難怪被教訓到体無完膚。但這是你們家的事,幹麻是我倒霉補資料教你們呢? 唉!
核廢料(Radioactive waste)是核裂變(Nuclear fission)過程中產生含有放射性同位素( radioisotopes)的廢料。什麼東西叫放射性同位素( radioisotopes)?這是一類因原子核不穩定容易發生衰變(decay)的元素,它們會以不同形式及強弱不等的方式持續進行時間長短不一的衰變,而這些放射性同位素( radioisotopes)衰變(decay)過程中產生的游離輻射( ionizing radiation)對生物及生態環境都能造成一定程度的傷害。
啊什麼叫游離輻射( ionizing radiation)?我就知道你們會這樣問啦!游離輻射( ionizing radiation)是是指波長較短、頻率高、能量高的射線,這種射線可以從原子或分子裡面游離(ionize)出至少一個電子(electron),而它們游離(ionize)的能力決定於射線(粒子或波)所帶的能量,而不是射線的數量。如果射線沒有帶有足夠游離(ionize)能量的話,大量的射線並不能夠導致游離(ionize)。游離輻射( ionizing radiation)包含α射線( Alpha particles)、β射線( Beta particles)、中子(neutron)等高能粒子流與γ射線(Gamma rays)、X射線( X-rays)等高能電磁波,而被稱為宇宙射線( cosmic rays)的高能粒子射線則兩者皆有。而電磁波(光子)的游離能力,隨著電磁波譜(spectrum)而變化,電磁波的頻率愈高,能量愈強,則游離能力也就愈強。
啊什麼叫衰變(decay)?不用問,我直接告訴你們好了,是指元素從不穩定的原子核自發地放出射線如α射線、β射線、γ射線等,形成穩定的同位素或不同元素停止放射為止,這種現象就稱為衰變(decay)。原子序數在83(鉍)或以上的元素都具有放射性,但某些原子序數小於83的元素如鍀Tc43也具有放射性。
放射性核廢料(Radioactive waste)中所含有的放射性同位素( radioisotopes)都具有不同的半衰期(指某種特定物質的濃度經過某種反應降低到只剩下初始時一半所消耗的時間),最終這些放射性核廢料(Radioactive waste)會一路衰變成完全不具放射性的物質。
某些元素具有較短的半衰期如碘-131的半衰期(Half-life)約8天,不過正因為它們的衰變時間短及急劇,它的放射性就越強,其實更加活躍、危險;而另外一些放射性元素如鈽-239的半衰期達2.41萬年,在自然界放置上千年仍對地球生物有害;另外還有存放上百萬年都不會衰變完全的同位素。,因此,這些放射性核廢料(Radioactive waste)必須被封存幾個世紀並與自然環境隔離才能達到不引發危害的目的。
暴露在高強度的放放射性核廢料(Radioactive waste)的輻射中可能會導致嚴重損傷,甚至死亡。一種放射性同位素( radioisotopes)衰變得越快,它的放射性就越強,它們的危險程度由它衰變後產生的輻射種類與能量等因素來進定的,而這種放射性同位素( radioisotopes)的活潑性、擴散性及被生物吸收的難易程度則由它們的化學性質決定。對於許多不能快速衰變至較穩定的狀態而是繼續產生放射性衰變產物或引起衰變鏈反應的放射性同位素( radioisotopes),它們的影響更加複雜。
放射性核廢料(Radioactive waste)按其單位體積或單位質量的放射性強弱分為高、中、低三級,其中低階核廢料佔據了主要部分。處置這幾類放射性廢料的主要途徑有:
- 低階核廢料 :隔離儲存即可,但要監測 300 年才可以確定其安全穩定性。
- 某些低階核廢料和一部分中階廢料:要近地面掩埋處理。
- 部份中階核廢料和高階核廢料: 必需深入地下作保護性掩埋(深地質處置),長期監控。以鎝- 99(半衰期21.1萬年)和碘- 129(半衰期1,570萬年)為例,它們需要放置最少3000年才能有效地減低其放射性,而比它們更棘手的還有超鈾元素(比鈾重的放射性元素混合物)中的錼- 237(半衰期214.4萬年)和鈽-239(半衰期2.41萬年),它們必需被妥善地處理及嚴密的監控,以隔除這些放射性核廢料(Radioactive waste)對生態和地球生物的威脅。
放射性核廢料降溫池 |
放射性核廢料儲存場 |
放射性核廢料對生態及生物的影響 |
要妥善地處理這上述這些低、中、高階放射性核廢料(Radioactive waste)需要一定程度的技術和嚴密的監控,以隔離這些放射性核廢料(Radioactive waste)對生態和地球生物的威脅;其次就是訂製一個長期且穩定的管理方案來貯存、處置或者把放射性核廢料(Radioactive waste)轉化成對環境無害狀況後再棄置。目前世界各國政府正在考慮一系列的放射性核廢料(Radioactive waste)管理和處置方案,並要求使用核能的各國定期公佈放射性核廢料(Radioactive waste)的儲量及處理辦法且定期給予評審。這種方式讓聯合國國際原子能機構(IAEA)的乏燃料(Spent nuclear fuel)和放射性核廢料(Radioactive waste)管理安全聯合公約取得了一部分的進展。
目前處理高階放射性核廢料(Radioactive waste)比較先進的方式是「玻璃化」(Vitrification),因為要有效地長期儲存放射性核廢料(Radioactive waste),首先便得把它們轉換成一種穩定且長期不會降解和發生反應的狀態能處置,而將之玻璃化(Vitrification)就能做到這一點。
降解(decomposition reaction)是化學反應的常見類型之一。它指的是一種化合物在特定條件下分解成二種或二種以上元素或化合物的反應。而放射性核廢料(Radioactive waste)降解(decomposition reaction)時會產生大量的崩解熱使廢液沸騰,產生放射性氣體,令放射性核廢料(Radioactive waste)儲存桶的壓力增高產生裂隙發生洩漏。
玻璃化(Vitrification)的過程首先得先把放射性核廢料(Radioactive waste)(液)與糖類物質混合後鍛燒(calcined),去除硝酸鹽和多餘水份以增加其穩定性。 鍛燒(calcined)後所產生的成品A會被引入到一個充滿玻璃碎片的熔爐一起熔化,接下來再把尚未冷卻的液態混合物(成品B)分批倒入圓形的不銹鋼容器內,當它們冷卻凝固時這些玻璃碎片便會把成品A結晶化為一種高度防水防止滲漏的放射性玻璃。圓形的不銹鋼容器填滿後便會被密封銲接,經過清潔和外部污染檢查後,便會儲存在地下倉庫或眝存場內開始持續數萬年的衰變過程。
在歐美國家,使用的碎玻璃原料通常是硼矽酸鹽玻璃(Crown glass);而前蘇聯通常使用磷酸鹽玻璃。放在在玻璃裡的放射性核廢料(Radioactive waste)的量必須加以限制,因為有些金屬例如鈀,碲和鉑系的金屬無法被玻璃化(Vitrification)。目前德國已經擁有一間正在運作中的核廢料玻璃化工廠,用來重新處理舊有,已被封存的核廢料,但處理費用相當昂貴。
所以不斷說核電便宜的人的算盤如何打的不了?如果未加計這些後續的處理費用即說核能便宜的話,跟發行公債赤字預算的意思一樣,就是「債留子孫」,而且這種債很難處理,非常不道德。
使用者付費是天經地義的事,那麼今天堅持使用核電的人也該把這些費用加計到裏面來算,自己拉的屎自己處理,不要叫後代子孫來承受,非常荒謬!
老頭子們一直說,台灣的企業無品、無德又無良,這種核電成本不支付叫子孫付,而且是讓全台灣納稅義務人支付,而真正拿到好處的人不支付這種成本對嗎?使用者付費的公平性被誰破壞了?台灣早就不處於要賺第一桶金的年代了,為何所有的政治人物、政黨及企業仍停留在那個年代出不來呢? 如果核電加計了上述所有善後成本後,一度仍是2~3元左右嗎?如果最終是10~20元之間且可能持續上漲的話,使用核能真的便宜嗎?也許所有的人都該好好靜下心來想,而不是不斷的吵。
9、控制棒(Control rod):這是用於核反應爐(nuclear reactor)中控制核分裂(Nuclear fission)速率的設備,其設計必須和反應爐類型相適應,例如在沸水反應爐(BWR)、壓水反應爐(PWR)和重水反應爐(HWP)需要使用能吸收熱中子(thermal neutrons)的材料;而在快中子增殖反應爐(Fast breeder reactor)中則要使用吸收快速中子(Fast neutrons)的材料。
我猜一定有人又要問我什麼是熱中子(thermal neutrons)及快速中子(Fast neutrons)了對不對?真是煩!中子(neutron)是一種電中性的粒子,與質子的質量大約相同,由兩個下夸克和一個上夸克構成,屬於重子類(Baryon;指由三個夸克組成的複合粒子)。絕大多數的原子核都由中子和質子組成(氫原子僅含有一個質子和一個電子沒有中子),質子是唯一獨立穩定的於重子類(Baryon);中子(neutron)假如不與其它中子(neutron)或質子(Proton)一起組成原子核的話就會不會穩定而產生衰變。在原子核外,自由中子性質不穩定,半衰期為15分鐘。中子(neutron)衰變時會釋放一個電子和一個反微中子(Antineutrino)而成為質子(Proton);同樣的衰變過程在一些原子核中也存在,原子核中的中子(neutron)和質子(Proton)可以通過吸收和釋放π介子(Pion)互相轉換。中子(neutron)因其下夸克和上夸克之電荷互相抵消,本身不帶電荷,另外它的穿透性強,讓它在核轉變中成為非常重要的媒介物。
中子(neutron)與原子核近距離接觸時會受強交互作用(Strong interaction)或弱交互作用(weak interaction)影響。一個自由中子在與原子核直接碰撞前不受任何外力影響,因為原子核太小,碰撞機會極少,因此自由中子(Free neutron)會在一段極長的距離保持不變。自由中子(Free neutron)和原子核的碰撞是彈性碰撞(Elastic collision),當被碰撞的原子核(Atomic nucleus)很重時,原子核(Atomic nucleus)只會有很小的速度;若是碰撞對象的質子質量和中子(neutron)質量差不多,則質子(Proton)和中子(neutron)會以幾乎相同的速度飛出,而這類的碰撞將會因為製造出的離子(Ion;帶電的原子)而被偵測到。
Elastic collision(彈性碰撞) |
中子(neutron)的電中性讓我們無法以電磁場來加速、減速或束縛中子(neutron)。自由中子(Free neutron)存在磁矩故對磁場有很微弱的作用,真正能有效控制中子(neutron)的只有核作用力。唯一能控制自由中子(Free neutron)運動的方式為放置原子核堆在它們的運動路徑上,讓中子(neutron)和原子核(Atomic nucleus)碰撞藉以吸收之,這種以中子撞擊原子核的反應在核反應(neuclear reaction)中扮演重要角色,也是核子武器運作的原理。自由中子(Free neutron)可藉由核衰變、核反應或高能反應等產生。
中子溫度(Neutron temperature),亦稱中子能量(neutron energy),指的是自由中子(Free neutron)的動能,單位通常是電子伏特(electron volts)。自由中子(Free neutron)經過不同溫度的減速劑(moderator)會有不同的速度分佈,一般可以使用溫度來衡量中子的動能。中子能量(neutron energy)的分佈基本上符合熱運動的「Maxwellian distribution」,定性的來說,溫度越高,自由中子(Free neutron)的動能也越高。
快中子(Fast neutrons)的動能接近1兆電子伏特(100TJ/kg),速度接近14000千米/秒,通常由核反應例如核裂變(Nuclear fission)產生。快中子(Fast neutrons)可以通過中子慢化過程轉變為熱中子(thermal neutrons),而中子慢化(neutron moderating)主要依靠減速劑或稱慢化劑(moderator),在核反應爐(neuclear reactor)中,通常使用重水、輕水、或石墨來使中子(neutron)減速。
熱中子(thermal neutrons)是動能約為0.025電子伏特,速度約2.2千米/秒的自由中子(Free neutron)。熱中子(thermal neutrons)通常有比快中子(Fast neutrons)大得多的有效中子俘獲截面(neutron absorption cross section);是一種原子核與一個或者多個中子撞擊,形成重核的核反應),也因此會更容易被原子核吸收,形成更重但通常也不穩定的同位素,這個現象也被稱為中子活化(Neutron activation)。
中子活化(Neutron activation)指將樣品用中子(neutron)照射後,樣品中的原子因中子俘獲(Neutron capture)而變得具有放射性的過程。俘獲中子(neutron)後的原子核通常會立即衰變才能達成穩定,此過程會釋放出中子(neutron)、質子(Proton)或α粒子而生成新的活化產物。這些新的活化產物半衰期(half life)或長或短,從幾秒鐘到數十萬年都有可能。
在中子通量(neutron flux density)高的地方(核反應爐),中子活化(Neutron activation)會引起材料的腐蝕,所以反應爐的內襯材料必須定時更換,換下來的內襯必須依低階放射性核廢物處理,所以選擇不易被中子(neutron)活化的內襯材料可以減輕腐蝕問題,降低核輻射洩露風險。
所以現在大家明白了核燃料棒(nuclear fuel rods)如何被點燃的嗎?對!就是用中子(neutron)照射,接下來就是一連串停不下來的連鎖反應(chain reaction),一直到所有的核燃料(nuclear fuel)全部形成穩定的同位素或不同元素停止放射,也就是俗稱的核廢料(Radioactive waste)為止。放射性核廢料(Radioactive waste)中所含有的放射性同位素( radioisotopes)都具有不同的半衰期,在它們一路衰變成完全不具放射性的物質前都仍具有放射性,因此必須被封存至少數世紀並與自然環境隔離才能達到不引發危害的目的。
我努力說完了,所以如果看官仍看不懂的話不是我的錯,是你的核子物理學學的太差,我再講也枉然!
了解中子(neutron)的作用後,我們再談控制棒(Control rod)就簡單易了解了。我前面已經說過,所以下面是再抄一遍,防止懶人不願意回頭上去看。
Control rod(控制棒) |
在核反應爐中點燃核燃料棒(nuclear fuel rods)產生連鎖反應(chain reaction)後,由於每次核裂變(Nuclear fission)釋出的中子(neutron)數量大於一個,因此若不加以控制的話,同時發生的核裂變(Nuclear fission)量目在極短時間內將以幾何級數形式增長,若聚集在一起的重核原子足夠多,會瞬間釋放大量的能量,核反應爐(nuclear reactor)可能會發生熔燬(Meltdown)的事故,所以我們需要在核反應爐(nuclear reactor)中置放能吸收中子(neutron)控制核裂變(Nuclear fission)速率的設備,這個東西即叫控制棒(Control rod)。
組成控制棒(Control rod)的材料要有足夠高的中子俘獲截面(neutron absorption cross section;是指元素的一個原子核對中子發生俘獲反應的幾率),包括銀、銦和鎘,或硼、鈷、鉿、鏑、釓、釤、鉺和銪,或者其合金及化合物例如高硼鋼、銀銦鎘合金、碳化硼、二硼化鋯、二硼化鈦、二硼化鉿、鈦酸釓和鈦酸鏑等,影響選擇使用條件為核反應爐(nuclear reactor)中的中子能量(neutron energy)即中子溫度(Neutron temperature)和所需的機械性能和使用壽命。這些中子吸收材料可以以顆粒或粉末的方式填充在不鏽鋼管中,以防止熱水腐蝕。
和冷卻劑(coolant;指水、石墨等)不同,控制棒(Control rod)是用於吸收中子(neutron absorption)的。在緊急情況下(如散熱系統異常)插入控制棒(Control rod)可以大量吸收中子而使反應爐停止工作。在壓水反應爐(PWR)中,可以通過在冷卻劑(coolant中添加硼酸(H3BO3)來吸收中子。福島核電廠出事時,即大量灑下硼酸(H3BO3)企圖控制核反應爐(nuclear reactor)的中子數量以降溫。
壓水反應爐(PWR)中使用的控制棒(Control rod)通常由銀銦鎘合金(80%銀、15%銦和5%鎘)組成,由於可以吸收不同能量的中子(neutron),具有優秀的中子吸收能力,也有良好的機械強度,同時容易製造,但必須採用不鏽鋼外殼,以防止熱水腐蝕。
硼是另一種良好的中子吸收劑,它的中子吸收譜很廣,利於對中子的吸收。但是硼單質的機械性能不好,而高硼鋼鐵合金和碳化硼更常見於控制棒(Control rod)的製造。
鉿是很好的中子(neutron)減速和冷卻材料,它具有優良的機械強度,很容易製造,而且耐熱水腐蝕。鉿可與少量其他元素組成合金,例如與錫和氧提高拉伸強度和蠕變強度;與鐵、鉻和鈮可提高耐腐蝕性;與鉬可以提高耐磨性及硬度,唯一的缺點是鉿的成本很高,所以除了軍方使用外,民用商用反應爐中很少使用。
鈦酸鏑是另一種目前正在進行實驗的新材料,它與銀銦鎘合金相比有更高的熔點,更容易生產,不產生放射性廢物(Radioactive waste),不易與包覆材料反應,不膨脹。目前這種材料由俄羅斯發展,主要用於壓力管式石墨慢化沸水反應爐(壓力管式石墨慢化沸水反應爐;RBMK)和壓水反應爐(PWR)中。
車諾比核電廠(Chernobyl Nuclear Power Plant)事故的一個官方版說法中,就提及事故是由於控制棒(Control rod)被抽出而造成反應速率過大釀成的災禍。
車諾比核電廠事故銫-137(半衰期30年)流佈圖 |
好了! 總算交差了,不然一個週末都得被老頭子們碎碎唸不得安寧。
不過老頭子們看完後,又意見一堆,讓我很煩,所以乾脆寫結論報告,以免他們又說不夠再補充。
看官們不管你擁核反核都無所謂,我只想把核電廠運作的方式告訴大家。當今世上所使用的反應爐一堆,但用的最多的就二種:沸水反應爐(Boiling Water Reactor)及壓水反應爐(Pressurized Water Reactor),我們的核一核二廠用的是前者,核三廠用的是後者,而建造中的核四則用的叫不達不七拼裝式設計改良型沸水反應爐(Advanced boiling water reactor),是日本日立公司與美國奇異公司共同推出,台灣是日本以外第一個使用的國家。
沸水反應爐(Boiling Water Reactor)或拼裝型改良型沸水反應爐(Advanced boiling water reactor)都只有乙套冷卻系統,所以一直都有輕微核輻射透過渦輪機外洩,所以住在核一核二即未來核四廠的人,長期下來一定有污染,人被污染,水被污染,食物也被污染,連空氣都污染,所以能搬離就搬離。
至於壓水反應爐(Pressurized Water Reactor)則有二套冷卻系統,其中裏面那一套是閉鎖型,所以作的好的話則不會有輕微核輻射外洩,缺點是高溫高壓,所以如果圍阻体(Containment building)作的不好,偷工減料的話,你就有機會看到一飛衝天爆炸的景像,接下來就只有緊急逃命的份,想回家就一萬年以後再說啦!當然如果裏層沒有爆開來的話,就停聽看了結果了,不過,我的建議仍是說 bye-bye,別回去了比較好。
日本福島核電廠爆炸前後 |
核電廠的運作方式跟我們大型冷氣機很像,問題只在於爐芯,因為它有放射線核燃料在其中,所以才危險。
海嘯或地震發生後,最可能催毀的是電力系統,一旦柴油引擎發電機又因故無法啟動的話,大家就剉著等了,因為整個冷卻系統在供水補給不上的狀況下,的爐芯高溫就會導致水蒸氣轉換成氫氣,圍阻体(Containment building)的耐壓系數超過的話,當然爆給你看,不然咧?
就算電力系統啟動了,萬一大家的運氣太背,供水管斷了,而蓄水池的水又不夠用時,你只有期待咱們的消防隊能供應這樣大量的水來冷卻核電廠了。
上面所述只是核電廠的風險之一,也是最能讓看官大眾了解的危險,其它的專有名詞請參看我上面編寫的,那你就了然於胸了。
命是自己的,所以擁核也好,反核也罷,至少你得有逃命的準備。我說過了,政治人物都是精神及人格異常的人,他們跟連續殺人犯如殺了77人的挪威新納粹份子「 Anders Behring Breivik」一樣,絕不會有罪惡感,也不會睡不著,知不知道核電廠的風險都一樣,因為死多少人不在他們的考慮範圍中,而是權力才是,必要時,他連自己的妻女老媽照殺不誤,所以不要拿自己的命跟他們賭。
我跟老頭子們唯一的不同是,他們活到這麼老了,馬達照樣轟隆隆Powering on下去,身上的青春荷爾蒙用不完?我不行,儘管他們嘲笑我是貪生怕死,苟且偷生也不要跟他們去造反。
但看官們!我只是貪生怕死,苟且偷生,沒有人格精神異常,所以該說的話都會說,剩下的就是日頭赤炎炎,隨人顧性命了!
我真的服了老頭子們,一個週末要調度反核遊行,還有時間 call我問海水的問題 ?海水那有問題,問題在於海水中含有的礦物質。上面不是說過了嗎?原子序數在83(鉍)或以上的元素都具有放射性,大家把週期元素表拿出來看,不就明白海水中那些化學元素可以因吸收到中子成為核分裂(Nuclear fission)核種了不是嗎?所以不能引海水到核反應爐(nuclear reactor)中作為冷卻劑(coolant)的原因就在於你不知道會不會把核反應爐(nuclear reactor)變成爆玉米花機,而且是一台無法控制的爆玉米花機,遲早失控把爐芯炸掉,所以馬內閣的人說一旦核電廠出事,馬上引海水注入核電廠降溫是一種沒常識兼外行的說法。福島核電廠爆炸時,東電第一時間沒有引海水進去就是因為這個原因,後來他們發現第三層圍阻体未爆才敢引海水進去,但事實如何?只怕也得等個20年才知道了。
福島核災總共疏散了15萬人,如果台灣類比最少就得疏散150萬人左右,要如何疏散?台灣今年一個春節約共10天才載運了約84萬人,加一倍如何處理?更何況這些人都必需馬上立即離開核污染區20~30公里外,所以至少得撤到70~100公里外才算安全,撤退的路線在那兒?如果省道、國道及鐵道全部塞住了怎麼辦?而且150萬災民要安置那兒?更別提接下來在30~70公里內大台北市500多萬的人民了。
核電廠爆炸與飛機失事、輪船沉沒不同,因為後二者受災人數及範圍有限,而且處理完後一切可以恢復原狀,飛機仍然會飛,輪船一樣會出航,但核電廠一出事,無法復原,死掉的人連收屍都不可能,撤離的人也不可能再回到故土生活,不管多少代人的努力累積的資產一夕皆化為烏有,比共產主義及戰爭還可怕,這是政府及核電廠開發廠商絕不會告訴你的真相。
至於核廢料(Radioactive waste),它們有一個有很有名的名字叫貧鈾(Depleted uranium)。大家還記得伊拉克那條死亡公路嗎?那就是美國用貧鈾(Depleted uranium)製造出來的髒彈轟炸的結果,沒有人可以在這條公路上走一遭而活下去,而這條公路直到海枯石爛地老天荒百代萬世都是殺人公路了,只要你走上去就被貧鈾(Depleted uranium)污染,死亡只是遲早的事,比較慘的是,這種死法通常很痛苦而不是一了百了一槍斃命的死法。
核廢料(Radioactive waste)仍有很強的核輻射污染,降溫只是讓它沒有爆炸的危險,不代表輻射降低,只要它再接收到足夠的中子數,仍會再度活化成為核種(nuclide)再度產生核分裂(Nuclear fission), 這就是為什麼要如同爐芯一樣給這些核廢料(Radioactive waste)鋼瓶式外殼外加水泥封存的原因,這樣才可以防止核輻射外洩。只是就算如此作,也無法阻止核廢料(Radioactive waste)於鋼瓶中的悶燒,所以一定年限後,這些乾式儲存槽仍得重新處理封裝,目前國際暫定年限是20~40年,也就是說我們這一代人都會碰上要重新處理封裝核廢料(Radioactive waste)的情形,答案是能嗎?誰敢打開重新處理封裝呢?不處理怎麼辦?這些核廢料(Radioactive waste)儲存場遲早成為一個超級核子彈未爆區不是嗎?
核電便宜嗎?安全嗎?清潔嗎?一個福島核電廠除役目前估算費用是1000億美元,合台幣約3兆,並未加計福島人民的損失及日本總体經濟產值的損失在內,請問便宜在那裏?
核安風險與飛機、輪船及火車時的失事不同,因為前者具有完全破壞不可恢復性存在。一旦發生損失即無法估算,也無法復原,而且持續要花很多錢來解決被核輻射污染人民的健康問題,再有錢的國家都會破產亡國。
不建核四,股市掉2000點,但核能電廠一出事,台股沒有點了,因為台灣的經濟命脈區全完了,那來的點呢?
至於馬政府期待的核廢料(Radioactive waste)運出國是不可能達到的,因為都會經過周邊人口稠密的鄰國及公海,都會被阻截,要丟到馬里雅納海溝目前也不可行,因為環太平洋火環帶如此頻繁地震海底火山噴發狀況下太危險,而台灣本島本身地質條件脆弱,根本就沒有穩固的地層可以應用,所以這些核廢料(Radioactive waste)會一直放在核電廠中及周圍地區,也就是在大台北地區放置三顆隨時會爆炸的核子彈,你認為台灣的經濟房地產還有未來嗎?
每一個核電廠建造公司都告訴你安啦,不會有車諾比事件發生,但福島事件卻發生了。一個以管理見長的日本政府在當下也是束手無策,而以管理嚴謹的德國嚇的馬上停止核電 ,而管理積效哩哩落落的台灣政府說免驚安啦,看官覺得呢?
很多事情不是拗與辯的問題,是事實真相及知己知彼的問題。美俄中都是廣土眾民的國家,所以核電廠就算出事他們也沒有在怕,因為他們有足夠的土地及能力把人撤離,也有足夠的科技能力善後,而台灣沒有日德的管理能力,又無中俄美的廣土來疏散撤離,我們發展核電是否不自量力呢?用台語粗口說就是「沒有那個尻倉,不要吃那個瀉藥」啦!
核燃料棒裂變(Nuclear fission)時,需要控制棒來吸收中子及水來作為冷卻劑(coolant)及慢化劑( neutron moderator)。 如果你把一個核反應爐(nuclear reactor)蓋在斷層帶上,那你就得提心吊膽斷層發生錯動,不管它是凹下去或者隆起來,都會破壞核電廠的爐心結構,不管是圍阻體(Containment building)破損或是核燃料棒(nuclear fuel rods)受損都是災難。就算二者都安全,但控制棒出問題的話,情況也一樣,因為中子數無法被吸收控制的話,會幾何級數的加快核燃料裂變,釀成巨災。
凹下去與隆起來的斷層錯動 |
台灣人很奇怪,大家各據一方的大吵特吵,卻沒有人要把問題搞清楚?每一個人手上都拿了大聲公,但同時也都把耳朵摀上,沒有人要聽真相實言?核能發電有這麼難懂嗎?要計算出真正的核能電價成本很難嗎?核電便宜到底便宜在那裏?乾淨在那裏?安全在那裏?大家需要用吼的才能講清楚嗎?
摀耳朵 |
想利用核能發電的國家要有下面三個優勢及二個處理能力。
- 政府部門管理嚴謹及執行績效佳。也就是他們平常即有一套嚴密管理辦法,而且人員能忠實執行一絲不苟才行。
- 國家國土中有渺無人煙的地區可以儲放核廢料,最好是沙漠區,才不會污染地下水及生物。
- 國家不可位於地震斷層帶,地質條件不能太脆弱及不穩定,這樣才不會導致核電廠爐芯因為地震斷層而毀壞以致於核輻射外洩。
- 國家幅員廣袤,萬一發生核事故時,有地方可以撒退災民避難,而且有計畫及能力來疏散這些災民,所以像中國這樣一個春運可以移動2~3億人口的國家就沒有問題,否則在時間緊迫下,可能災民最終會像電影「明天過後」( The Day After Tomorrow)一樣被政府放棄,不是政府狠心,而是他們也沒有能力了,只能救能救的人,其它的就算了。
- 最後就是發生核災事故時,自己本身即有能力處置善後,否則等到國際組織救援,恐怕最終會形成海地大地震後的慘狀,因為瘟疫橫行(霍亂)而被國際社會完全隔絕。如果發生核災的國家無法控制核輻射污染,也無法及時撤離災區人民的話,那數以萬記(在台灣是佰萬計)的災民會成為輻射民跟輻射屋一樣,那兒都去不了,只有等死了!
擁核 反核的人都把上面的條件看清楚再吵好嗎?尻倉很重要的原因就在於你得有本事處理核廢料,才能吃進核燃料這個瀉藥,否則還是小心駛得萬年船不是嗎?大人們一定要記得一件事,這塊土地不是僅有我們這一代人才擁有所有權,下一代,下下一代,下下下一代都跟我們共同共有,所以不要把未來世代台灣人的所有權吃掉好嗎?
三、用手勢操控手機:
老頭子家的小傢伙們對於使用手勢或者語音操控各種設備是超乎常人的喜歡,但唯獨對手持設備(Handsets)例外的採反對態度。他們拿著手機、遙控器及小尺吋Pad的問我,怎麼用懸空的手才不會累?
老頭子們湊過來看這些手持設備(Handsets)時卻是另一番光景,他們全部老花眼,把眼鏡調了又調,把手持設備(Handsets)拿近拿又遠距離調了又調也看不太清楚上面顯現了什麼東西?難怪他們都喜歡大大老人機(這是D給這種大尺吋手持裝備的統稱)
所以這種手勢操控裝置較適合大銀幕有些距離的系統操控,只要是近距離,手能接觸到的範圍,那麼放水平,使用用觸控系統較符合人体工學原理。
不然的話,大家想像一下,左手拿著手機,右手懸空畫來畫去像什麼?對啦!道士鬼畫符啦!
道士畫符唸咒 |
名詞解釋:
Kinect:這是一種由微軟開發出來的軟体,使用網路監視器(webcam)作為輔助工具來捕捉「 Xbox 360」遊戲機玩家全身上下的動作(motion),讓玩家以自然方式僅用手勢和聲控命令即可進行遊戲的一種技術。
這個技術是由微軟子公司「Rare Ltd」(1985年創設於英國;2002年被微軟併購為子公司)及以色列2D/3D攝影感測成像公司「PrimeSense」(2005年創設於以色列 Tel Aviv)共同開發出來的。方式為利用「紅外線投影儀」(infrared projector)、攝影機及一個能追蹤物体及人体3D運動的特殊晶片,再加上一個能解譯動作、手勢的程式,即構成這套免控制器的Kinect系統。
Kinect系統由一個分辯顏色的「RGB」鏡頭、一個景深感測裝置(depth sensor)及一個多陣列收音麥克風( multi-array microphone )組成,能提供臉部辨識( facial recognition)、聲音辨識(voice recognition)及遊戲玩家3D動作全身感測(full-body 3D motion capture),讓玩家能完全藉由手勢(gestures)及聲音控制遊戲的進行。
Kinect系統 |
四、超有效率的人造光合作用:
這篇文章中,我只對「人工葉」(artificial leaf)有興趣,所以名詞解釋如下:
談人「人工葉」(artificial leaf)得先談光合作用(Photosynthesis),而談光合作用前就得先了解太陽能(Solar Energy)。陽光照射地面1小時所產生的能量即可滿足全人類1年所需。即使到2050年能源需求增長一倍的情況下,只需將太陽能(Solar Energy)的一小部分用於發電,未來的能源危機便可迎刃而解,而全球暖化導致的氣候變異亦可得到有效控制。
目前大多數太陽能(Solar Energy)均使用矽片(Silicon)直接發電,其成本遠高於煤、石油和天然氣等化石燃料。因此,科學家們一直致力於開發更高效能及便宜的替代能源。
光合作用(Photosynthesis)是植物、藻類等生產者和某些細菌,利用太陽光,將二氧化碳、水或是硫化氫等轉化為碳水化合物的一種能量轉化系統。植物通過光合作用(Photosynthesis)利用無機物(Inorganic compound)生產有機物(organic compound)並且貯存能量,所以被稱為食物鏈的生產者(其能量轉換效率約為6%);而食物鏈的消費者透過食用,可以吸收到上述這些植物所貯存的能量,這個過程對大多數生物來説是他們賴以生存的關鍵。
光合作用(Photosynthesis)是物種進化的偉大成就,也是最有效的太陽能(Solar Energy)利用方式,一片綠葉相當於一個小型的綠色發電站和有機化合物生產工廠,它是地球上所有能量的來源,也是一切生命得以延續的前提條件。因此,光合作用(Photosynthesis)已成為開發新一代清潔能源的鑰匙。
地球每年經光合作用(Photosynthesis)產生的物質有1730億~2200億噸,其中蘊含的能量超過全世界每年能源消耗總量10~20倍之多,但目前的利用率不到3%。
所謂「人工葉」(artificial leaf)就是模擬天然綠葉的光合作用(Photosynthesis),產生乾淨的燃料氫或者與二氧化碳合成甲醇(CH3OH)作為石油、燃煤替代品,也是解決未來能源缺乏及碳排放量升高導致氣候異常問題的有效方案之一。
英國倫敦帝國學院(Imperial College London)生物學家「James Barber」是經費達100萬英鎊的「人工葉」(artificial leaf)研究項目負責人。到2030年時,推估全球能源消費將達20兆瓦,假如能夠利用10%的陽光照射量,那麼人工光合系統只需覆蓋地球表面的0.16%便可滿足未來全球能量所需。 據「James Barber」所言,「人工葉」(artificial leaf)旨在模擬天然綠葉的光合作用,創造出一個與之相似的人工系統,為氫燃料電池或環保汽車提供能量。「James Barber」更進一步陳述,「人工葉」(artificial leaf)相當於一種來自大自然的太陽能電池(Solar cell),其結構與天然綠葉不盡相同,光合作用(Photosynthesis)的效率卻遠勝於後者,而且「人工葉」(artificial leaf)適合在日照充分且無人居住的沙漠地區大規模推廣,再以光纖電纜(Optical fibre cables)等設備輸送到其他地方,避免侵佔耕地或與人搶地的矛盾。
麻省理工學院化學家「Dan Nocera」的研究報告說,一片人工葉只需分解數公升水,便可滿足一戶家庭全天的能量所需。然而真正的挑戰來自將水轉化為有機物(organic compound)並釋放氫氣 (Hydrogen)和氧氣(Oxygen)這一過程。在可見光的照射下,植物將二氧化碳和水轉化為有機物(organic compound),並釋放出氫氣 (Hydrogen)和氧氣(Oxygen),其中氫氣 (Hydrogen)是一種無污染的高能燃料,既可作為製造燃料電池(Fuel cell)的原料,也可與大氣中或化石燃料發電站排放的二氧化碳(CO2)相結合產生甲醇(CH3OH),取代汽油為汽提供能量。
「Dan Nocera」指出,利用光合作用(Photosynthesis)的高效率的水分解技術是儲存太陽能(Solar Energy)的有效方式。白天,「人工葉」(artificial leaf)可以利用陽光分解水並制取氫氣儲存(儲存方式即氫燃料電池,這種氫燃料電池的單位能量儲量遠遠超過當今最先進的其它電池),這些氫氣可以根據用戶需求在夜間發電。
「人工葉」(artificial leaf)項目研究的重點之一,就是探求哪些蛋白質參與推動進行光合作用(Photosynthesis)?目前已知有兩組參與了光合作用,分別被稱為光合系統 I 和光合系統 II,後者包含著使水分解的結構,所以科學家們採用一種被稱為X光結晶工藝的光分散技術來分析光合系統 II在1/1010M層次上的組織結構,最終觀察到了微觀清晰的結構,這一發現對掌握水的分解原理有非常大的幫助。另外,已經有科研小組嘗試通過基因工程的手段來合成上述類似的自組裝蛋白質,目前這項研究遭遇的更大挑戰是設計出一個完善的人工系統,希望借此找到方法將這個人工光合作用(Photosynthesis)系統擴大到利於工業生產的規模。
我個人覺得台灣人很被動,政府被動,人民更被動。碰到問題就如同老頭子們常說的,二手一攤一句「沒辦法」就算了事了。不像西方人會汲汲營營於尋求解決之道。
所有新的能源科技的原理都不難,難在於找到方式突破。老頭子們說,東方人特別是華人,對於資訊的連結能力很強,所以找到替代品或者路徑的能力也超強,唯一的缺點就是不肯用大腦,也就是懶得花心思,所以白白浪費了這種與生俱來的能力。西方人每每看到我們華人順手拈來搭配東西及就地取材使用的能力,都佩服的五体投地,想破頭也無法理解我們為何能如此快速的找到捷徑及代用物質?
說起來很神奇,但了解我們的老祖宗的個性後就一點也不難理解,因為我們的老祖宗把這種絕活在文化中傳承給我們後代2500年以上,再加上基因的篩選不適合活下來的人都滅絕了,所以我們這些後裔不肖子孫再爛也比西方人靈光。但可惜我們的老祖宗也把一種壞習慣傳了下來,就是杞人憂天,為子孫作太多事,以致於這種懶惰非必要不願意用大腦的習性也傳了下來。
上面這種「人工葉」(artificial leaf)要利用是太陽能(Solar Energy),方式即為植物每天所行的光合作用(Photosynthesis)。它分成二大部門,第一部門即生物分子學(生化科技);第二部門就是儲存氫氣的電池(材料科學),很難嗎?沒有!但台灣政府會說我們沒有這種科技作不到,其實這跟作的到作不到無關,跟態度有關----一開始就放棄的態度,這才是台灣競爭力喪失的主因。 老頭子們說的好,你不能讓一個老想找容易門混日子的人領導台灣,因為這種人絕不會想開發上面這種能源,而是一天到晚跟你說核電核電,除了核能發電外,他的腦子中裝不下任何一種替代能源的思維,非常恐怖!而台灣人要忍到2016年就更恐怖了!什麼叫度日如年,大家明白了嗎?
恐怖 |
五、用光速傳遞生物訊息:
把生物的DNA中的遺傳物質A(腺嘌呤)、T(胸腺嘧啶)、G(鳥糞嘌呤)、C(胞嘧啶)定序讀出來,在電腦上以「0」與「1」的方式數位編碼後,利用網路傳送到遠方一台叫「數位生物轉化器」的機器中,再用一台「3D生物印表機」,以四瓶遺傳物質A、T、G、C列印出來。
3D生物印表機(列印心臟) |
這篇文章讓我想起上一次讀到的一篇相似的文章,不過它提到的是星艦奇航記「Star Trek」上的光束遠距傳輸裝置(Teleportation)。
Star Trek |
Teleportation |
這個光束傳輸裝置(Teleportation)使用光子(Photon)為資訊的載體(loader),而量子(quantus,主要是其中的粒子)為訊息的攜帶者(carrier),由一端快速又完整的傳輸到另一端的裝置。
上述的傳輸理論由丹麥哥本哈根大學 Niels Bohr 研究所「Eugene Polzik 」教授所領導的團隊提出,這個實驗首次涉及一個肉眼可見的原子的物體(包含了10^12個銫原子),利用光子(Photon)承載傳輸了半公尺之遠,而且研究團隊相信它能夠延伸更遠。目前Polzik 團隊正與德國 Garching,Max Planck 量子光學研究所的理論學家「Ignacio Cirac」 進行合作,設法將資訊利用量子纏結的物理性質,從一個地點傳輸到另一個地點。這種新式資訊傳輸法在傳輸過程中無法被測量及竊聽且具有更高的資訊容量。
看懂了沒?我相信你沒有,除了D家中那些大小傢伙外,要瞭解上面這一段文字具體含意的普通人很少見,因為一剛開始我就沒有讀通。D家中的小傢伙解釋了半天,我仍然沒有懂,但坐在旁邊的閒人D倒聽懂了,他說明如下讓我茅塞頓開,這個老頭子果然是他們家的原生始祖,腦袋瓜子好到爆!
D說原子的物體如同人,而量子是原子被高能波打散成為粒子的狀態,如同人的三魂七魄被道士唸咒打散開來一樣。道家說每一魂每一魄承載了人體中的某種意識,如果三魂七魄不歸位合一,人就成為行尸走肉。而量子纏結就是這個意思,被打散的粒子可以各別承載一段資訊,它們無論相距多遠(即使在宇宙的此端與彼端)最終都會因為纏結這個物理特性合而為一,所以各別資訊可以在傳輸到定點位置後再被組合起來,跟現在的網路封包(Package)觀念沒有什麼不同,不同的只是載體是光子(Photon),速度極快;而量子無數(10^12是數兆以上的粒子),可以承載的資訊量大到無限。 也正因為粒子無數及量子纏結(Quantum entanglement)的性質,量子電腦(quantum computer)及傳輸才安全。明白了嗎? 如果我這種普通智商的人都懂了,而你們仍然無法理解,那我也二手一攤學馬內閣一樣說無法度咯!但我至少嚐試過方法讓你們瞭解,而不是一開始就放棄哦!
量子纏結(Quantum entanglement) |
量子纏結(Quantum entanglement) |
但這篇文章的主題不是談光束遠距傳輸裝置(Teleportation),而是生物DNA資訊以A、T、G、C定序轉為「0」與「1」的方式數位編碼後再以光子(Photon)為載體(loader),使用量子(quantus,主要是其中的粒子)為訊息的攜帶者(carrier),傳輸到遠方,以「數位生物轉化器」轉譯後,再用一台「3D生物印表機」,以四瓶遺傳物質A、T、G、C列印出來的理論,也就是說「Star Trek」的光束遠距傳輸裝置(Teleportation)傳輸的不是人本身,而是他們的生物DNA資訊到遠方重組製造出來的複製人,因為是小到微觀的量子,所以理論上應該是可以把人的意識都完整複製才對。
DNA的量子纏結 |
D說佛經中談到光子(Photon)形像的「人」,人如光無形無體但有意識,這應該就是「數位生物轉化器」轉譯後仍未被「3D生物印表機」列印出來的中間形體,所以說我們的老祖宗在BC2500年前甚至更早時就明白量子纏結及傳輸的原理不是嗎?而且很可能他們也製造出來過這種裝置了,否則為何能活靈活現的描述呢?
光子人 |
另外一種想法是,如果人這個有機生物的所有DNA資訊可以全部數位化,那麼未來是否有可能將某人例如愛因斯坦整個數位化儲存在電腦中如同機械公敵中「V.I.K.I.」一樣來掌控數位化世界?
我非常喜歡笨笨的西方人碰到難解的習題時就是動手作實驗的態度,他們不會二手一攤說沒有辦法,也不會說「阿婆生子,很拼啦!」這種會激怒老頭子們的語言,而是努力去作,不計成功失敗,因為這些憨憨的西方人相信,每失敗一次距離成功就更進一步,而不是瀰漫整個馬內閣扶不起劉阿斗的「失敗投降主義」論。
只是我比較好奇想知道的是,光束遠距傳輸裝置(Teleportation)將生物DNA資訊在遠方複製後,這邊的人該怎麼辦?將他們銷毀嗎?
D額外說了土葬風水的問題。他說人死不火化土葬表示生物体的量子纏結(Quantum entanglement)作用仍在,如果墓地磁場改變,可能會打散生物分子成為無數的粒子,而這些量子會無遠弗屆在宇宙中快速瀰散,而他的後人因為生物DNA的架構神似,就會受到影響而接收到片斷訊息。在量子纏結(Quantum entanglement)的境界中,生與死是重疊的,而時空距離更不存在,所以生人死人的溝通恐怕也無界線,這才能解釋土葬有風水問題會影響後人的運勢榮衰的說法。
我同意,但要引進渾沌理論(Chaos theory)作為另一個架構。祖先的生物DNA受到磁場影響進而影響干擾後人的生物DNA狀態可以理解,但墓地的磁場改變則不由人定,所以才會出現好好的萬載龍脈卻在數百年後成為亡國之塜的變化,也就是說巴西的一隻蝴蝶鼓動了趐膀,卻在德州引發龍捲風的渾沌理論(Chaos theory)改變了本來既定的量子纏結(Quantum entanglement)狀態,難怪草原民族喜歡火葬,因為他們居無定所,後人根本難以回到先人墓葬地修墳,所以一燒百了,免得遺害子孫。
很多事情在巨觀世界中難以理解,但到了微觀世界就脈絡清晰可解,但需要D這種活到老老老滿腦子稀奇古怪念頭的人才能解開來。D的小傢伙們一聽完這個土葬及渾沌理論(Chaos theory)共同架構的風水理論後,馬上表示會把D火化,以免他這個生命力強大的祖先藉自然界的能量控制世世代代的後人。D聽完後,臉上出現了沉思的表情,彷佛十分認同的樣子。
六、說謊的人更聰明?
習慣說謊與欺騙的人,大腦中的前額葉白質(White matter)比正常人多出22%;而前額葉灰質(Grey matter)則少了14%。
什麼是「前額葉白質(White matter)」?指的是大腦額葉(The frontal lobes of the brain)前端皮質(prefrontal cortex)對外連接的神經纖維,即神經元(Neuron)構造中的突觸(dendrites,訊息輸入)與軸突(axon,訊息輸出)。
那「前額葉灰質(Grey matter)」是什麼?即大腦額葉(The frontal lobes of the brain)皮層( cerebral cortex)中的主要神經元(Neuron)構造中的神經細胞(nerve cell body)。
灰質白質 |
「前額葉皮層」(prefrontal cortex)是大腦中主管複雜認知行為( complex cognitive behavior)、決策(decision making)、自我表達(personality expression)及行為社會化(moderating social behavior)各種功能之處,這些功能綜合起來就稱為「執行力」( executive function),從認知、搜尋資訊,作出各種規畫到綜合判斷作出決策都在這個「前額葉皮層」(prefrontal cortex)中處理,是人類最重要的第二大腦,也叫理智腦,通常要到20歲後才會發育成熟。如果發育過程中出了狀況,就會出現程度深淺不同的自閉症(Autism),患者個性孤僻,社交能力及溝通能力很差,通常伴隨異常的興趣和行為模式。大家如果不太理解的話,就請把馬扁二家家庭成員狀況套進來就明白了,不用我不斷的解釋不是嗎?
前額葉皮質(Perfrontal cortex) |
愛說謊的小孩擁有較佳的認知處理能力,他們必需能夠馬上意識到不同的社會情境,並且作出適當的反應(moderating social behavior),而且還要克制自己說實話的衝動,並編出乙套合情合理能說服別人的謊言,這些都需要複雜認知行為( complex cognitive behavior)及自我表達的能力(personality expression),所以他們的大腦「前額葉皮層」(prefrontal cortex)功能要相當強。
「前額葉白質(White matter)」多出22%表示習慣說謊與欺騙的人的神經元(Neuron)構造中的突觸(dendrites,訊息輸入)與軸突(axon,訊息輸出)相當發達,訊息進出快速,也就是處理能力加快,自然能快速反應外界的衝擊;而前額葉灰質(Grey matter)少了14%,表示中樞神經系統對信息進行深入處理的部位減少,也就是說謊話可能很快穿梆,如果白質(White matter)輸出入訊息的速度不夠快的話。
又不懂了嗎?就拿電腦的中「cache」來說,要多大跟CPU處理速度有關,CPU愈快「cache」就不用太大,如果速度愈慢,為了不拖慢執行速度,那麼「cache」就要大一些,但偶而仍會卡卡不是嗎?
習慣說謊與欺騙的人因為「前額葉白質(White matter)」多出22%,所以反應比一般人快,當然他的「前額葉灰質(Grey matter)」即「cache」就不用太大,以免浪費寶貴的大腦熱量。
至於自閉症(Autism)患者通常是「前額葉白質(White matter)」發育不完整或者失調退化造成的,所以他們的對於外界的認知能力、溝通能力、表達能力及社會化適應能力都很差,不一定笨,但表現出來的樣子即跟正常人不同,讓別人很難接受他們。
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