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水氣化后能產生氫氣？

作者：隔岸觀火  於 2011-4-15 09:24 發表於 最熱鬧的華人社交網路--貝殼村

作者分類:日本地震|通用分類:熱點雜談|已有16評論

關鍵詞：

日本核電站第一次爆炸的時候，就鳳凰台就請了一個核能專家。據這位核能專家介紹，4號反應堆很危險，現在正用海水冷卻，但這很冒險，因為水分子是由H2O組成，水遇熱後會產生氫氣，氫氣受熱就會爆炸。果然，4號反應堆應聲爆炸，驗證了核能專家的預言，雖然這個預言只是提前了爆炸幾個鐘頭，但畢竟人家把「原理」說出來了，當時非常以為然。
今天因為氮氣液化的問題跟一個叫MIMI什麼的同學好一陣探討，突然發現不對，水也有三態，而且這個三態應該也是物理變化而不是化學變化。也就是說，水分子在氣化的時候不會分解為H2（氫氣）和O（氧元素），氣化的水還是H2O（我把它形象得稱為「兩隻手一個頭」），這倒底是怎麼回事？是什麼導致核反應堆受熱爆炸的？

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發表評論 評論 (16 個評論)

回復 解濱 2011-4-15 09:38
水是只有三態：固態、液態、氣態。 攝氏100度常壓下水變成氣態。 反應堆關閉后燃料棒上的放射性核廢料繼續發出衰變熱。 由於散熱系統停止工作，無法散熱的反應堆的燃料棒溫度持續升高，把水的溫度加熱到攝氏1800度以上時，氫氣就分解出來了。 你也許要問： 那水中的氧跑哪去了？ 一部分氧氣在這個溫度下和燃料棒外面接近溶化點的鋯金屬反應，生成其它氧化物，另一部分也釋放到空氣中。 氫氣散發到反應堆建築物之中，任何火花都會引起爆炸。

日本把氮氣填充到反應堆里，目的就是防止氫氣爆炸的。
回復 mimidustie 2011-4-15 09:43
初中物理實驗應該做過（至少美國是這樣），在離子溶液（鹽水）裡通電，一邊電極產生氫氣，另一邊產生氧氣。H2O 是兩個氫原子和一個氧原子，總共18個電子，剛好共享軌道，形成穩定狀態。供應更多電子之後可以拆散H2O的鍵，形成H2和O2.
回復 隔岸觀火 2011-4-15 09:48
mimidustie: 初中物理實驗應該做過（至少美國是這樣），在離子溶液（鹽水）裡通電，一邊電極產生氫氣，另一邊產生氧氣。H2O 是兩個氫原子和一個氧原子，總共18個電子，剛好共 ...
電擊鹽水呀？當時核電站好象完全停電了。核專家說海水是受熱產生氫氣，沒說被電擊產生氫氣。這個「熱」來源於核反應堆里的高溫。這個「高溫」應該不會馬上產生電能，如果有電能，早就可以帶動冷卻系統，不用從外面拉一條線進來了。
回復 隔岸觀火 2011-4-15 09:57
解濱: 水是只有三態：固態、液態、氣態。 攝氏100度常壓下水變成氣態。 反應堆關閉后燃料棒上的放射性核廢料繼續發出衰變熱。 由於散熱系統停止工作，無法散熱的反應堆 ...
學習了。水在1800度下會產生氫氣。
回復 jedi_xie 2011-4-15 10:54
水在1800度下就會產生氫氣嗎？不太懂。

下面的摘自維基百科：
Electrolysis and thermolysis

Hydrogen is produced on an industrial scale by the electrolysis of water. While this can be done with a few volts in a simple apparatus like a Hofmann voltameter,[11] larger scale production usually relies on high-pressure and high-temperature systems to improve the energy efficiency of electrolysis. Experimental processes include electrolysis at very high temperatures (800 C), so that much of the energy required to release hydrogen is supplied as heat instead of electricity. Various catalytic agents are being studied to improve the efficiency of high-temperature electrolysis.

Water spontaneously dissociates at around 2500 C, but this thermolysis occurs at temperatures too high for usual process piping and equipment. Catalysts are required to reduce the dissociation temperature.


根據這段解釋，好像要到2500度才會分解，據說福島的核反應堆最高也就是1200度，堆芯已經溶解了。這樣說來，日本政府隱瞞的核反應堆的溫度了？
回復 mimidustie 2011-4-15 12:15
隔岸觀火: 電擊鹽水呀？當時核電站好象完全停電了。核專家說海水是受熱產生氫氣，沒說被電擊產生氫氣。這個「熱」來源於核反應堆里的高溫。這個「高溫」應該不會馬上產生電 ...
電是能量的一種形式，可以拆開H2O的鏈接，一般一大氣壓的水沸點的溫度做不到這一點，不了解核電站內發生什麼狀況，但是大能量是少不了的，可能還有什麼金屬產生了觸媒的作用。
回復 mimidustie 2011-4-15 14:00
隔岸觀火: 學習了。水在1800度下會產生氫氣。
我來替解濱網友說明一部分吧：別以為水無法在1800度保持液態，我稍早也說過一個條件---一大氣壓！你也許沒有注意。100攝氏度是純水在一大氣壓之下的沸點，壓力越大，沸點越高，只要能創造無限大的壓力，理論上水的沸點可以無限提高。

我說的是純理論，不代表日本核電廠裡面有這個條件，不清楚日本核電廠的設計和狀況，不評論。
回復 mimidustie 2011-4-15 14:05
jedi_xie: 水在1800度下就會產生氫氣嗎？不太懂。

下面的摘自維基百科：
Electrolysis and thermolysis

Hydrogen is produced on an industrial scale by the electrolys ...
裂解水分子就是需要供應能量，電，熱都是能量，可個別或同時使用，到一定條件，就會裂解為氫氣和氧氣，觸媒可以提高效率，降低裂解的條件。

個人猜測，日本核電廠裡面應該有可用來作為觸媒的物質，否則似乎條件不足以產生大量氫氣。
回復 laodai 2011-4-15 14:54
對這個說法早就提出疑問了。「氫氣爆炸」是不可能的，水分子分解成氫和養一般是用電解方法，在反應堆里根本沒有這樣的可能。

如果反應堆的冷卻水在高溫下氣化體積迅速膨脹，只能是水蒸氣爆炸。
回復 隔岸觀火 2011-4-15 19:30
laodai: 對這個說法早就提出疑問了。「氫氣爆炸」是不可能的，水分子分解成氫和養一般是用電解方法，在反應堆里根本沒有這樣的可能。

如果反應堆的冷卻水在高溫下氣化體 ...
水蒸汽爆炸的前提好像是得有高壓。所以，我直接懷疑福島核電站的爆炸就是核爆炸。只不過程度比較輕而已。
回復 隔岸觀火 2011-4-15 19:33
mimidustie: 電是能量的一種形式，可以拆開H2O的鏈接，一般一大氣壓的水沸點的溫度做不到這一點，不了解核電站內發生什麼狀況，但是大能量是少不了的，可能還有什麼金屬產生了 ...
據說燃料棒上有鋯，如果是鋯的作用，那就是化學反應了。
回復 隔岸觀火 2011-4-15 19:41
mimidustie: 電是能量的一種形式，可以拆開H2O的鏈接，一般一大氣壓的水沸點的溫度做不到這一點，不了解核電站內發生什麼狀況，但是大能量是少不了的，可能還有什麼金屬產生了 ...
還有一種說法是，3000K時分解。
回復 解濱 2011-4-15 22:48
隔岸觀火: 水蒸汽爆炸的前提好像是得有高壓。所以，我直接懷疑福島核電站的爆炸就是核爆炸。只不過程度比較輕而已。
有爆炸，但不是鏈式反應在臨界狀況下發生的那樣的猶如原子彈一樣的核爆。 這是因為燃料棒中鈾235的含量只有不到8%，遠不足以引起核爆。 一定要鈾235純度達到約90%以上，而且要大約20幾公斤才行（臨界質量）。 即使切爾諾貝利也沒有發生核爆。

切爾諾貝利爆炸是控制棒被違規抽出來，反應堆熱量急劇升高，才造成爆炸。 那是有鏈式反應的熱量，也有核廢料衰敗造成的熱量所導致，但還不是原子彈那樣的核爆。

日本地震剛發生后，還沒到海嘯來到前已經關閉了反應堆。 高溫是燃料棒中反射性核廢料繼續發熱所造成（機組停電，無法散出去）。  高溫引起水中氫氣分解出來，然後爆炸。
回復 隔岸觀火 2011-4-15 23:56
解濱: 有爆炸，但不是鏈式反應在臨界狀況下發生的那樣的猶如原子彈一樣的核爆。 這是因為燃料棒中鈾235的含量只有不到8%，遠不足以引起核爆。 一定要鈾235純度達到約90 ...
但媒體的報道卻說，切爾諾貝利的爆炸是核爆炸，專家也說，福島的爆炸跟切爾諾貝利的爆炸不同，切爾諾貝利是核爆炸，而福島是氫氣爆炸。
回復 解濱 2011-4-16 00:08
隔岸觀火: 但媒體的報道卻說，切爾諾貝利的爆炸是核爆炸，專家也說，福島的爆炸跟切爾諾貝利的爆炸不同，切爾諾貝利是核爆炸，而福島是氫氣爆炸。
媒體也沒有講清楚這個問題。 兩種爆炸都不是原子彈那種臨界核反應式的爆炸，都是由於核燃料造成溫度升高引起的爆炸。 但切爾諾貝利是沒有臨界反應的鏈式反應的熱量造成的爆炸，十分兇猛。 日本那個是氫氣爆炸，沒那麼厲害。 蘇聯那個爆炸把燃料棒當場溶化，其中1/10直接衝到天空。 日本的燃料棒已經溶化，但沒有衝到天空。 所以日本的事故還是沒有蘇聯的那麼厲害。
回復 隔岸觀火 2011-4-16 01:22
解濱: 媒體也沒有講清楚這個問題。 兩種爆炸都不是原子彈那種臨界核反應式的爆炸，都是由於核燃料造成溫度升高引起的爆炸。 但切爾諾貝利是沒有臨界反應的鏈式反應的熱 ...
好象聽說，爆炸了就沒有太多放射性了，反而沒爆炸的，放射性強。

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