水裂变的机理的探讨

栗河川刘君华栗广林常荣仙

（1、西柏坡发电有限责任公司，河北 石家庄050400；2、华电石家庄热电有限公司，河北 石家庄050041；3、华北制药集团有限责任公司，河北 石家庄 050041）

水在超高温条件下可以裂变生成氢气，美科学家似已认定。他们在研究煤清洁燃烧的过程中发现煤与蒸气在高温条件下发生反应，生成一种“合成气”，其主要成分是一氧化碳和氢气。于是美桑迪亚燃烧研究所（CRF）克里斯－塞迪克斯说：“将来的某一天，我们可能会采取分裂水分子的方法来获取氢气”。澳新式太阳能发电提高26%发电功率是水在超高温条件下裂变生成氢气燃烧放出热量的原因。水在超高温条件下分子内的氢、氧原子急速转动产生的离心力≧向心力，氢、氧原子间的氢键自然断裂，氢、氧原子变成——氢和氧，称水裂变。氢遇火燃烧放出热量生成水。水裂变热值是15888.87 kj/kg，是标准煤热值的0.54217倍。就是1吨水裂变生成的氢燃烧放出的热量等于0.54217吨标准煤完全燃烧放出的热量，且为零排放。

一、水裂变的机理

水是氢、氧两种元素由氢键连接而成的物质H-O-H。水分子呈V型结构，V型结构使水分子正负电荷向两端集中，一端为两个H带正电荷，一端为O带负电荷，所以水是极性分子。极性使分子间产生氢键，并有多个水分子缔合nH2O=(H2O)n.氢键的多少和水温的高低成反比，O℃时全部水分子由氢键缔合在一起称冰。水温升高分子动能增大破坏分子间的氢键，冰熔化约有15%氢键断裂，水温升到72℃断裂氢键达61%。水温升到100℃氢键全部断裂成为单分子的气态水，单分子动能增大，分子旋转的速率加快，分子内氢、氧原子的圆周运动速率也随之加大，产生脱离旋转中心的离心力也增大。若水温继续升高分子的旋转速率继续增大，分子内氢、氧原子的圆周运动也加快，产生的离心力也随之增大。①原子作圆周运动产生的离心力。由于分子旋转速率加快，分子内氢、氧原子的圆周运动也随之加快，产生脱离旋转中心的离心力也加大。②原子振动产生的离心力。由于氢、氧原子振动也产生离心力，温度越高振动频率和振幅越大，氢、氧原子作用在氢键上的离心力也越大。又由于温度越高氢键夹角越小、键长越短，均加快了离心力的增大。①加②是氢、氧原子作用在氢键上的总离心力，氢键向心力不变。因为离心力的大小和水温的高低成正比，水温越高离心力越大，离心力和向心力之差越来越小，当水温升高到裂变温度，离心力≧向心力氢键自然断裂，氢、氧原子变成高能单质——氢、氧，称水裂变。

二、水裂变产热效益

氢遇火燃烧放出热量生成水。①水裂变热值 是指1kg20℃的水加热到裂变温度（1000℃）裂变生成的氢燃烧放出的热量（111.111g*143kj/g）减去给水加热的热量(980*4.2kj/kg)。其热值是11772.87kj/kg。②外热与内热（热能与动能）的转化 给1kg20℃的水加热到裂变温度需要4116kj的外热，被水吸收转化为内热（动能）使氢、氧原子间的氢键断裂，生成高动能的氢、氧原子。根据能量最低原理，氢、氧原子必然放出4116kj的动能（内热），变成稳定的氢、氧分子。放出的4116kj内热量又成了加热水的外热量，使水继续裂变如此循环不息。所以水裂变的实际热值是 15888.87kj/kg，是标准煤热值的0.54217倍。就是1KG水裂变生成的氢燃烧放出的热量等于0.54217KG标准煤完全燃烧放出的热量，且为零排放。③高效零排。用100吨20℃水加热至裂变温度裂变，若每分钟裂变10吨水，每天放出的热量等于7807吨标准煤完全燃烧放出的热量，年产热量等于284.9万吨标准煤完全燃烧放出的热量，且为零排放。

三、水裂变也被美科学家发现

美国科学家在研究煤清洁燃烧的过程中发现煤与蒸气在超高温条件下发生反应，生成一种“合成气”，其主要成分是一氧化碳和氢气。煤不含氢元素，氢气必然来源于水，于是美桑迪亚燃烧研究所（CRF）克里斯－塞迪克斯说：“将来的某一天，我们可能会采取分裂水分子的方法来获取氢气，可在核反应器中高温高压的条件下进行”。这说明他们在科研中也发现在超高温条件下水可以分裂生成氢气。但是他们并不知道水生成氢气的机理。这正是水裂变的结果，是水在超高温条件下分子内氢、氧原子间的氢键自然断裂生成的氢气。

四、水裂变在生产实践中的应用

（一）水炼钢水裂变应用到生产实践中最早的是中国。早在上世纪七十年代初有一部新闻记录片，记录了鞍钢人用水炼钢的真实过程。当向熊熊燃烧的炼钢炉内喷入少量冷水时，瞬间火焰增大并从炉门向外喷出，这种现象是水裂变现象。是水遇燃烧的火气化，气态水遇燃烧的火激化吸收大量热量迫使氢、氧原子间的氢键异常断裂生成氢燃烧的结果。氢燃烧放出的热量少于裂变吸收的热量是耗热过程。这是鞍钢人根据生活中的水裂变现象，首次把水裂变应用到生产实践中去的最早尝试。因为他们只看到氢燃烧使火焰增大的表面现象，却不知道水裂变要吸收热量。吸收的热量多于氢燃烧放出的热量，加上水气化也要吸收热量，结果热量减少炉温下降而失败。这是人类对水裂变的感性认识阶段。

（二）太阳能发电 是指澳大利亚新式太阳能发电装置，它是由200个大镜子和一个铁塔组成。镜子将反射的太阳光集中在一起，温度高达1000℃以上。在铁塔里产生的热量和天然气、水进行复杂结合。发电功率提高26%。太阳能发电为什么能提高26%发电功率？它是水裂变的结果。太阳能发电提高26%发电功率的热量是从哪里来的？①太阳能发电热量来源于三部分：太阳能是已知的设为A。天然气燃烧放出的热量也是已知的设为B。三是水，提高26%发电功率必然是水转化生成的设为 C。即：A+B+C＝A+B+26%（A+B）即C=26%（A+B），A为太阳能不参于燃烧故不讨论。写成：C=26%B。从而看出是天然气的热量B增加26%，才提高26%发电功率。②这26%天然气热量是怎样增加的？是铁塔里超高温水，遇火裂变生成氢和氧并吸收热量。设吸收的热量为D。氢燃烧放出的热量为E。氧使天然气充分燃烧多放出的热量为F。因为是增加26%天然气热量，所以铁塔里的水温就必然等于或高于裂变无效温度。若在裂变无效温度时裂变D+E=0，即C=26%B=D+E+F=F。所以说增加26%天然气热量,是水裂变生成的氧使天然气充分燃烧多放出的那部分热量F。③天然气充分燃烧能增加26%热量吗？如果不能，这26%热量中必然含有另一种热量。只有当裂变水温在裂变无效温度以上，裂变吸收的热量D少于氢燃烧放出的热量E，即（D+E）＞O。所以说这26%热量是F和E的一部分。④什么是裂变无效温度？裂变无效温度，是指裂变吸收的热量D等于裂变生成的氢燃烧放出的热量E。即D+E=O，裂变前后的热量不变。⑤裂变无效温度是多少？裂变无效温度最低在600℃以上。根据发电锅炉里的最高水温是600℃。当发电锅漏气时，600℃的水气漏入1500℃±的炉内发生裂变，仍可使炉温下降，被迫停炉检修。说明600℃的水裂变其热量仍然是（D+E+F）＜O。证明裂变无效温度,远高于600℃甚至700℃-800℃或更高。⑥太阳能发电的裂变水温是多少？它在裂变无效温度与裂变温度之间。若到了裂变温度，裂变不再吸收热量，即D=O。裂变后的热量是E+F，提高的发电功率会更多，甚至停供天然气，也能继续发电。实际上太阳能发电仅仅提高26%发电功率。所以说太阳能发电的裂变水温，在裂变无效温度与裂变温度之间。⑦怎样提高太阳能发电功率？要提高太阳能发电功率，必须提高铁塔里的水温以减少裂变D值。若裂变水温提高到裂变温度，裂变不再吸收热能，裂变生成的氢燃烧放出热能，即使停用天然气，照样可以继续发电。那就实现了水裂变发电。

（三）“气化燃烧法”是美煤清洁燃烧方法中的主要方法，其中有一种被称为“蒸气重组”的方法，使煤与蒸气在高温条件下发生反应，生成一种“合成气”，其主要成分是一氧化碳和氢气。它是当代煤清洁燃烧的最新技术，它在高效能低污染方面有更卓越的表现。①他们使煤与蒸气在超高温条件下发生反应，结果热量增加排放减少，这正是在超高温条件下水裂变生成的氢和氧参与燃烧的结果。说明他们的设备装置已能把水蒸气的温度升高到裂变无效温度以上，裂变吸收的热量少于氢燃烧放出的热量，氧使煤充分燃烧又多放出热量，其结果必然热量增加排放减少。②他们又发现气体中有氢气。煤不含氢元素，水是由氢、氧元素组成的，所以氢气必然来源于水，于是他们高喊：“我们可能会采取分裂水分子的方法来获取氢气，可在核反应器中高温高压的条件下进行”。他们发现氢气，说明他们的设备装置已把蒸气温度提高到接近裂变温度，水分子内的氢、氧原子急速旋转和振动，产生的作用在氢键上的离心力已接近氢键向心力，氢、氧原子间的部分氢键开始断裂生成氢气。③他们又说：“可在核反应器中高温高压的条件下进行”。又说明他们也认识到：只有在超高温条件下才能从水中获取氢气。④如果他们能继续提高蒸气温度，把蒸气温度提高到裂变温度，他们就可以停止煤的供给，只给等于或高于裂变温度的蒸气，就能继续放出热量，而无任何排放。那时他们就是成功地使用了水裂变能源供热了。

五、水裂变在突发事故中的破坏作用

水裂变可以造福于人类，也可在特异的情况下起破坏作用。如日本福岛核电站氢气爆炸，其氢气的来源说法不一，我们认为是水裂变生成的氢气。由于地震→反应堆自动停止运行→供电系统出现障碍→冷却系统和应急冷却系统失灵→余热无法排出→堆芯温度增高→水温升高产生蒸汽压力容器压力增大。而衰变热继续放出，导致核燃料熔化。部分蒸汽外泄，使安全壳里面的蒸汽压力升高超过设计压力的1.5倍以上。而安全壳内的压力仍继续升高，水（蒸气）的温度也继续升高，当水的温度升高到≧裂变温度时，作用在氢键上的离心力≧向心力，氢键自然断裂，水分子内的氢、氧原子失去了氢键的制约，变成另两种动能极高的单质——氢和氧原子，其体积再增，安全壳内的压力再增加。根据能量最低原理，极高动能的氢、氧原子必然放出大量热能变成稳定的氢、氧分子，使安全壳内的温度再度升高，水裂变继续进行，生成大量的氢和氧，压力继续升高，当安全壳内的压力超过安全壳壁的抗压能力的极限时，必然发生安全壳顶壁部（最簿）地物理性爆破。因为安全壳里的气体含有空气、氢气、氧气等，但并不是混合气体。由于气体的重量不同其分布也必然不同，氢气最轻浮在顶部，氧气较重沉在底部，中间是空气把氢气和氧气隔开。因顶部的爆破产生巨大的冲击波首先引发氢的爆炸，再引发底部的氧连锁爆炸，但均属于化学爆炸。这也从另一个角度证明了水在超高温条件下裂变成氢、氧的必然规律。

六、水裂变应急速开发利用

美科学家在煤清洁燃烧的实践中也发现了水裂变，澳科学家在太阳能发电中受益了水裂变，说明水裂变有极大地实用价值。如果我们能把发电锅炉加以改造，使发电锅炉的材料能够耐受高压高温水的性能。把锅炉里的水温提高到裂变无效温度甚至裂变温度，水裂变就能作为能源应用到生产实践中去。相信不久的一天，发电锅炉里的水温一定能够达到裂变无效温度甚至裂变温度。那时水裂变就能应用到发电锅炉、炼钢炉及轮船、军舰和潜水艇等方面。若把氢气压缩储存，还可以用在汽车、飞机等方面。那就到了最优质、最丰富、最廉价、最环保、最理想的水裂变能源时代了。

水是氢和氧元素由氢键结合起来的物质。①O℃时全部水分子由氢键缔合在一起称冰。②100℃时分子间的氢键断裂成为单分子的气态水称气化。③1000℃时原子间的氢键自然断裂生成氢和氧称水裂变。④氢遇火燃烧放出热量生成水，是氢键又把氢、氧结合起来了。⑤氢、氧与氢键、热量三者的关系：氢键可把氢、氧元素结合起来生成水，氢键的多少决定水的三态变化。热量又制约氢键，热量越多氢键越少，热量可把氢键全部断裂水就变成了氢和氧。三者是相生相克、相互依存、转化消长的关系。⑥我们理性地认识了水裂变，就可以随意地把水变成氢，把氢变成水，放出热量，为人类服务。

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