说说氢气大爆炸

       日本福岛核电站1号机组发生的氢气爆炸和3号机组发生的氢气爆炸是有所不同的，前者是冷却用氢气，后者是高温分解冷却用海水之后产生的氢气；前者冒白烟，白烟是水蒸汽，后者冒黑烟，黑烟意味着大量的不完全燃烧行为，估计是引燃了周围的燃料产生了大量的烟黑，所以是黑烟。国内老式蒸汽机火车头，稳定燃烧时冒白烟，加力燃烧时冒黑烟；民航班机平稳航行时没有烟（看不见，很快稀释），起飞之时加力燃烧，冒黑烟，性质类似。

       福岛1号机组氢气爆炸的性质类似于美国三哩岛核电厂事故，都是冷却用氢气的爆炸。氢气本来就是可燃性范围宽（氢气的爆炸浓度范围是4%～75%，普通燃料爆炸的浓度范围是1%～20%），而且氢气极度活泼，可以在900K即发生反应。与此可以类比的是一氧化碳，1300K才燃烧，而其他的燃料，基本都是需要1600K才能够维持燃烧反应进行的。因此，从化学反应的活性上看来，氢气是最活泼的气体，因此最危险。

       那么为什么要用氢气作冷却气体呢？氢气有一项优异的物理性能，就是氢气分子极小，扩散能力极强。因此只要在燃料中添加一点氢气，就可以稳定燃烧，防止火焰熄灭，这种稳定燃烧的行为，对于提高燃烧器的安全性有好处，因此称作“Hydrogen Doping”。这种扩散能力用在传热上，就是换热系数极高，可以设计出紧凑的换热器来。与此相比可以类似的气体是氦气，不过氦气是大自然核分裂反应的产物，全世界的产量主要在美国，因此极度昂贵，非科研无法大规模使用。有时用氦气作高压气瓶的探伤检漏，这时氢气的安全性又是其主要的障碍了。无论是氢气还是氦气，都是利用了其小分子的物理特征，这是其他气体无法比拟的。孙学军老师研究氢气的治病效果，还是利用了其分子小，安全性高（与氦气相比）的特征。扩散系数大的分子，可以发挥其易扩散的优势，帮助其他物质或气体发挥效果，导致一种协同效应（Synergistic Effect），这是难以定量，却可以显著观察到的特征。氢气应该是最无毒的一种气体，无孔不入是其最显著的物理特征。

       人们又在比较核爆炸与氢气爆炸的区别。核燃料，如果不经过提纯，是不可能直接用于核弹的，因为浓度不够，点不着。朝鲜伊朗被美国卡脖子，造不成原子弹，就是关键部件高速离心提纯设备无法进口，因此核弹效果有限。 乌克兰的切尔诺贝利核电厂事故也不是核爆炸，而是因为试验的程序有误，导致核反应加速进行，导致反应堆中短时间内产生了10倍最大负荷的热量，这些非正常发生的热量烧毁了换热蒸汽管路，蒸汽进入核岛内部而引发的爆炸，紧接着2～3秒之后又发生第二次爆炸，很可能是蒸汽分解（水煤气反应）导致的氢气爆炸。第二次爆炸导致核燃料和石墨材料（限速吸收材料）的抛出反应堆，而石墨的成分是碳，高温石墨接触氧气即燃烧，由于燃烧产生的羽流携带了大量的放射性核燃料物质，切尔诺贝利事故终于成为人类历史最严重的悲剧。原因经常小，过程很复杂，火灾或爆炸，都因系列错。事故发生之后，苏联的独家设计都遭到唾弃，从此没有类似的设计了，因此福岛核电危机，重复切尔诺贝利事故的可能性是相当低的。

       福岛机组早已停机，现在就是冷却速度问题，如果程序正常（如美国三哩岛事故那样），危机消除是很快的。关键还是民众不放心，惊弓之鸟难信任，这是需要科普工作者动笔解释的，我这里不过是翻译一点维基百科，以飨读者。

       有道是，氢气活泼常危险，物理特征可利用，机组人体相类似，协同合作可增效。