从纳米托卡马克到数字微堆

曾富

微型数字化反应堆原理

数字微堆简称数字微型中子源反应堆，它能更加直观地展现出微堆结构简单、易于操作和固有安全性好等优点。2016年7月29日记者陆琦，从中核集团中国原子能科学研究院获悉，我国首座数字微堆开发成功。在这之前的2016年7月27日，还报道过他们成功实现加纳微堆低浓铀堆芯零功率实验首次临界。这是我国承担的加纳微堆低浓化改造项目中一个重要的里程碑节点，标志着该项目中方负责的所有技术准备工作均已完成，项目的关键步骤已经取得成功。这是继我国在2016年3月完成首座微堆高浓缩铀低浓化改造、实现满功率运行后，在践行国际承诺、推广减少高浓铀合作模式层面取得的又一项重大进展，也是中国为世界反核恐怖主义、加强国际核安保作出的实实在在的贡献。

反应堆工程的研究、设计、建造、运行、延寿、退役等，需要开展大量的材料和燃料研究、热工流体和物理试验，进行协同设计和优化；希望降低初期建造投资并减少建造周期，降低燃料成本，减少核废料的产生，保证各种环境条件下的安全运行；需要开展大量的反应堆安全评价工作，优化退役流程，减少放射性废物和对环境的影响。因此通常是一个漫长、耗费巨大的过程。特别是数字反应堆，是基于高精度模拟技术、大数据应用技术和高速数据传输技术，应用先进的反应堆物理、热工水力、安全、燃料、结构力学、三维设计等计算机软件，对反应堆进行全方位、全周期的数字化模拟，使之具有可视及可操作性等，以完成反应堆现实的或超越现实的研究。

微堆是微型中子源反应堆的简称；微堆也被称“傻瓜堆”。因为它类似一个实验仪器，操作简单，使用方便、运行安全、价格便宜，具有临界质量低、物理尺寸小、中子泄漏大的特点。它是用高浓铀作燃料，轻水作减速剂和冷却剂，金属铍作反射层的优化组合成堆的临界系统。该堆可置于直径2.7米左右的地下水池中，结构简单紧凑，全部运行工作只由一台微机控制。因此微堆不像传统的核反应堆，它没有散热塔，也没有高耸的烟囱，堆芯只有高压锅大小。微堆反应堆装料很少，上部又有4米多厚的水层，对中子和伽马射线起到了很好的屏蔽作用。它的侧铍反射层内的中子通量水平与堆芯内的相当，便于引出较强的中子束流，因此它可作中子源。用于中子活化分析、少量的短寿命放射性核素的制备、中子照相、中子治疗肿瘤、科学研究、教学和人员培训等方面。

而数字反应堆有三大优势：降低反应堆工程建设成本、提高反应堆安全性、协助促进核废物最小化。目前原子能院开发的数字微堆，采用三维建模、蒙卡方法、计算流体力学、屏蔽计算、燃料性能分析、系统瞬态分析、虚拟现实等先进设计技术，构建了一个虚拟数字反应堆集成开发环境，在该环境下可进行微堆“沉浸式”全厂漫游和设备展示，以及对安装、首次临界、运行、应用、退役和安全等全方位的模拟仿真，可为设计人员、建造人员、运行人员、维修人员、参观者等各类人员带来“所见及所得”的真实体验。采用数字微堆技术后，新设计和建造一个微堆将显著缩短建设周期，节省建设投资，并可为用户提供数字化运行和维修的培训和教学系统，这将为微堆走出国门插上数字化的翅膀，为和平利用原子能做出更大的贡献。

2016年3月我国首座微堆----原型微堆实施了低浓化改造，并实现首次满功率运行。原子能院的原型微堆的每一根燃料元件的直径仅有5毫米，即只有约5张纸的厚度，每两根元件间隙只有5.48毫米，这些燃料元件被放置在实验用的“鸟笼架”内，直径240毫米、高270毫米的狭小空间，也就是该堆的堆芯。微堆低浓化目的，是在不改变堆芯几何尺寸的前提下，将高浓铀堆芯燃料替换为低浓铀堆芯燃料；转化后还需利用原有筒体装料运行。2011年中国国家原子能机构批准中国原子能科学研究院与美国能源部阿贡实验室合作，对原子能院微堆进行低浓化改造，卸出微堆高浓铀堆芯，装入低浓铀燃料堆芯。微堆低浓化改造，是降低高浓铀流失风险、提升核安保水平的有力举措，也是中美核安保领域合作的重要内容。而微堆低浓化改造涉及堆芯物理设计、结构设计、燃料组件设计制造、装卸料、乏燃料管理、反应堆实验调试等诸多环节。由于低浓铀堆芯的燃料芯体和包壳材料与之前的不同，其热工、物理性能等也均有较大不同，须重新进行物理、热工和结构设计，且只能在原有小尺寸的堆芯空间内做出合理调整，设计难度大大增加。那么什么是微堆？其原理如何？

我国的微堆研究建造可追溯到上世纪70年代末、80年代初。1984年3月原子能院自主开发设计建造的我国第一座微堆顺利建成并投入满功率运行。此后，该院为国内外用户设计和建造了9座商用微堆，其中5座出口到了巴基斯坦、伊朗、加纳、叙利亚、尼日利亚。加纳微堆是中国原子能科学研究院于1995年通过国际原子能机构技术合作项目为加纳设计、建造的该国第一座研究堆，采用高浓铀为燃料，其建成为加纳核技术人员的培训等工作发挥了积极作用。所有这些微堆已累计安全运行超过100堆·年，为国家创造了巨大的经济效益。

但此期间，我国微堆使用的是武器级的高浓铀作为燃料；燃料棒一旦流失，就可能造成核材料扩散的威胁。由于所用燃料的特殊性，微堆在推广中一直受到限制。所以国际原子能机构多次提出，希望微堆燃料实施低浓铀转化。

纳米托卡马克微堆原理

我国目前是世界上唯一完全掌握数字微堆低浓铀转化研究建造技术的国家，但能不能百尺竿头更进一步，就需要知道和掌握更多的自然仿生微堆原理。该文准备介绍我们从上世纪90年代初以来研究的两方面事例。首先要说的一个方面是1992年湖南省科协主办的《自然信息》杂志第3期，发表的《冷聚变与三旋关于冷聚变的思考》，从中基于原子点阵中，低能量约束模式向高能量约束模式的转换原理，暗中第一次公开介绍我们在这方面的纳米托卡马克微堆研究。

众所周知，氢和氦原子半径分别为0.37´10^－10米和1.22´10^－10米，H—H键的键长为0.74´10^－10米。氢原子外围是一个电子，自然界存在的氢有质量数为1（氕）和质量数为2（氘）的，前者占99.984%，后者占0.016%，还有质量数为3的极微少的同位数氚。钯是过渡元素，外层有10个电子，主要是正二价。原子半径是1.37´10^－10米，质量数为106。在常温下，1体积的钯能溶解700体积以上的氢；必须在炽热高温下，才被氧化为氧化钯PdO。

钯的晶格是以八面体为基础，周围有8个相邻面的四面体。钯核在晶体中相距3.89Å，当氘掺入后它们离开4.03Å。因为这个八面体和这8个四面体的每个面为正三角形，设棱长为L，它的内切圆半径为r=1/2Ltg30°=0.2887L。即能通过四面体进入八面体内的圆球的最大半径为0.2887L；而八面体内能存放的最大圆球的半径R为棱长的一半1/2L，大球与小球之比为R：r=0.5L：0.2887L=1.71，这也是它们大致的体积个数比和质量个数比。已知质子和中子的相对质量为1，这正好作为体积个数或质量个数的量度单位。那么氕、氘、氚、氦—3、氦—4的质量个数分别是1<2<3=3<4，以大比小，列表与1.71对照看，和1.71最接近的数1.5，它们是：

    ®               ®

已知表内的元素之间能发生微堆的反应式有6个：

    ① + → +g

    ② + → + +4.00Mev

    ③ + → + +3.25Mev

    ④ + → + +17.60Mev

    ⑤ + → +g（23.5兆电子伏）

    ⑥ + → +e⁺+n

如果八面体的正三角形以通过氘 的原子核为限制，由于 比 核小，也能通过。以此作为其中的一个判据，那么上式①、②、③是最可能产生的核聚变。然而在电解槽的钯晶格中，最可能的反应是化学反应，而且还是一个氢原子置换双原子氢分子中的另一个氢原子的最简单的化学反应：

H+H₂→H₂+H

这种置换叫作氢交换反应，它是氢原子和氢分子来到一起形成由3个氢原子（H₃）组成的跃迁状态（10^－15秒），然后重新排列它的键，形成一个新的氢分子和一个氢原子。

H+H－H→H－H－H→H－H+H

最简单的化学反应中蕴藏着化学家渴求发现的更多的秘密。化学家们也正是用同位素氘（D）来代替氢（氕）弄清了反应分子和氢交换反应产物之间的区别。而在电解重水的钯极中，这种反应区别更明显。所有这类简单的化学反应可达12个：

1、H+H→H₂

2、H+D→HD

3、H+H₂→H₂+H

4、D+H₂→DH+H

5、D+DH→D₂+H

6、H+DH→HD+H

7、D+D→D₂

8、D+H→DH

9、D+D₂→D₂+D

10、H+D₂→HD+D

11、H+HD→H₂+D

12、D+HD→DH+D

以上其中8个有氢交换反应的跃迁状态，而这“在中间”结构是D和H接近参加反应的有4、6、10、12式，占4/8，即50%。是双氘接近参加的有5、9式，占2/8，即20%。现先不管钯电极晶格里的微堆机制如何，我们把它们和前面的微堆反应式①、②、③联系起来，说明①式这种可能的微堆最大的成功率占50%；而②和③两式这种可能的微堆，最大的成功共占20%，即各占10%。由于②和③式，只有③式反应产生中子，所以在能产生微堆中，产生中子的最大可能性，也仅占有10%，又由于①和②不产生中子，都属于放能反应，产生热量的最大可能性包括③式，三式相加占70%，因此产生中子和热量之比的最大相对可能性是10:70=1:7。这初步说明为什么微堆产生的中子少而热量大的差异。

其次，也说明钯或其它吸氢金属中可能隐藏着比晶体小，但聚能却极强的晶格型微堆微型托卡马克，或微堆微型托卡马克集团，并且这种晶格微型托卡马克是进入纳米（10^－9米）量级的，因此也称为纳米托卡马克。这种情况是，当重氢原子被钯吸收而进入晶格的八面体间隙位置时，就受到周围六个钯原子点实的吸引，使其价电子层扩展成一个大球，从而使重氢核与价电子结合变弱，行动比较自由，由于此时重核沉浸在电子云中，大大屏蔽了相邻两个重氢间的库仑排斥作用，且重氢核在晶体中的振动频率很高，因而两相邻的近程碰撞速率大大提高了，容易产生微堆反应。因此纳米托卡马克工作原理如下：

重氢分子的核间距为0.74 Å时，D—D聚变的速率约为10^－70每D分子/秒。而在10⁵次/秒以下，不能认为是受控核聚变的可能途径。因为氘原子要具有几十千电子伏才能显著产生聚变反应，但所有电子过程、晶格过程能量都只有几十电子伏以下，小于产生聚变反应要求的能量约一千倍。其次，金属钯的晶格好象一种不结实的笼子，*它并不能把氘核压缩到能显著产生聚变的密度。

但继续前面氢交换反应的分析，我们来看纳米托卡马克有关化学反应和夸克效应方面的联系：钯的八面体晶格构成的纳米托卡马克组成的纳米托卡马克群，由数百万个钯晶格组成，它的原理是基于氘原子以倾斜的角度入射到八面体内的表面时，会象可见光一样产生反射，因此可以被中空的八面体导向聚焦，产生氘原子核自旋及抛射；而这两者都能提高反应率，成为纳米托卡马克的活性中心。配合这种活性中心，还有前述的钯晶格内的氢交换反应。实验表明，特定的振动或转动能级，与氢交换反应的跃迁状态H—H—H是直线排列，还是原子在跃迁状态时保持一个角度有关。如这种氢交换反应示意图所示，要使产物发生振动激发，H₃系统必须是直线形的；这要使生成分子转动，一个容易得多的办法是让分离出去的氢原子以一个斜角“踢”它一脚（给一个反冲）。

联系钯晶格两群结构，氢交换反应只能以后一种方式发生。这是因为钯晶格中的八面体棱锥结构，比周围的八个四面体晶格的空穴要大一些，进入八面体空穴内的氢原子容易发生1、2、7、8式反应，生成H—H、H—D、D—D、D—H键的排列，并且是同八面体棱锥的方向取得一致的。而这种排列与八面体的正三角形面近似成45°的角度。所以通过四面体进入八面体的H或D原子，正好以角度的方式与里面的D或H键头的原子撞碰，开启D原子核的自旋转动与抛射。

而这种纳米托卡马克中发生的反应，还与钯表面供给氢分子使之分离的能量有关。因为如果供给的能量比击破分子所需要的多，结果氢原子带着过剩的能量使自己的运动变得很快。快速运动的氢原子把自己的能量投入到氢交换反应分子上去，给H₃系统提供了大“碰撞”能量。因此选择不同的含氢分子或选择击破它们的不同能量形式，可改变和调整冷聚变的能量反应。其次，以上含氘分子的自旋转动是与晶格八面体棱形排列的同向性有关；这也说明，如果晶格的八面体棱形的排列是各向异性，或氢键的排列方向是各向异性，也有可能影响到氘原子核的自旋转动，即减少微堆的产生。

从广义上来理解这一电解现象，也极象一种“爆炸”。这可以看作钯晶格表面形成高密度的电荷，而产生高能电子时，围绕塞满氘原子的晶格也将产生出被加速运动的氘原子核。由于氘核的核电荷少而斥力小，加速的氘核子有可能克服斥力打到钯核里去，因而出现夸克效应：即由于各种原因，扩展成一个大球的带负电荷的电子云无法提供足够有效的屏蔽时，在钯核子层次的夸克效应却提供了这种帮助。因为，氘原子核的自旋碰撞不但发生在氢核之间，也有发生在钯核上的机会。大家知道，从标准模型来看，原子核好象是一只由若干核子、介子的集合组成的“盆”，而核子、介子又都是一个通过胶子相互作用的夸克系统。

核子在核内不断运动着，粒子间的相互运动可能出现核子间重叠而形成夸克集团。原子核内核子的性质（如核子的大小和质量等），可能因为其它核子的存在而有所变化，禁闭在原子核内核子的夸克密度分布与自由核子的夸克密度分布可能有所不同。核子间的介子交换将核子束缚在原子核内，而短程核子可能来自夸克交换或多胶子态交换等。把钯原子核核子结构和氘核中核子结构比较，是有很大差别的。又因为氘核子中核间的束缚能很小，可以把它近似看成自由核子。所以。钯原子核内核子的亚核结构明显不同于一般自由核子内的亚核结构。

同时由于钯原子核内的束缚核子与自由核子性质不同，核内束缚核子由于核子间的重叠，可能导致束缚核子内夸克的活动范围增大。所以氘核子的自旋及抛射，发生氘原子核与钯原子核的碰撞，引发氘原子核内的夸克与钯核内反夸克的反应，可能将带负电的比电子质量重得多的μ介子激引出来，代替轨道电子的作用，而μ介子的质量是电子的207倍，因此它的轨道比电子轨道紧密得多，即它把粒子束缚在一起要比束缚在普通重氢分子中近200多倍。

这种μ介子的约束在10^－12秒内导致微堆反应聚变，目前国际上已有研究小组做成了以介子为触媒的聚变实验，这是让一种被称为介子的物质在原子核周围紧紧挤在一起，然后再把介子从阿尔法物质上剥离出来的方法。即介子首先取代一个围绕氚原子核运行的电子，从而形成介子氚。此时如果加入一个氚原子核，就会产生一个复合原子核。环绕在该复合原子核周围的介子对其进行挤压直至其聚合形成氦原子核（阿尔法物质）。因为是介子进行挤压，所以并不需要高温高压。在反应堆核中，每个介子在其自然生命周期完结之前得催化大约300次聚变。由于在反应结束的时候带负电的介子很容易“贴”上带正电的阿尔法物质，所以还用一种能产生高能反作用的设备，把介子从阿尔法物质上剥离出来。

纳米托卡马克群是包藏在吸氢金属的晶格结构中，因此一些金属晶格分布纳米托卡马克的多少，跟晶格参与冷聚变反应的几率有关，并且还存在以下四种规则：规则一：金属晶格不可能把氘D从一般放热转移到超热的同时，纳米托卡马克不引起别的变化。规则二：在任何一块含有纳米托卡马克金属的微堆反应过程中，不论该反应过程是立刻完成，还是经过几个阶段完成，它所发生的热总量始终是相同的，即与纳米托卡马克合格的反应腔数量恒定。规则三：任何一种纳米托卡马克的纯微堆反应过程，都向着产生释放出最大热量的物质或物系的方向进行，即纳米托卡马克存在微堆冷产物的复相物质平衡。规则四：当在纳米托卡马克和氘D两群中，就某种逃逸、参与冷聚变趋势的分配而言是处于平衡时，这两群中的该种反应的逃逸度是相同的。

就是说如果氘D无限稀薄，作为极限值，它的逃逸度趋近于环境的自然本底反应率。其二，理想微堆的氘D浓度应等于金属晶格纳米托卡马克的活度，这同外部能量电场、压力、温度等影响也有关。即逃逸度和活度对于实际两群体系同理想两群体系的偏差的修正，能够完全统一起来。从上面的规则看，纳米托卡马克存在自动催化和竞争破坏反应两种因素，一旦生成了一个原始核反应，同时两群的浓度（D原子核和纳米托卡马克）也会迅速下降，这时便没有新的反应产生。其次，把纳米托卡马克群理解为完整的钯晶格也是片面的，还应该同钯晶格的点缺陷、微缺陷、面缺陷、电子缺陷等联系起来。

钯晶格材质中少量的杂质能对纳米托卡马克的活性具有很大的影响，这如同分子筛对于某一过程会因中毒而很快失去活性一样，但对另一过程却仍保持催化作用，仅当中毒更高时才完全失去活性。同时钯晶格的结构也是不均匀的，纳米托卡马克八面体只有具有适当的棱和顶角处的原子，构成不饱和的键而形成活性中心时，才能进行催化反应，而钯晶格的其余纳米托卡马克吸附的氘D原子核并不参加反应，即钯晶格的纳米托卡马克极其脆弱。

三旋理论认为，物质存在有向自己内部作运动的空间属性。钯的吸附作用表现这种性质，不仅因钯晶格具有氘原子能够通过的孔道和贮藏的空穴，而且还有钯原子电子层的价电子对氘原子和氘分子的吸引作用。因为钯原子最外层N层和O层的电子没有满足，因此对氘原子和氘分子外层的电子有吸引作用，反之氘原子外层因失落电子，也对钯原子外层的电子有吸引作用。同时钯原子的这种作用还是同金属结构是原子的紧密堆积的共同性相关的，在金属内，配位在每个原子周围的8个或12个其它原子，没有一种金属原子有足够的价电子与这样多的配位原子形成价键。因此其中一部分原子失去电子而形成离子。

但在某一金属中所有的原子都是一样的，所以失去电子而离子化的机会是均等的。换句话说，一个电子从原子过渡到离子时不需要消耗能量。因此，在金属结构中电子不断在这样变换，并且在一定情况下，总有一定多的自由电子，这些电子可以在整个金属晶体中自由移动。因此，金属晶体可看作是由沉浸在“电子云”中的原子和离子组成的空间格子。任何微堆都是与价电子状态的变化过程联系着，而这种迁移的几率与电子从钯中的脱出功及重氢分子的离子化电势有关系。吸附在纳米托卡马克晶格中的重氢原子与钯晶格之间有形成吸附键的可能，而这种吸附键的性质取决于纳米托卡马克群中自由电子的浓度和空穴的浓度；不同种类的杂质也会改变电子和空穴的浓度。

此外，钯晶格中具有两种大小不同孔径均匀的孔道和孔穴，也象多级水泵一样，起着层层叠加的抽提作用。因此具有极好的吸附性能。它的孔道只能允许最小直径和空间结构的原子进入，不符合条件的则通不过或阻挡在外面不能进入，所以钯的吸附有很高的选择性，从而使低浓度的氘物质在钯晶体内自动集中成为高浓度氘物质。综上所述，纳米托卡马克不应该被看作是处于晶格隧道的固定位置上，而是随着激发电子在晶体中的移动而不断地生成和消灭。

在外电场的作用下，假定这种浓度变化由一个细微到只有几埃的聚焦点，提高到连接构成一条电路，在这种情况下可以产生单位氢原子核振荡，如类似尖端放电一样，即氘原子一个一个地通过“隧道”，并且在每个八面体晶格迁移之间，有一段极短而等长的时间间隔，这种间隔可以看成一种接头，接头越细，温度越高，起伏变化也越大，这种开合由于电流将重水分解成氘和氧是吸能反应，反之也成辐射能量反应。因为当钯晶格将氘原子吸附到八面体的空穴时，氘和氘可能再结合成D₂分子，这是一种放能反应。因此纳米托卡马克的八面体还会成为一种能量集合的收集器，以供钯晶格吸附孔道口的开合。

追溯微堆的实验，是因为设想钯能吸咐大量的氘（类似分子筛）。氘在电场作用下能在钯的原子晶格点阵中寻常地作自由运动，那么改进实验的方法，也许能使两个氘原子核*得足够近而发生微堆反应。这种微小的改进，是把阳极铂丝做成线圈状。氢在铂中的溶解度很小，但是铂溶解氧的本领比钯强得多，1体积的钯吸收0.07体积的氧，而1体积的铂却能溶解70体积左右的氧。钯用铂丝环绕置于重水中，铂能起吸附氧的作用，减少氢和氧的聚合反应，电解槽的电极结构不做成通常把阴极和阳极金属棒相对插入的那种形式，而改进为阳极铂丝环绕钯阴极做成螺线管形式，其意还有通电螺线管的电磁场作用，能破坏钯金属晶格的各向异性，达到各向同性的目的，以及使氢分子键达到理顺一致的作用。

其次是加速电极表面氘分子的剧烈破坏和能量振荡，不把铂丝做成螺线管的形式，而改为用钯作电极在氘气中放电的形式，也能发生微堆反应。这是因为氘分子被击破的能量比通常直流电电解重水高得多，有利于加速钯晶格中的氘原子核相碰。如中国西南核物理与化学研究所的一个科研小组用氘气和钯电极，采用不同的测试手段，观察到了较高产额的核聚变中子。而日本名古屋大学理学系的和田仲彦讲师和“放射性同位素中心”的西泽邦秀副教授，在直径10厘米的烧瓶中安置牙签般大小两个相向电极，然后将烧瓶盛满重氢气，约55小时后，钯慢慢地把重氢吸收。之后，在两个电极间加上1万2千伏的高电压，使电极放电，再经过60秒钟左右，也观察到爆发出600个中子。

卡西米尔效应微堆原理

要说的第二个方面，是量子卡西米尔效应平板微堆原理。众所周知，量子色动力学建立40多年来，在解释强相互作用力本身的行为方面虽然取得了长足的进步，但在众多细节，仍然难以捉摸。量子色动力学有一个惊人的推论，是我们所熟知的质子，其内部的胶子和夸克的数目可以发生幅度相当大的变化。一个胶子可以暂时地变为一对夸克和反夸克，或者变成一对胶子，然后又变回成一个胶子。在量子色动力学中，后者这样的胶子振荡比夸克交换更为普遍，所以胶子振荡占了主导地位。这个发现，还摘取过2004年诺贝尔物理学奖。但所有的这些发现，都没有联系到普通化学物质氧、碳、钾、钠、鈈、铀、氢、锂、铍等元素的质子数和可变的中子数，来结合量子色动语言学-量子色动几何学-量子色动化学-量子色动力学等，说明可能产生的两大类无或少放射性的多级放热放能反应。

例如，把类似根据原子序数从小至大排序的门捷列夫化学元素周期表中，元素原子核里的质子看作“编码质点”，中子看作“非编码质点”。这类似一种初级的量子色动语言学的动力学编码，以实现对各种化学物质及其组成的分子、原子、原子核的反应信息集成，做成类似大数据、云计算分类。因为量子色动化学能根据量子卡西米尔平板吸引效应原理，再利用量子色动几何学，对由“编码质点”和“非编码质点”引起的量子色动化学振荡反应，进行类似大数据、云计算中的选择小数据处理。因为这能具体可用碳基和氧基的“编码质点”来说明，由量子色动化学振荡反应影响显物质分子里的原子数不变产生的反应：

第一类是“编码质点”非核衰变化学反应的多级放热放能的元素离子分解和组合的“马成金实验”氧、碳、钾、钠的现象。这类量子色动化学振荡反应产生的爆炸，类似“钾钠+碳氮+水H₂O” 影响氧基量子卡西米尔效应的暗能量波动，大能量的热效应使水分子和HO离子等多种物质，发生瞬间量子色动化学振荡的多级循环重复的分解和组合反应。

第二类是“非编码质点”数分解裂变和组合聚变的鈈、铀、氘、锂、铍等同位素少核衰变的多级放热放能核反应的现象。这类量子色动化学振荡反应产生的爆炸又分两种情况。

第一种，是重在聚变成分非常大而裂变小的扳机型：类似“鈈+钾钠氮碳+氘化锂或氘氚化锂，或者氘化铍或氘化铝锂，或者重水D₂O重氢(氘)或超重氢(氚)影响鈈基量子卡西米尔效应的暗能量波动，加快发生瞬间产生高温高压量子色动化学振荡的氘锂铍等混合物，放出大量中子的多级循环聚变反应。

第二种，是重在裂变成分非常大而聚变小的扳机型：类似“铀-238 U、 235 U或鈈+钾钠氮碳+重水D₂O重氢(氘)”影响铀基量子卡西米尔效应的暗能量波动，发生瞬间量子色动化学振荡的多级循环，加快重水聚变放出大量中子及铀等混合物发生产生高温高压的裂变反应。

先说第一类“马成金实验” 非核衰变的量子色动化学振荡反应，这里质子或者中子内部的虚胶子和夸克的数目，可以发生幅度相当大的变化振荡，联系真空量子起伏和真空中两块平行金属板之间存在某种吸引力，这种吸引力被称为卡西米尔力；这样可以把原子核里的质子，按卡西米尔平板效应的系列化，编排成类似于门捷列夫元素周期表的量子色动几何学组装，用此解密碳和氧离子的量子信息原理。而且这是能够以一种通过同位素质谱仪以及严格的色谱-质谱联用的检测结果的方式，可测量到这类弱力能源反应的起伏的。所以量子色动化学就是把氧核类比于卡西米尔平板，氧核的8个质子构成的立方体，类似形成3对卡西米尔平板效应。众所周知，从普通的化学反应到核化学反应，都是以元素周期表中元素原子的原子核所含的质子数，可分和不可分的变化来决定的，但都不讲大尺度结构部分子无标度性实在的量子色动化学。

如果“编码质点”和“非编码质点”是把质子和中子等粒子，都看成是“平等的人”，但在结构的代表性上，类似社会结构中领导和其他成员，编码是不同的一样；“编码质点”是把卡西米尔力引进到原子核，如果质子数不是一个简单的强力系统，而是有很多起伏，也就能把“氧核”和“碳核”包含的相当于卡西米尔力平板的“量子色动几何”科学“细节”设计出来。因为氧核的8个质子构成的立方体，形成3对卡西米尔平板效应，这种“量子色动几何”效应是元素周期表中，其他任何元素原子的原子核所含的质子数的“自然数”不能比拟的。这其中的道理是：形成一个最简单的平面需要3个点或4个点，即3个点构成一个三角形平面，4个点构成一个正方形平面。卡西米尔效应需要两片平行的平板，三角形平板就需要的6个点类似碳基；正方形平板就需要的8个点类似氧基。

如果把这些“点”看成是“质子数”，6个质子虽然比8个质子用得少，但比较量子卡西米尔力效应，8个质子点的立方体是上下、左右、前后，可平行形成3对卡西米尔平板效应，即它是不论方位的。而6个质子点的三角形连接的五面立体，只有一对平板是平行的。把这种量子色动化学能源器参加到原子核里的量子波动起伏“游戏”，会加强质子结构的量子卡西米尔力效应。由此这种几何结构，就有量子色动化学的内源性和外源性之分。但这仅从质子层次来谈的“编码质点”和“非编码质点”，还没有从夸克层次来谈“编码质点”和“非编码质点”，所以还不能完全说明第二类的放射性核素，能自发地从不稳定的原子核内部放出粒子或射线，如α、β、γ射线等也在参加“编码质点”数组装的外源性；以及包括“非编码质点”的中子数也能影响外源性核辐射的变化。由此先来比较看第一类量子色动化学振荡激发作用的碳、氧、钠、钾等元素：

钠原子是11个质子，8个质子点的立方体建构后，剩下3个质子正好建构一个多余的平面。这个平面可以看出类似风筝，像无人驾驶飞机吊着一个8质子点立方体的氧基，到处漂浮作卡西米尔效应色动化学能源器，起分子无核衰变的影响原子数不变的分化组合发力。这就是为什么钠比氧有更显著的燃烧效应，因为单个氧基的8个质子点立方体，相比钠原子是静止不会移动的东西。同理看钾，其原子内是19个质子，两个8质子点建构立方体为超立方体，其卡西米尔效应比钠大。而钾的超立方体用去16个质子后也剩下3个质子，正好建构一个多余的平面，也可以看出类似风筝，像无人驾驶飞机吊着一个16质子点超立方体的氧基，到处漂浮起卡西米尔效应作分子无核衰变的影响原子数不变的分化组合发力，由此钾比钠有更显著的燃烧、爆炸效应。

同理，来看与氧不移动相似的碳元素，由于碳原子内是6个质子，建构的五面立方体比氧基8个质子建构的立方体平行平面少两对，其卡西米尔力效应小，但也是所有简洁、力强中仅次于氧的元素。正是这种结构使氧和碳超乎所有其他元素之上。再说比碳原子多3个质子的氟元素，氟9个质子8个可以建构像氧的立方体，6个可以建构像碳的五面立方体。类似碳多出的3个质子也可以建构一个平面，如风筝像无人驾驶飞机吊着一个碳基卡西米尔效应，到处漂浮起作分子无核衰变的影响原子数不变的分化组合发力。因此氟虽是一种非金属化学元素，但氟气的腐蚀性很强，有剧毒，化学性质极为活泼，是氧化性最强的物质之一，甚至可以和部分惰性气体在一定条件下反应。当然氟的卡西米尔效应平板结构不定，与钾和钠也就有很大区别。这里要说明，原子和原子核内的3个质子建构的平面漂浮效应，不是要漂浮出原子和原子核的边界外，它们也受量子色动力学的夸克和胶子禁闭法则的管控。

由此延至第二类“鈈、铀、氘、锂”等两种裂变或聚变同位素放能的量子色动化学振荡反应，同理，从“编码质点”数为3的锂，3个质子可以建构一个三角形平面，如风筝像无人驾驶飞机吊着一个卡西米尔效应立方体，到处漂浮起作分子无核衰变的影响原子数不变的分化组合发力。到“编码质点”数为4的铍，4个质子也可以建构一个像风筝到处漂浮的正方形平面。再“编码质点”数为7的氮，原子序数“7”可以分解一个“3”和一个“4”，而可以建构一个三角形和一个正方形像风筝到处漂浮的平面，起作分子无核衰变的影响原子数不变的分化组合发力。所以在量子色动几何上，锂、铍、氮等对爆炸一类现象也具有特定含义的元素。其次是，不同于编码质点16的硫这种超立方体结构，还有新型的。

这就是原子序数为88的镭。因为按它的质子数编的码，88即为“编码质点”数，而不管它所包含的中子数的“非编码质点”。镭含有11个氧立方体，这类似一个“超钠”的新型结构，具有很常见的强放射性。由此看原子序数为92的铀，含11个氧立方体，具有强放射性。铀剩下的4个“编码质点”，正好构成一个正方形平面“风筝”。原子序数为94的鈈，含11个氧立方体，具有强放射性。鈈剩下的6个“编码质点”，正好构成一个碳基正五面立体。正是鈈的这个正五面立体加大了量子卡西米尔力效应，就比铀的那个正方形平面“风筝”，能使鈈比铀的核反应强。问题是：原子序数大于83的铋以上的元素，都存在天然放射性。有人说根据普朗克公式, 原子的核外电子发生能级跃迁会放射出一定波长的电磁波，由此原子序数越大, 原子核对电子的束缚越弱，核外电子可扰动性就越大，自发产生天然放射就主要是，电磁波扰动产生的受激放射现象。

这不完整。根据量子色动化学振荡反应的事实，贝克勒尔发现天然放射现象，虽揭开原子序数在83或以上所有天然存在的元素，都具特有的放射性现象，能放出α、β、γ射线。但某些原子序数小于83的元素，如原子序数43的锝也具有放射性。对所有的天然放射性衰变系核素，最后都会衰变到原子序数为82的铅的稳定同位素.，于是原子序数到84钋.之后的元素，为什么就没有稳定同位素呢？而且钾的编码质点数为19，也具有常见的天然放射性。甚至编码质点数为1的氢，为6的碳，为15的磷，也有天然放射性和人工放射性之分。

这都说明，一是与元素原子核里所含的中子数，大于稳定同位素“编码质点”所“领导”的中子数，就会产生天然放射性和人工放射性的不稳定同位素。二是与元素原子核里，夸克层次的“编码质点”结构组装还有关。这里IP超弦多元变现量子色动力学的自然国学知识很多，能介绍了解的主要是：

第一是，以量子卡西米尔一对平板有三种不同走向之一的黎曼切口的两个平面为例，它们不要求平行，且可有点或面的部分接触。黎曼切口平面轨形拓扑黎曼几何，能解决卡-丘空间模型不能定量编码，对应所有基本粒子等数学难题。

第二是，类似巴拿马运河或长江三峡大坝船闸，做成分级闸门、堤墙的平面组合模型，能够定性描述希格斯场的相互作用如何使基本粒子获得质量。据此唯像模型建构数学公式，能够定量及计算所有基本粒子质量等数学难题。

第三是，量子卡西米尔效应平面，有若干层次联系类似真空量子起伏的胶子-夸克振荡，不断出现和消失的粒子形成的“量子泡沫”。原子和原子核内的质子建构的卡西米尔效应，和风筝似平面漂浮效应，虽然不突破原子和原子核内质子组成的界限，但量子卡西米尔效应平面，还有另外三层发展空间功能：

（1）卡西米尔效应平行平面的轨形拓扑，可以生成一种泰勒桶或泰勒球类似的新结构。在泰勒桶玻璃管的演示中，顺转搅拌红色液体线带成混沌，而反转同样圈数可以还原红色液线。延伸到量子色动力学，这是一种典型的绕过核污染风险的量子色动化学的反应。水汽分子原子、原子核内外分布的电子、质子、中子和质子、中子内部夸克、胶子里的希格斯弦与圈海，是个小“泰勒桶”，搅拌者就是量子弦与圈轨形拓扑形成杆线弦、试管弦、管线弦、套管弦等的量子色动化学能。这是一种泰勒桶＋卡西米尔平板效应的分形组装。风筝似平面漂浮效应虽然不能突破原子和原子核质子组成的界限，但可以使“量子泡沫”概率性地汇聚到这种界限的边缘，构成类似原子弹、氢弹中炸药包裹连锁核反应模式的外源性反应。这类似从内向外往复触发引爆夸克、胶子里的希格斯弦与圈海等储存的巨大量子色动化学能，变为外源性释放，但并不产生原先的化学元素的变化。

量子平面漂浮效应大不大？可以来看锂化学元素。锂原子里的质子数是3，是金属活动性较强的金属，它容易极化其他的分子或离子，自己本身却不容易极化。这一点影响到它和它的化合物的稳定性，如锂与水反应，不如钠剧烈，反应在进行一段时间后，锂表面的氦氧化物膜被溶解，才使反应更加剧烈。如果将锂丢进浓硫酸，那么它将在硫酸上快速浮动，燃烧并爆炸。如果将锂和氯酸钾混合、震荡或研磨，它也有可能发生爆炸式的反应。

（2）量子起伏影响核内质子量子色动化学卡西米尔平板间收缩的效应，而有类似老式电报编码发报机的功能。其泛化也具类似的有量子“编码”的效应，可产生量子信息隐形传输，来发布量子色动化学指令。从宏观非物质的语言编码，到微观物质的基本粒子的量子三旋编码，万事万物是构成各种各样的“编码”。加之量子粒子的圆周运动，它们的里奇张量，可以把“引力子”分为光速部分和虚数超光速部分，这使光子和中微子在某种意义上也能执行引力经典光速的传输功能，在编码的意义上也可变为经典的量子引力子。这里几何纲领和量子纲领之间虽同为实体，但量子起伏的产生和湮灭，却颠覆了几何图像原有的变化概念。如量子真空起伏的正负虚粒子对的产生和吸收、同位旋概念的膺电子交换，或能级跃迁，而出现的虚粒子包括虚电子-正电子对介质的产生和湮灭过程、虚发射和再吸收等被称为的鬼场（ghost field）、鬼态（ghost states）的现象，如果与卡西米尔效应平板联系，也含有量子隐形传输的意味。

（3）以上两种量子隐形传输，还可以联系映射类似孤子链模具，模拟演示耦合组成链编码的一对环圈平行平面。这种卡西米尔平板效应有类似超导性质的量子隧道隐形传输效应，即把量子卡西米尔效应平板之间的量子真空、空穴，和时空的自然弱力相互作用联系起来，解释超导或隐形传输存在的自然能源，是因为把具有这种功能的圈链称为的孤子演示链，或孤子链，结构是让两列链圈依次对应相交，在链条垂直时，段与段圈之间有上下之分，同段同级的两个圈面可以近乎平行重合；而上下不同级段的圈面也可以相互垂直，这种情况称为正交。且因一个铁圈的转动为半角度，要平整又顺当，相交是有严格编码要求的。这种滚动不是弱轴主流领圈真正落下，而是圈套之间传递着一种信息、能量和相位，构成类似螺旋状的搅龙轨迹。因此具有类似贝克隆变换的表达式，这是一种类似SG（正弦--戈登）方程的非线性偏微分方程的描述。

这种SG方程有正负扭状孤立子解，分别叫正扭和反扭。隐形传输掌握的时空量子起伏，实际是延伸为真空涨落的。这些粒子经常获取关于它们不期而遇的客体的信息，并把那些信息散播到环境中。所以自然界总是在利用这些粒子在进行测量，阻止自然界这样做是不可能的。即使在真空中屏蔽了一切外部影响，处于未衰变／已衰变状态的叠加状态中的一个原子核，也会随时受到自然界的这类测量。这些粒子随即再次消失在真空中，这也叫真空涨落或量子起伏，这是从宏观到微观都可观感捉摸到的实验：原子核层次以下胶子-夸克海非核衰变型的化学分解组合能隙，有可能超过普通化学和核化学常规爆炸的弱力能源反映。

现在返回去看引力的里奇张量和韦尔张量，实际它们是并不对称的。因为当球面客体有被绕着的物体作圆周运动时，整体体积有同时向内产生加速类似向心力的收缩或缩并、缩约作用，除了在天体的自然的行星与恒星之间、行星与卫星星之间存在外，在宇宙自然物质之间并不多见。所谓原子的电子轨道绕原子核公转模型，只是模拟行星与恒星轨道运行作的模型类比，实际在量子化学中电子轨道被看作密度波一样的电子云。在人类的宏观生活中，当球面客体有被绕着的物体作圆周运动的，都是有直接的连接线索物质。即使航天飞机、人造卫星等绕着地球等天体作圆周运动飞行，一是有人为安的动力设备和有人为观控，二是飞行时间与自然天体比起来也不长，所以它们产生的里奇张量可以忽略不计，起主要引力作用的，仍然是韦尔张量量子色动化学卡西米尔平板链在发挥引力作用。