可控核聚變還是燒開水來發電嗎,什麼原理?

郭暉


就目前廣泛使用的發電方式而言,“燒熱水”是最為成熟,也最有效率的一種方式,就火電廠而言“燒熱水”的

熱能轉化率甚至可以達到70%,當然這裡的熱能並不是全部用於發電,推動蒸汽輪機後的廢熱氣可以用於供暖的其他方式再利用,實際用於發電的效率大概在40%左右。

但是不要小瞧“燒熱水”

對於目前的核電站,多數是二代的壓水堆,它的大體結構如圖

裂變堆芯其實就像一根根鉛筆立在反應堆中心,反應產生的熱量用於加熱一回路系統中的水(約15MPa,320度左右),這些高溫高壓的熱水再去加熱二回路中的水從而獲得蒸汽,之後經過氣液分離後推動汽輪機發電,而完成使命的蒸汽再經過冷凝變成普通的熱水,通常被排向大海。

而一回路中的水則是一個閉環流程,它是通過管壁對二回路水進行加熱的,而後通過冷凝繼續返回堆芯重新加熱,完成循環。

由於裂變反應的連續性,所以燒熱水的方式的閉環循環的,而對於煤電而言,燒的熱水甚至能達到27MPa,600攝氏度。

所以說燒熱水並不是簡單的燒鍋爐,更不是“瓦特”時代的產物,其中的技術含量也是有目共睹的。

但對於核聚變發電而言,還有另一條其專屬的發電道路,磁流體發電技術

這種技術聽起來好像很高級,其實別不新鮮,早在上世紀80年代這項技術便被納入863計劃重點研發項目了,只是由於燃氣-蒸汽輪機聯合循環技術

更勝一籌,因而磁流體發電技術才逐漸退出了主流研發領域。

磁流體發電,是將高溫等離子體(需要幾千度的高溫)極速噴射到磁場中,利用導電流體切割磁場進而產生電流的一種發電方式。其實它使用的是簡單的洛倫茲原理,其難點主要在於這種發電方式的原材料是2000度以上的等離子體,無論使用何種手段獲得這種等離子體都會伴隨著極大的能量損耗,因此目前磁流體發電機的能量轉化效率僅有10%

但是對於核聚變反應來說,其反應生成的核廢料就是上億度的氦等離子體啊,根本無需其他手段就能直接投入磁流體發電機進行發電。

其中的難點將在於輸送如此高溫等離子體的通道的承受能力,但這種材料的要求顯然還沒有聚變反應壁材料的要求高呢。而用這上億度的高溫去燒熱水,似乎才是浪費呢!

當然無論是

磁流體發電機還是聚變堆的真正使用都還距離遙遠,具體使用何種手段發電還要看未來的科技發展,也許到時候會有更加有效的發電手段呢。

圖片源自網絡,侵刪。


佑佑是個大太陽


可控核聚變

指在極其穩定的情況下不斷釋放能量,比如太陽

核裂變

指不穩定的核反應,比如原子彈,氫彈。

可控核聚變的用途

形成可控核聚變反應堆,以供給各種能源類產業所需的動力或者能量,比如,航天器,電力,交通工具,可控核聚變的最大用處則是星際短途旅行,航空煤油現在可以將火箭送上天,但是去不了很遠,因為你帶再多的燃料也可有消耗完的一天,但是可控核聚變就不一樣了,他是持續不斷的,就算有一天也能耗盡,但是一千斤鈾和一千升油還是有很大區別的。


Em觀影


最終還是轉化為熱能,燒製蒸汽,通過蒸汽輪機來發點。目前是成熟的方案。

但是,似乎現在也有核能到電能直接轉化的研究,就要靠你呢!


瀚海顧


目前仍無成熟解決方案


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