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【郑晓宇的回答(21票)】: 零碎地讲一点吧。 1. 核弹里的核反应是不可控的。就是链式反应开始后核弹会剧烈爆炸。现在的重核裂变，也就是原子弹原理的核反应，是可以做到可控的，然后主要就是通过热能进行利用。 你所说的“煮开水”的能量，或者说热能/内能，本质是（我自己乱下定义）“将构成物质的分子的宏观动能去除后系统内部的分子动能”。涉及到热能的都有一个问题，就是能量可以转入但不容易转出。这很好理解。无论机械能化学能电能光能以及各类势能，都是“有序”的能量（势能可以认为是演势场梯度有序的），转化为分子内部随机方向运动很容易。但热能这种分子自由运动的能量，由于其自由性，你很难让其自发转化为有序的能量。这就是热力学定律中关于自发不自发、卡诺定律克劳修斯不等式之类的由来。 而热能只能煮开水吗？只能通过工质循环转化为其他high grade energy吗？ 不是的。 感兴趣的可以搜thermophotovoltaic, thermo-ionizer, thermoelectricity等关键词。我不详细说了。 回到核能。核能发电下一步进步是怎么样的？现在还很难定论。但比较可能的是可控的轻核聚变，也就是氢弹的原理。 为什么核能会成为热能？因为核裂变后能量转变为动能，碎片会沿相反方向运动。而后碎片会与自由运动的原子碰撞，逐渐的这些因为核裂变获得“不均匀”的高动能的原子的动能就会在碰撞后逐渐回到“均匀速度分布”状态，伴随的是温度的提升。 那么核能能转化为其他能量吗？理论上当然是可以的。比如利用这些高速原子形成新的分子之类的，核能就会形成化学能。另外比如裂变还伴随光能，可以用半导体转化为电能。 但这些现在基本只是说理论上可行。实际上就单什么手段或材料能在核反应的极端情况下正常工作实现这些能量转化方式就是一个大问题。 2. 涉及的就是质能方程E=mc^2. 而达到什么样的技术。。。首先燃烧正如我上面一点提到，是将分子中键能，或者说原子间静电势能转化为系统内部分子平动能。所以原子还是在的。而你要实现将树枝变成那么多能量。。。那比核反应还要更下一层，你得把质子中子变没了。所以先别想太多了。 3. 这个问题比前两个都要奇怪。你想要求的只是满足“星际间航行”还是要求飞船无限续航？而且个人认为要让飞船可以“星际”（是指星系间？）航行，最重要的是先得有近光速飞船吧。 【Turalyon的回答(28票)】: 扯点跑题的。 作为一名能源动力专业的学生…… 从报志愿开始…… “你家孩子报什么专业呀？” “能源动力。” “呀，能源呀！有前途！” 心里就会吐槽其实就是烧锅炉…… 录取阶段同上。 开学了。 班主任:“同学们，你们对我们这个专业有什么了解吗！” 同学们:“烧锅炉~~~” 班主任:“呃你们第一堂课就把我的话给抢了，其实吧说烧锅炉也没错，我烧锅炉都烧到博士了，也就是会烧更值钱的锅炉而已……” 所以愉快地做一个锅炉工吧= = 顺便黑一下核工程与核技术，他们是烧核锅炉的。 【贾同的回答(10票)】: 微型核电池的话，原理如下。 大多数核电池通过固态半导体截获带电粒子，因为粒子的能量非常高，所以半导体随着时间的推移将受到损伤，为了能让电池长期使用，核电池被制造的非常大。正因为不易将核电池变小，所以它就很难在小型或微型电子设备上派上用场。对此，科学家想出了为核电池“瘦身”的妙计，他们把核电池内易受损的固态半导体换成了不易受损的液体半导体，这样不但能完成收集带电粒子的使命，还可以大幅度“瘦身”，可谓一举两得。按照新思路研发出的圆形核电池直径为1.95cm，厚1.55mm，仅仅比1美分硬币大一点，但其电力却是普通化学电池的100万倍。 【野合菌的回答(47票)】: 谢邀 ? ??·? ????? ??? 正儿八经能量就只有一种：动能。 电能是电子的动能，内能是微观的动能，运动旋转是宏观的动能。 能量（好吧，内能）归根结底只能用来煮开水，地球人拿来煮开水，外星人也拿来煮开水。 在宏观上，大量的能量转换，特别是大量能量从微观到宏观的转换，也就煮开水最靠谱。 所以，同学还是别想太多了，撸撸睡吧。 【知乎用户的回答(0票)】: 我以前看过一个节目说，一根树枝，燃烧产生的能量很小，但是如果把这根树枝的核能能够变成可以利用的能源的话，可以供全人类用很久。那这中间，要达到什么样的技术，才能实现这种可能？ 中国2013年发电量52451亿千瓦时等于1.88e19 J 假设树枝重一公斤，反物质构成，E =mc^2，核能释放（这还算核能么！）9e16 J 不知道全人类用很久是什么概念…… 我不知道用什么样的技术能实现这种可能，反正反物质是不行。 【宋小色的回答(3票)】: 亲 煮开水也得看效率啊！用柴火煮、用煤煮、用核能煮，看起来一回事，背后有多少不一回事啊！煮相同多的开水，需要多少物料、人力，背后有多少污染、安全问题，不是一句两句说得清但是你肯定懂的。你所说的“落后”/先进，我不明白你判断的标准啊(?· . ·?) 核能的利用目前主要在医疗、勘探、工业生产、军事等方面，你非要找不煮开水的，核弹算不？？←_← 那个，电力方面下一步主要是研究用核聚变煮开水………………你会不会很撕望╮(╯_╰)╭ （目前是利用核裂变煮开水………） 【Bysontium的回答(3票)】: 核能目前主要的利用方式是通过重核裂变，把核燃料(比如最常提的铀)的原子能转化为热能。民用轻核聚变仍然遥遥无期，低温可控聚变还在研究，但是不可控聚变——氢弹已经实现。人类现在技术无法利用如题主所说的木棍中的核能，因为碳原子比结合能高，难以聚变裂变。核动力宇宙飞船，以及微型核电池等，依赖可控性和安全性的保障。 【JeeHenry的回答(1票)】: 使用核动力直接“烧开水”的原因在于简单粗暴，技术简单（相对而言），较为可控安全，有利于核动力快速低研发成本转化为更方便为人类所使用的电能。并且虽然烧开水的效率不到20%，但至少在现阶段核能对人类是近乎无穷的，所以也无所谓了^_^ 【岑冬东的回答(0票)】: 有啊 温差发电 【孙秀的回答(0票)】: 就像点燃树枝需要先加热到燃点，核能也需要一个临界点。 目前可以做到可控核裂变，但是核聚变要求的条件太高了，除了氢弹之类的不可控武器，可控核聚变还难以实现。 【耶罗的回答(0票)】: 煮钠算么？或者气冷堆？ 另外烧锅炉是听起来很土，但把热能转化成机械能，再怎么屌炸天还能超过100%? 树枝那个例子，核能的对应词是化学能，差异取决于利用的能量来源，不赖开水啥事。 当然现今压水和沸水反应堆机组的热效率确实不高，通常也就40%，但这事真不赖开水，核能余热本身就占好大一出。成本论。细节太多不予详细讨论，知道毛子当年切尔诺贝利就是盲目追求效率玩实验玩砸了搞出来的就是了。 当然烧开水也并不是毫无缺点，因为除了效率问题还有速率问题，毕竟理论中的换热面积可以无限大但实际中不行，下一步两个方向聚变和快反裂变，其中快反裂变就不煮开水改煮钠了。 【趙嘉誠的回答(0票)】: 不想要烧开水转换级是吧… 我很久以前听说的一个事情:4个核弹爆炸所产生的能量可以推动宇宙飞船以接近光速飞行。 P.S. 很久以前听说的啊，真实性有待考究，毕竟我还没开始学核物理…… 【知乎用户的回答(0票)】: 谁说的？ 方便面吃过吗 脱水蔬菜就是核照射的产物 【朱佐龙的回答(0票)】: 我本科是学核物理的，现在是研究生在读，应该能够稍微回答一下，还在学习中，有不对的地方还望大家指正。 第一个问题 核能产生巨大的能量这一点毋庸置疑，为何不能直接的利用，首先得弄清楚它的能量是以何种形式体现的。现在主流的反应堆采用的是以铀235为主的核燃料，裂变过程大致是，热中子轰击到铀235靶核上发生核裂变，靶核“炸裂”变成两个或更多的裂变碎片，同时发生质量亏损，亏损的质量转化成能量，这部分能量大部分由裂变碎片的动能和辐射出射线的能量组成，大小大概在200MeV左右。为什么不能直接利用？我想你应该清楚了。 目前主流的冷却剂有：轻水（就是普通的水）、重水、气体（如氦气）、熔融金属（液态钠、铅铋合金等）等等，所要达到的目的即是将所产生的热量传导出来，推动汽轮机去发电。其中轻水是最容易获得，最便宜的一种冷却剂，并且还可以充当慢化剂，节省成本，所以应用最为广泛。也就他们说的烧水的问题… 第二个问题 我不得不说，在我的认知范围内，这种说法是没错的，但在技术上，起码目前是不可能实现的。并不是所有元素都能发生核反应，裂变反应目前只有少数放射性重核能发生，如铀235，铀233，钚239等等。木头主要由碳氢氧等元素构成，不具备发生裂变反应的可能，至于聚变，光是氢元素间的可控聚变反应都还没实现，就暂时更别想了。 第三个问题 这个问题应该涉及到反应堆动力堆的设计问题，要实现反应堆的小型化、持久化、能量转换高效化等等，每一个问题都是一个大课题… 能够星际穿越的宇宙飞船，裂变堆我个人觉得是没戏了，多少年后看可控聚变堆能不能实现吧，哈哈 【姜兑坤的回答(0票)】: 不全是煮水，还可以煮金属，另外呢，卫星上面用的核电池直接利用衰变变成电能来使用。 【毛豆的回答(0票)】: 好奇号用的核能电池，没有配锅炉工 原文地址:知乎 |
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