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可控核聚变发电有直接把热能转换为电能吗?

 珂江 2018-01-16

目前核聚变阵营主要有两大流派,惯性约束和磁约束。本文下面提到的核聚变发电技术就是基于惯性约束原理的,第一次看到有种被强迫开了脑洞的感觉。

惯性约束聚变是利用粒子的惯性作用来约束粒子本身,通俗来讲是这样的,如果把聚变材料原子核比作炮弹,需要将把大炮布置成一个球形阵地,炮口对准球心,同时开炮,让炮弹像球心爆聚。惯性约束需要先把聚变核材料变成等离子状态,拿原子核当炮使,利用惯性作用使得大量等离子态的粒子以极高的速度在中心相遇聚焦,高温、高速是聚变的条件,据实验资料估计,要使两个氘核相遇,它们的相对速度必须大于每秒1000公里,典型的惯性约束应用如氢弹

基于这种方法,苏联科学家脑洞大开,想了一个很开脑洞的发电方案,苏联科学院院院士AA萨哈罗夫提出了一个在地下核爆炸室内引爆氢弹,利用氢弹爆炸产生的能量将爆炸室内的金属钠融化并加热,加热蒸汽发生器内的工作介质,产生蒸气推动汽轮机做功。甚至给出了具体参数:

上图是地下核爆炸室原理图

一座100万千瓦核聚变电站一天需要1万吨TNT当量的氢弹5个,爆炸室130米高,内部半径40米,热端温度620摄氏度,冷端温度约50度,将近570摄氏度的温差,比目前所有裂变核电站效率都高。我国彭先觉院士也曾提出利用核爆炸开凿地下涵洞实现藏水北调的技术方案。

为了发电电厂工作人员竟然成了爆破专家,玩的还是氢弹,想想也是蛮刺激的,不过科学家已经论证了此方法在工程上的可行性,目前主要的障碍是可能造成核扩散,需要国际组织制定出一个严密的监督机制。

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