可控核聚變還是需要燒水來發電嗎?有沒有可能的不用燒水發電的方法?

還是需要將原子能轉換為熱能,再轉換為動能,再轉換為磁能,再轉換為電能嗎?

相關問題核電站的原理就是燒水嗎?


謝邀。

不論什麼堆,發電模式基本還是以燒開水的為主。當然這種能量轉換模式確實損耗大效率低,因此比較可行的提高能效的一種方案是不要轉換成電能,也可以考慮直接的熱能,動能等等。對應的例子是供熱堆,磁流體推進器等等。

哦對了想起來,可以不燒開水啊,還可以燒液態金屬,氦氣等等。聚變堆包層也分為液態包層,液氣雙冷等等。


貌似有磁流體發電理論,我不知道這個用在核聚變的可行性有多大。

不過我要提醒你的是,就算找到能夠直接進行熱-電轉換的發電方式,對可控核聚變的效率提升不大。這是因為氘-氚聚變會釋放一個中子,這個中子會帶走80%的動能(核反應大部分能量轉變成動能)。這些中子不僅帶走了大部分能量,還給輻射防護帶來很大的麻煩。


不要光想著直接發電啊。

可以考慮星際航行的發動機。

也可以考慮用核聚變的高能粒子轉化原料/核廢料為核裂變材料。再發電。


比如說,存在某種電磁約束方式,聚變後導致高溫等離子體的定向流動速度增加,然後,產生強大的感應電流... 也就是說,你需要加電去約束的地方,點燃穩定後不僅不要供電,反而能感應出電流來.....

中子問題我們可以考慮 D-D 聚變,只要約束夠給力..... 或者可以考慮把反應區外包裹等離子體中子吸收層...

好吧,現在我們能把它束縛住就已經很逆天了……... 腦洞開起來還是簡單的,做到就難了......


有。

氦-3 和氘的聚變反應產物是質子和氦-4,都是帶電粒子,而且沒有中子,將帶電粒子的動能轉化為電能是很容易的,可以設計一系列收集離子的柵狀電極來實現。

D + ^3He 	o ^4 He + p

不過,地球上沒有氦-3,且製造困難。月球蘊藏許多源自太陽風的氦-3。

以上摘自中科院王龍老師於2012年編寫的《環形等離子體實驗講義》。


鈉冷快堆用鈉做冷卻劑、高溫氣冷堆用氦做冷卻劑。只是因為現在壓水堆最多呀,所以題主對於核能的理解就是『燒水』吧。其實也可以燒鈉或者燒氦氣…

問題來了,為什麼要燒水呢?一迴路的冷卻劑選擇是因為燃料富集度、堆型、結構等等因素考慮的,涉及到的核工知識比較多。二迴路存在的重要原因就是隔離一迴路的輻射,所以二迴路儘可能提高發電效率就可以了。這時候,因為火電十分成熟!所以把火電的發電設備直接拿來套用是最符合工程可實現性的。這也就是為啥我們還在燒水了。

核聚變?可控核聚變能夠實現的時候還要等材料學科大發展啊……


有的,溫差發電就是將熱能直接轉化成電能,不經過動能轉換。

兩段不同材質的導體組成一個閉合電路,兩導體分別處於兩個溫度,會產生電流。塞貝克效應。

幾十年來在衛星上應用廣泛,也有利用核裂變熱量的溫差電池。

一種小功率的發電途徑。

還有一種斯特林發動機,利用空氣的熱脹冷縮原理將熱能轉化成動能,不需要用水作為介質。

只要有熱源,就能產生動力推動發電機,不用燒開水就能發電了。

這兩個都符合題主的要求。


光伏和燃氣輪機


如果說只是不燒「水」的話選擇有很多,比如可以燒液氦液氮鈉鉀合金……etc。

如果說其他方法嘛……裝在飛船上當推進器不錯,向後飛的中子可以省掉一部分工質……

還有就是磁流體發電,把反應堆里高溫的等離子體導出一部分,但問題是這玩意需要等離子體有很高的速度……而我們導出的等離子體速度不高,溫度倒是很高……

所以你得先把等離子體的內能變成動能,學過一點物理化學或者熱力學的應該都知道這個一個熵急劇增大的過程,我估計損失不會小……這麼算下來效率估計也不比燒水好多少。

另一個選擇是溫差發電,用熱電偶效應。然而……這種玩意估計三千度就不能用了,聚變反應堆溫度以億作為單位。

同時還有一個問題,這玩意電流……真的賊小,一般也就不到1安,想用來發電……算了吧。


核能只是提供熱源,再利用熱力循環來提供動能以及電能,常見熱力循環有朗肯循環、布雷頓循環等等。題主說的「燒水」就是以水作為工質的朗肯循環,朗肯循環還可以以有機物作為工質,也就是有機朗肯循環。布雷頓循環也有空氣、氦氣、超臨界二氧化碳等。


別聚變堆了,現在裂變堆的高溫氣冷堆就是用氦氣作為冷卻劑的。聚變和裂變只是一種產生熱能的方式,和用什麼冷卻劑無關。你這個問題應該指的是熱能到電能的轉換方式問題,與聚變無關。


航天器上的原子能電池用的是熱電偶,這效率遠遠不如鍋爐+汽輪機


目前轉換效率最高的應該是衛星的太陽能電池板吧,有>80%好像?


可以用燒開水來做供熱啊,用供熱收取的錢來買電


難道樓主沒有聽說過燃氣輪機嗎???

就是和噴氣式發動機一個原理的東西


隱約記得高中老師說過,等離子體在經過兩個金屬板中間的時候會產生電勢差。核聚變發電是不是用這種方法?


用來做無工質發動機更現實。

強調:並不是真的無工質,只是勉強可以算得上吧。


熱機是把熱能轉化為機械能的裝置,例如汽車發動機等各種通過燒煤燒油燒汽推動輪子轉動或活塞往複的機器。

目前發電機絕大部分是利用機械能發電,無論水利發電風力發電,發電機里有定子轉子。

也就是說現在主要的發電方式是:

熱能→機械能→電能(火力發電)

或者

機械能→電能(水力風力發電)

核能顯然是熱能,樓主問有沒有不經過機械能直接熱能轉換為電能的裝置。當然有,只不過技術上不如傳統經過機械能成熟,上效率成本上不佔優勢,目前綜合考慮還是燒水好。


什麼叫燒水發電。。。一個可控核聚變的妹子悄悄路過


一些航天機器人會帶上一個放射源和熱電組件來維持電力。


燃氣輪機發電,已經用的相當普遍了。

這個不需要用水。


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