求教 关于聚变发电

来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/04/30 23:56:40


现在的核电站发电都是裂变放热产生蒸汽带动轮机做功发电……未来的聚变堆应该是怎样发电的？……
如果也是放热带动汽轮机发电感觉和裂变没有什么本质的区别啊……这样的话聚变的效率能比裂变提高多少？……
求教一下……目前有无效率更高的核能转电能发电模式……托卡马克的那个等离子放电又是什么原理……

现在的核电站发电都是裂变放热产生蒸汽带动轮机做功发电……未来的聚变堆应该是怎样发电的？……
如果也是放热带动汽轮机发电感觉和裂变没有什么本质的区别啊……这样的话聚变的效率能比裂变提高多少？……
求教一下……目前有无效率更高的核能转电能发电模式……托卡马克的那个等离子放电又是什么原理……
肯定是把热导出来带汽轮机发电, 当然有区别, 区别就是烧的燃料不同, 还有烧完产物不同, 裂变产物处理相当麻烦....

普通裂变的铀235资源其实相当有限, 不过如果算上可以用快堆烧铀238的话, 其实也够烧蛮久的了...
聚变能发电一般设想也是推汽轮机转，和裂变电站一样。能量转化效率未必高，其实裂变电站的转化效率也不见得比燃煤电站高，但架不住咱能量多啊。一车煤多少能量，换一车铀235、一车氘化锂呢？

聚变中子辐射---液态包层吸收升温---二回路烧水---汽轮机发电，大致也就这个样子。别的路子当然也可以设想一些，但主线路大致也就这样了。

这个，要不楼主先去百度搜索下再说？
目前，核聚变还没有实现点火呢。等实现点火后，也许会有更简单的发电方法。
这个还真说不准，等可控核聚变实现后，有可能会出现新的发电方式吧。


不知道能不能将等离子体直接引出，用等离子体发电

不知道能不能将等离子体直接引出，用等离子体发电
托卡马克最好的发电方式是磁流体发电。一个旋转的等离子体就是最好的感应电流。而且不受热机卡诺循环的效率限制。可以百分百的转化核能为电能。
去看看《太阳的距离》找找满足感！
playfish 发表于 2014-12-22 11:33
托卡马克最好的发电方式是磁流体发电。一个旋转的等离子体就是最好的感应电流。而且不受热机卡诺循环的效率 ...
那惨了，那反而效率很低。核聚变点火了，放出的能量是以光辐射的形式出去，其次是离子和电子向四面八方的热运动，其中只有很少的一部分再次在磁场约束下形成螺旋轨迹。
sdwgc 发表于 2014-12-22 10:22
不知道能不能将等离子体直接引出，用等离子放电
等离子的电量远低于聚变反应放出的热量，大头不抓反而抓小头？
猎杀m1a2 发表于 2014-12-22 14:09
那惨了，那反而效率很低。核聚变点火了，放出的能量是以光辐射的形式出去，其次是离子和电子向四面八方的 ...
氚氘核聚变的大部分能量由中子带出，当然这个也没法用什么磁流体来利用。这个能量可以用锂包层吸收，这么干有多个好处，可以导出热量、可以屏蔽中子、可以生产氚、另外锂6吸收中子是个释能反应，每次反应放出4.8兆电子伏的能量，正好锦上添花。
miaomiaomiao 发表于 2014-12-22 14:58
氚氘核聚变的大部分能量由中子带出，当然这个也没法用什么磁流体来利用。这个能量可以用锂包层吸收，这么 ...

这个包层里的能量就非得用热力学循环才能高效了。也就是烧锅炉驱动发电机。
用其他的方法还不如热力学循环。
这个包层里的能量就非得用热力学循环才能高效了。也就是烧锅炉驱动发电机。
用其他的方法还不如热力学 ...
有了足够的能源来源，转化效率就是浮云。
猎杀m1a2 发表于 2014-12-22 15:00
这个包层里的能量就非得用热力学循环才能高效了。也就是烧锅炉驱动发电机。
用其他的方法还不如热力学 ...
一般也就是烧锅炉了。不过我个人感觉还可能有一点可以利用，锂的沸点是1320度，如果能能将熔融锂包层的温度加热到1千多度，这样可以用氦气作二回路冷却气体，直接推汽轮机，这相当高温气冷堆用。或者利用高温和热化学反应制氢，这样回避热机能量损耗，直接产生2次能源。

不过，容纳上千度的活泼金属，一边是真空一边贴着极低温，这个难度系数恐怕有点高了。
miaomiaomiao 发表于 2014-12-22 15:34
一般也就是烧锅炉了。不过我个人感觉还可能有一点可以利用，锂的沸点是1320度，如果能能将熔融锂包层的温 ...
热化学反应制氢，然后燃烧氢，还是要用热机。怎么都绕不开热机这个坎。
miaomiaomiao 发表于 2014-12-22 15:34
一般也就是烧锅炉了。不过我个人感觉还可能有一点可以利用，锂的沸点是1320度，如果能能将熔融锂包层的温 ...
可行的工程解决方法是包层和线圈的极低温之间加几层真空的保温层，最里面的保温层贴一层绝缘、无顺磁性的反光材质。嗯，就是超大号热水瓶。
猎杀m1a2 发表于 2014-12-22 14:09
那惨了，那反而效率很低。核聚变点火了，放出的能量是以光辐射的形式出去，其次是离子和电子向四面八方的 ...
目前主要研究的D-T聚变，产生的主要能量是中子（14MeV）和α粒子（3.5MeV）携带的，主要利用的是α粒子的能量，中子太不听话了。
热量引出是目前的大难点之一，在马克上主要是搞偏滤器的那帮人考虑的
Tokamak.Y 发表于 2014-12-22 15:53
目前主要研究的D-T聚变，产生的主要能量是中子（14MeV）和α粒子（3.5MeV）携带的，主要利用的是α粒子的 ...
直接取名托卡马克。
看来你对于其的了解会比我深很多


我的观点是，在解决等离子体持续稳定进行聚变燃烧前，其他问题都还是次要的。
而一旦ITER证实了托卡马克堆可以做到持续稳定的进行聚变燃烧，那个重视和经费肯定是雪花般来了，届时还需担心缺人才缺资源来解决么。

猎杀m1a2 发表于 2014-12-22 15:41
热化学反应制氢，然后燃烧氢，还是要用热机。怎么都绕不开热机这个坎。


不可以给燃料电池用么？这个效率比热机高。

氢（还有合成烃）有其专有用途（比如飞机），不光是为了总效高。所以考虑的是其生产过程的能量利用效率。
猎杀m1a2 发表于 2014-12-22 15:41
热化学反应制氢，然后燃烧氢，还是要用热机。怎么都绕不开热机这个坎。


不可以给燃料电池用么？这个效率比热机高。

氢（还有合成烃）有其专有用途（比如飞机），不光是为了总效高。所以考虑的是其生产过程的能量利用效率。
sdwgc 发表于 2014-12-22 10:22
不知道能不能将等离子体直接引出，用等离子放电
引出——这个，目前考虑的方案确实是将一部分等离子体引至偏滤器靶板来实现热输出
等离子体放电——概念理解有错，我们常说的等离子体放电是指将中性气体击穿电离为等离子体，
放电≠聚变，放电≠释放出电能
猎杀m1a2 发表于 2014-12-22 15:57
直接取名托卡马克。
看来你对于其的了解会比我深很多
不错，约束（湍流、输运）是我们目前研究的最重点的内容，也是当前聚变等体最热门的内容
现在就是还不够重视，国内稍好，但还是吃不饱
但也没办法，谁让到现在还有这么多问题搞不定呢
Tokamak.Y 发表于 2014-12-22 16:17
不错，约束（湍流、输运）是我们目前研究的最重点的内容，也是当前聚变等体最热门的内容
现在就是还不够 ...
其实我觉得不重视也不能悲观，这也是一种科学严谨的态度。

科学研究需要长期稳健的投资，而非洪水猛兽般的给经费然后要求短期内出成果。
现在的基础科学研究不比60年前了，现在就是踏实实验，发现问题，集思广益，慢慢解决问题的时期。急不得，情愿慢慢来，靠人多创意多把基础打牢，也不愿一下子猛塞大笔钱要求短期内一定出成果。
miaomiaomiao 发表于 2014-12-22 16:08
不可以给燃料电池用么？这个效率比热机高。

氢（还有合成烃）有其专有用途（比如飞机），不光是为了 ...
也是个好思路
引出——这个，目前考虑的方案确实是将一部分等离子体引至偏滤器靶板来实现热输出
等离子体放电——概念 ...
怨我打字不仔细了，是发电不是放电
猎杀m1a2 发表于 2014-12-22 16:23
其实我觉得不重视也不能悲观，这也是一种科学严谨的态度。

科学研究需要长期稳健的投资，而非洪水猛兽 ...
这里面有个矛盾
科研人员待遇问题，大部分科研人员的待遇都只能算中下水平，顶级的专家也不过一个外面公司中层管理人员的收入，甚至还不如。这样子大批的在校学生在选择方向时更愿意学习毕业后收入更高的方向，比如金融、计算机等。

很多科研领域也有这个问题，当然，不包括挪用经费，各种公款消费那些人。

然而若现在就大幅增加经费投入，进入这一领域的人也多了，日后若是搞不下去，损失又太大

那么目前的情况是不是处在解决这个矛盾的平衡点上呢，我觉得不是

所以，只能自我安慰是前人栽树后人乘凉了
sdwgc 发表于 2014-12-22 16:45
怨我打字不仔细了，是发电不是放电
等离子体温度一低下去就恢复为中性分子/原子了，直接发电怕是不行，至少目前看来是不行
等离子体温度一低下去就恢复为中性分子/原子了，直接发电怕是不行，至少目前看来是不行
不是这方面的专业人员，只是设想了一下。既然核聚变会产生超高温的等离子体，利用磁约束的话不知道能不能在某处设置一个缺口，缺口后加一个磁流体发电机，对于温度是过高还是过低真没考虑了
sdwgc 发表于 2014-12-22 16:59
不是这方面的专业人员，只是设想了一下。既然核聚变会产生超高温的等离子体，利用磁约束的话不知道能不能 ...
http://www.ipp.cas.cn/kxcb/hjbzs/201310/t20131030_131386.html
偏滤器就相当于你设想的“口子”
但是直接用磁流体发电机应该不行，因为在托卡马克内，粒子沿磁力线运动，但既有向前运动，也有向后运动（前、后的说法不准确），而磁流体发电机中的离子/电子流应该是同一个方向
猎杀m1a2 发表于 2014-12-22 15:41
热化学反应制氢，然后燃烧氢，还是要用热机。怎么都绕不开热机这个坎。
氢可以用于燃料电池，这倒是绕开了卡诺循环。。
http://www.ipp.cas.cn/kxcb/hjbzs/201310/t20131030_131386.html
偏滤器就相当于你设想的“口子”
但 ...
原来忽略了最主要的问题。。一直以为约束装置内的等离子体是统一方向的，无序环绕的话感觉利用磁流体发电基本走不通了
Tokamak.Y 发表于 2014-12-22 16:48
这里面有个矛盾
科研人员待遇问题，大部分科研人员的待遇都只能算中下水平，顶级的专家也不过一个外面公 ...
这是中国特色，科研和企业是分离的
Tokamak.Y 发表于 2014-12-22 16:48
这里面有个矛盾
科研人员待遇问题，大部分科研人员的待遇都只能算中下水平，顶级的专家也不过一个外面公 ...
其实在欧美国家，科研人员也不能和效益好的企业的高管比收入。
这一点大概也不必过于感叹。私营企业的老板就是这样，只要他认为你能带来足够的短期利润，他不介意开高薪，乃至分股份。
猎杀m1a2 发表于 2014-12-22 19:17
其实在欧美国家，科研人员也不能和效益好的企业的高管比收入。
这一点大概也不必过于感叹。私营企业的老 ...
但是在欧美，科研人员，包括大学副教授以上级别的的，基本都是中产以上，国内还是不行
除了收入，社会地位更是不行
Tokamak.Y 发表于 2014-12-22 19:45
但是在欧美，科研人员，包括大学副教授以上级别的的，基本都是中产以上，国内还是不行
除了收入，社会地 ...
现在大学副教授以上级别的已经是中产阶级以上，有车有房，能出国旅游，除不能跟国外比，在国内算是高薪阶层。
Tokamak.Y 发表于 2014-12-22 19:45
但是在欧美，科研人员，包括大学副教授以上级别的的，基本都是中产以上，国内还是不行
除了收入，社会地 ...
我有个亲戚是等离子所的，在ITER也有交流
待遇还可以吧，当然是相对于国家拨款的人员的工资。
不过在中国普遍科研人员的社会地位不受尊崇倒是令人担忧的现象
猎杀m1a2 发表于 2014-12-22 20:53
我有个亲戚是等离子所的，在ITER也有交流
待遇还可以吧，当然是相对于国家拨款的人员的工资。
不过在中 ...
要是能去ITER工作个一年两年的，倒是能攒不少钱
几年前等体所还分房子，现在也没了
Tokamak.Y 发表于 2014-12-22 21:02
要是能去ITER工作个一年两年的，倒是能攒不少钱
几年前等体所还分房子，现在也没了
我那个亲戚去的时候已经没这好事了。
不过即使科研单位待遇好，这种分房子的事在当今也是陋习了，也没法继续的。
所以兔子才要跑去月面采矿啊。氦3是两个质子加一个中子，和氘融合后，产物是一个质子和一个α粒子（氦4原子核）。
playfish 发表于 2014-12-22 11:33
托卡马克最好的发电方式是磁流体发电。一个旋转的等离子体就是最好的感应电流。而且不受热机卡诺循环的效率 ...
挺有意思的想法～具体怎么实现？先把聚变产生的热能转变为等离子体的动能然后再磁流体发电？
猎杀m1a2 发表于 2014-12-22 15:41
热化学反应制氢，然后燃烧氢，还是要用热机。怎么都绕不开热机这个坎。
如果制了氢就可以直接用质子膜交换发电了aka燃料电池～
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