可控核聚變實現後,人類要是大肆使用,會造成嚴重熱汙染嗎?

時間 2021-05-11 15:02:17

1樓:格物致知

沒仔細想過這個問題,或許可以這麼考慮。這個問題在熱積累有兩方面因素互相制約:產熱及溫室效應、發展速度。

聚變發電產熱,常規能源溫室效應加產熱。假設人類都是燒開水發電,簡單來講是熱機效率不變,單位產電的產熱都一樣。溫室效應,簡單假設溫室效應對地球對太空熱輻射的影響是線性的。

首先考慮簡化情況:假定人類能源需求不變,以某個速率,用聚變代替石化能源,其中,假設裂變能在對地球氣候的影響上近似於聚變能,因此忽略不同核能利用方式的區別,考慮清潔能源容量有限,假定清潔能源總量不變。假定僅有火星可以實現宜居生態圈指數擴張,並避免人類在地球上滅亡。

且有人類生存每年需要定額能源,人類建立自持火星殖民地需要定額能源(可能非常大),殖民地建成前每年需要定額能源。到達殖民地建成,人類初步拜託滅亡危機時,地球上熱積累到什麼程度,這應該是一道中學生應用題(如果採用最簡單模型的話)。

再考慮題主所問問題:現在取消人類能源需求不變,用聚變代替石化能源的假設,改為兩種能源總量是隨時間隨便變化的(如果需要的話,我們認為聚變單增,石化單減,他們的總量單增),那麼我們的問題是:對於每個不同形狀的聚變能源、石化能源隨時間變化的函式,他們使人類到達火星殖民地自持,初步避免滅絕時,對地球大氣的影響。

這個可能要點大學知識,比如微分方程,傅利葉變換之類的,可以考慮用matlab或者mathmatica做模擬。

2樓:加州油管

不會的,因為人類總體能源需求是不會改變的。你不用核能,就需要用其它能源。

另外,熱汙染是怎麼回事?核聚變放出熱量燒開水,有多少熱?全球變暖並不是因為燒熱水燒的多,而是二氧化碳等氣體排放多導致大氣結構的變化。

正常情況下,地球有多少熱是宇宙散發不出去的?????

3樓:SCT

你說的這個問題並不存在。可控核聚變就算人類真的大肆使用,功率也很難達到太陽向地球輻射的功率。這是「量」的問題。

這就像你拿了個巴掌大的水龍頭,大肆往太平洋裡放自來水,也不會造成海水滲透壓嚴重下降。

4樓:魚戀上貓

不會的,核聚變與核裂變不一樣,核聚變沒有放射性廢料產生,它不用鈾,鈾具有放射性,會造成汙染,而核聚變的原料是氫的同位素氘和氚,整個過程也是很緊湊的,溫度也要達到上億度,核反應才能進行,哪乙個條件沒有滿足,它都不能持續執行下去,所以核聚變是很安全的,而且整個過程中也沒有放射性元素產生,非常的環保高效,所以可控核聚變也是最理想的能源

5樓:Kiyt

好問題,早些時候,我也在擔心這個問題。後來系統學習了能源之後,我發現這種擔心多餘的。

地球表示:這群類人猿又在杞人憂天。

我們考慮下,太陽每天向地球輻射巨量的太陽能,根據我之前的計算,乙個塔里木盆地的面積的矽基板就可以滿足整個中國的能源消耗。

地球在漫長的幾十億年的壽命裡面,接收太陽能為河流,大氣運動天氣變化提供能源。這些熱量的一部分成為了生物質能(幾乎可以忽略不計),而其他的則轉化為熱量輻射出去了。

現在假設,我們的聚變效率是百分之1,那麼整個中國如果想用核聚變來實現能源供給,以2023年的能源消耗,折算下來是48.6億噸標準煤,一公斤的標準煤相當於29307.6千焦的能量。

題主可以大致算下,2023年中國能源消耗總量是多少,把這個資料再乘以100,就是聚變放出的熱量了。(事實上這些化石能源大部分都用來驅動熱機發電了,真正的能源需求,可能連48.6億噸標準煤都不到)

然後我們再來計算下,地球一年要接收多少太陽能? 可以直接查到,你也可以自己估算下。我這裡面有張上課的ppt,直接發下。(用手機打的,見諒,偷個懶,就不算結果了)

算完你會發現,人類……能發出的熱量真的是少得可憐,或許地球並不能感覺到。

如果到了某一天,每個人都自帶了乙個聚變反應堆,那麼發出熱呢?我認為還是不用擔心的(比起地球平時接受的熱量相比依舊很少……)。首先根據熱力學第0定律,熱是可以傳遞的。

我們的地球會向宇宙輻射傳遞熱量,並達到乙個新的平衡,但是如果這個新的平衡溫度很高,那麼以當時的手段,我們完全有能力,通過聚變反應,讓地球溫度降下來(把地球作為孤立系,搞個地球空調就行了,並不是很困難)。

目前來看,政治正確的看法是,溫室氣體排放所造成的溫室效應(就是地球接受的太Sunny熱能輻射不出去了),才是溫度公升高的罪魁禍首,而不是我們用了太多能量,畢竟我們用的能量,真的完全不夠看的……

不過我個人更傾向於認為「碳排放」,「溫室效應」 是美國給發展中國家設定的枷鎖,目前實際觀測的資料,並沒有統計學意義上的溫度上公升。(當然資料可以是這樣的,也可以是那樣的,它並不客觀。就看你怎麼去解讀和理解了。

)另外期待有一天聚變可以實現,前幾天剛給本科生們講了一節聚變反應,也有幸目睹見證某個聚變堆從無到有的過程,感觸頗多。有興趣的話,可以@我,回答核聚變的問題。

6樓:王之葵托利

真的是醉了,熱力學第二定律,得到的結果,也是會有熱汙染呀。

當熱力學第二定律用來解決實際問題的時候,我們用的是熵產分析,是「火用」效率等等。

人們對於可控核聚變的利用,目前還是跟核電乙個樣子的,需要借助於一套熱力迴圈裝置,將核聚變的熱能轉化為電能,然後再進行使用。

至少50年內,還會是這樣子的!

而熱力學第二定律,就告訴我們,不可能從單一熱源取熱使之完全轉換為有用的功而不產生其他影響。

可控核聚變提供的就是乙個超高溫的單一熱源,而你要利用他,就必然伴隨著能量的損失。

當你的熱機轉換效率能達到卡諾迴圈時,這是理想情況下的,這是轉換的極限。

此時,你的能源利用效率為這麼高,看起來非常美妙是不是?

高溫非常高,而環境溫度很低,所以效率就趨近於1。

但實際上,由於圖1這一套熱力迴圈裝置中,處處都存在著熱能的損失。

因此核電站的熱效率要比一般火力發電站低的多,大概30%,而一般的火力發電站,能達到40-50%。

關於核電站的熱效率要比一般火力發電站低的多,有空再單獨分析一下。

在30%的熱效率下,未被利用的70%的熱能,就是熱汙染了!!!

什麼是熱汙染?

熱汙染是指現代工業生產和生活中排放的廢熱所造成的環境汙染。[1]

熱汙染是一種能量汙染,是指人類活動危害熱環境的現象。

產生溫室氣體、破壞臭氧層等算;

城市熱島效應、發電廠等人類活動造成的水溫、氣溫公升高,也算。

可控核聚變是否會產生熱汙染?

這主要取決於人類對於可控核聚變的能源利用效率。

除了能被人類利用的,比如轉化為電能等比熱能「品位」更高的能量,其餘的就是廢熱。

如果能源利用效率很低的話,那就會造成嚴重的熱汙染。

核能確實是一種清潔的能源,是因為利用核能發電不會像化石燃料那樣對大氣造成汙染。

但是核能發電的缺點,就是核能發電廠熱效率較低,會排放更多的廢熱到環境中,因此其熱汙染較嚴重。

人類對於可控核聚變的利用,未來也同樣面臨這個問題。以上!

7樓:今夕無此聲

地球一直在變熱好麼,溫室效應了解一下。另外,說起核聚變,太陽是個一直在發生核聚變的地方,但它也沒有一直變熱吧,作為一顆恆星,它的熱量變化應該是處於乙個相對平衡的狀態。

8樓:一顆小螺絲釘

就算我們掌握了可控核聚變,也不會造成嚴重熱汙染。

根據卡爾達舍夫文明等級劃分,可以將銀河系中的文明劃分為三種型別

型別I :該文明是行星能源的主人,這意味著他們可以主宰整個世界能源的總和。

型別II :該文明能夠收集整個恆星系統的能源。

型別III :該文明可以利用銀河系系統的能源而為其所用。

我們到目前為止還沒有突破型別I的階段,如果達到第一類文明,我們將可以隨心所欲地控制天氣變化、河流、土地、海洋甚至地殼內物質的變化與興衰。現階段的人類文明應該還是處於0.7級一類文明。

根據目前的科技水平,主要的可控核聚變主要有三種型別:氘和氚的核聚變,氘和氦-3的核聚變以及氦-3和氦-3的核聚變。

前兩種反應,會產生中子輻射,中子不帶電,穿透力極強,而且會帶走大量的聚變能量,接觸到其他物質後,會製造出各種放射性物質,使得聚變反應很難控制並且相當危險。第三種氦-3和氦-3的反應不會產生中子輻射,所以優先選擇第三種方案。地球上氘、氚以及氦-3的含量非常有限,地球上氦-3的總量只有0.

5噸,而月球上的含量達到了100萬噸,這也是我為什麼我們要積極探索月球的乙個重要原因吧。

就算我們可以控制核聚變,而原材料也相當有限,所以並不會幫助我們快速達到I類文明,也就是說不會富餘大量的能量,也就不存在熱汙染這一說法。太陽的質量是地球的33萬倍,每秒有6.3億噸的氫聚變成氦,聚變反應中的氫主要是氘和氚,所以與其考慮從可控核聚變獲得更多的能量,還不如考慮從太陽獲取能量。

9樓:出汗快樂

第一次工業革命時期造成的汙染問題如工業廢水,廢氣。以蒸汽機作為動力機被廣泛使用為標誌的。使工廠制代替了手工工場,用機器代替了手工勞動,對煤的大量使用,造成了環境汙染。

在第二次工業革命中,隨著石油、電氣、化工、汽車、航空等新興工業部門的出現,從而使整個工業的面貌煥然一新,汽車的出現,促進石油的大規模使用,使大氣中,氮氧化合物,碳氫化合物的濃度增加而產生光化學煙霧等大氣汙染問題。

這些問題對工業革命時期的各國造成了各種不斷的環境問題,隨著世界日益發展,汙染問題逐漸有所解決。

可控核聚變實現後,在大範圍的使用下,汙染問題是不可避免的。

10樓:luogu

我也問過這個問題。

答案是:可以忽略不計。

人類活動需要的能源遠遠遠遠低於太陽輻射的能量,當聚變技術成熟後,意味著碳排放等大幅降低,可以有效降低溫室效應,地球的散熱輻射提高,反而有可能降低全球氣溫。。。

11樓:土豆雷仙人

假如大功率可控核聚變可以實現,首先就是對石油等傳統能源的大規模取代吧。

想象一下,在乙個電能取之不盡的社會中,生產力效率一定會大幅提高的。電機比熱機能量利用率提公升了近三倍,生產效率更是指數級提公升,屆時大工廠的二氧化碳排放量將大大降低,就算全球每人一輛燃油車,人類的碳排放量也將遠遠低於今天的水平,更何況,在電能幾乎免費的社會,有多少人選擇燃油車都是問題。

同時,在能源基本無盡的情況下,建立小型生態圈也不會是很大的問題,人類將擁有對火星等類地行星進行生態改造的能力,再無窮無盡的行星改造運動中,母星的環境只會越來越好。

類似可控核聚變的清潔能源完全普及後,人類社會將會有怎樣的變化以及發展前景?

熊總 先問是不是,再問為什麼吧。首先,可控核聚變不是清潔節能源。現在看來 一。建核電站,提取核燃料,都是高消耗的活動,會比現有的裂變核電站高乙個數量級的消耗,包括材料,原料,燃料,這些都是高炭排放的。二,由於聚變堆的高中子輻射,這個是輻射又比裂變堆高出數倍。實際上,由於中子輻射,會逐漸使得聚變電站的...

如果人類實現可控核聚變,並且將它小型化,那麼人類社會,會有那些躍遷性的變化?

最後一次 首先往共產社會邁進,或往終產者邁進。一次能源革命會帶來什麼?有效持久,價效比好的能源,加上人工智慧生產,大多數人就只有消費者身份了,還是乙個不生產者的消費。人要是閒著,那麼這個世界就變化很大。往科學哲學心理學。也就是知識與應用深度發展。一些哲學問題可能是大多數人的工作。那是最好的時代,也是...

如果人類能夠實現可控核聚變的話是否意味著實現了卡爾達舍夫文明II的程度了?

趙泠 不。差了很多個數量級。文明等級看的不是工作原理,而是功率。太陽的質量佔了太陽系的99.8 在不拆卸太陽的情況下,人類能在太陽系裡造出的最大規模的可控核聚變裝置的功率都比太陽弱太多了。地球上的 型文明的功率,按照地球的輸入能量計算需要達到1.74E17瓦。卡爾薩根將這個標準設為1E16瓦,並設定...