如果核聚变研究成功,电费会多少钱一度?几分

如果核聚变研究成功,电费会多少钱一度?几分钱还是不要钱了?

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核聚变的成功和石油耗尽一样,永远都有五十年,从上世纪五十年代核聚变的鼻祖托卡马克装置开始到现在为止,已经过去了将近七十年,但聚集了全世界顶尖科学家的ITER仍然还未能商业化运行,似乎还需要在下一个五十年出现!


为什么核聚变那么难实现?


其实核聚变实现并不难,很多朋友肯定就会说太阳不就是核聚变么,当然,您的科学课满分了!但即使不在太阳上,核聚变实现依然不难!因为用的是氚氘,而不是太阳的氕氕聚变!


根据元素的结合能,氚氘是氢元素同位素中聚变最容易的哦,而氕氕聚变则最难,因为一个质子会先洗手能量转换为中子,然后变成氘再和原先的氕结合形成氦三,太阳上正在发生的就是这个过程!那为什么太阳不烧最简单的氚氘呢?其实太阳在13个木星质量大小时已经将氘氚耗尽了,所以现在它只能烧比较难烧的氕氕,将氕氕转换成氘再继续燃烧!


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太阳核心的质子链反应


但ITER核聚变项目肯定不会去选那么困难的氕氕,而是比较容易的氘氚,不过即使如此,氘氚聚变对于人类来说仍然非常困难!因为要实现氘氚聚变并不难,但实现自持持续运行非常困难!原因聚变中的高温等离子体非常难控制,为此在托卡马克这个大变压器中通过的电流极高,等离子体电流高达千万安培,扭曲模、磁岛以及磁面撕裂等问题非常严重!


托卡马克大变压器示意图


另一个则是第一壁消耗问题,因为氘氚聚变会产生多余的中子,尽管可以轰击锂6生产氚,但仍然有大量的中子会被内壁吸收,造成材料嬗变,所以用不了多久昂贵的第一壁就得更换。


惯性约束核聚变则存在点火与持续燃烧问题,因为燃料球的初始内爆对称性需要的精度极高,所以无论哪个方案总是有跨不过去的坎,而且未来解决的成本极高!


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假如核聚变实现了,你能想到那些用途?/


当然以下属于假设,我们不管核聚变有多难,道路有多坎坷,终于实现了核聚变,但各位不要高兴的太早,因为你设想中的核聚变后用电免费这种事情不存在的!纳尼?不是每升海水中的聚变燃料都相当于300升汽油么?居然还有人想收朕的钱?


聚变的电成本真的很低吗?


其实这很容易理解,因为氘氚聚变需要两种气体,一种是氢同位素氘,另一种则是氚,前者在自然界中的含量大约为0.02%,尽管含量很少,但对于氚来说氘几乎就是白菜了,某宝的价格是25毫升/145元,一千克/5800元,目测量大是可以优惠的!但氚的售价可高了,一千克大约三千万美元,我们来计算下,氚氘混合一千克大约能产生多少能量,这些能量转换出电能又价值几何!


氚氘聚变示意图


氘氚聚变的质量比是2:3,一千克中手机版棋牌牛牛游戏大约氚氘混合物价值大约是1800万美元,其实就是氚的成本啦,氘的成本在氚面前差不多就忽略了!那么能产生多大的能量呢?


质子质量是938MeV/c2


氚氘聚变反应方程式为:3H+2H=4He+n反应放能17.59MeV


也就是质量亏损了17.59MeV


那么质量亏损的比例大概是:0.375%


那么一千克氚氘混合物完全核聚变后的能量为:337081100084874675.6J的能量


按一度电为:3600000J计算


那么100%转换出来的电能大约为:93633638912.465度


事实上联合循环的的蒸汽轮机热效率最高也就47%,因此这些电能大约只有44007810288.86度。


按当前2019年广西二级水电站上网价0.32元计算,价值:14082499292.43元。


约合:2040646180.6美元


大约是:20亿美元


果然不少,当然这实在有些理想化,反应100%发生,但事实能达到上1-5%就谢天谢地了,还要维持自身消耗的大量电能,还需要均摊建设费用,还有设备折旧费,还有人工费用,一塌刮子算起来,略有盈余就已经是最伟大的胜利了!


所以我们实现了聚变还不够,还需要低成本实现聚变才可以!


因此在聚变电能仍然高昂的条件之下,各位还想怎么用核聚变的电能?估计就是家里冬天的电热取暖器和夏天的冷空调还是得省着用吧!不过如果是惯性核聚变搞定的话,未来的星际航行可就省事多了,如果各位不太理解的话,就是科幻小说《三体》中的无工质核聚变发动机(其实是有工质的,只是不用带额外的工质而已),直接用聚变产生的高能高速粒子推进飞行器!


希望还是有的,至少未来的恒星际间飞行将成为可能!


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