如果可控核聚變技術實現了,電費真的會非常便宜嗎?想多了

2021-01-15 探索宇宙說

數百年前,人類文明經過5000多年的努力,終於走上了科學發展的道路,開始了工業時代。工業時代帶來全人類的變化是巨大的,讓我們在非常短的時間內就完成了數次飛躍,不僅在各個領域取得了輝煌的成就,而且還讓全人類完成了長久以來的飛天夢想,跨出地球開啟宇宙探索。

在不少人看來,全人類目前的科技實力已經非常不錯了,應該可以在宇宙文明這個大家庭裡,佔據一個比較靠前的位置。可理想是美好的,現實往往非常殘酷,雖然全人類目前還沒有發現任何的外星文明,但是我們也不能自大地認為,人類文明已經是比較高級的宇宙文明。

一九六四年,前蘇聯科學家尼古拉.卡爾達舍夫構想了外星文明的等級,提出了卡爾達舍夫等級猜想,把宇宙文明劃分為三個等級,後來科學家把這三個等級擴大到四個等級。

Kardashev對宇宙文明的等級劃分標準是根據能源的應用情況,通過掌握不同的能量探測技術來劃分文明的等級。這樣的劃分標準是非常科學的,也得到了眾多科學家的支持。

科技時代其實也就是能源時代,全人類科技的發展和進步離不開能源,如果沒有能源,全人類的科技就會停滯不前。而能源技術的不斷進步更新也能夠說明科技實力在不斷進步,雖然全人類走進工業時代已經有數百年,科技也是日新月異,但是我們目前使用的能源仍然還中集中在化學能源。

數百年的工業時代,我們只不過是將化學能源的應用在不斷提高,而這種提高並沒有讓全人類掌握的能源發生質的改變。所以,全人類的文明等級還不到一級,最多只能算0.7級,而是突破一級屏障,成為一級文明,那麼關鍵的技術就是可控核聚變。

核能是高於化學能的更高的一種能源,上個世紀全人類就初步認知到了核能,並且還研製出了毀滅性的可怕武器核武器。可是對於核能的實際應用,我們目前也只是做到了核裂變,這種核能的應用有很大的弊端,雖然能量比化學能要強很多,但是它的輻射等各種危害也很大。

所以核裂變這種核能應用是無法推廣開來大量應用的,而核能真正的高級應用模式是核聚變。宇宙中有無數的恆星,而恆星的內部就是一個可控核聚變反應堆,不斷將氫元素聚變轉化為氦元素等。

核聚變對於原料的需求也非常簡單,那就是氫,這種元素在宇宙佔到了90%以上。而地球是一個海洋的世界,表面水資源佔到了71%,而在太陽系中有水的星球也是非常多的,所以核聚變所需要的原料是取之不盡的。

正是由於核聚變所需要的原料隨處可見,不用擔心沒有原料,所以有不少的朋友認為可控核聚變完成之後,我們日常生活將不再為用電而發愁,那個時候的電費會非常便宜,有人說會降到一度電一毛,也有的說可能會降到幾分錢。

那麼真的會如此嗎?可控核聚類完成之後,電費真的會便宜到一度一毛甚至更低?如果你也是這麼認麼的,那我只能回答你:想多了。沒錯,核聚變用的燃料確實是氫,這是一種無處不在的物質,宇宙主要的物質也是氫,水也是由氫元素和氧元素構成。

可以說從原料的角度來看,可控核聚變一旦完成的確不用擔心哪一天原料不夠用了。因為不管是在地球上還是太空中,最不缺乏的就是氫,那麼事情真的有如此簡單嗎?當然不是,事實上核聚變用的燃料並不是我們常見的氫,而是重氫,也就是也就是氘(重水)。

重水可不是隨處可見的,它在海水中的含量大約是0.015%,要使用這種重氫,首先我們先要從海水中進行提取才行。當然,這個含量看上去非常少,可是地球上的水實在是太多了,宇宙中的水也是非常多,所以總量也是一個天文數字。

就以地球上的水資源來提取重水,滿足核聚變的使用也可以讓全人類使用比較漫長的一段時間。所以,我們不用擔心重水這種核聚變燃料哪一天不夠用了。可即便如此,從普通的海水中要提取核聚變所需要的重水也不是隨便就能做到的,仍然需要一定的設備和技術。

這些設備和技術會增加核聚變的成本,這只是最初級一道程序,而可控核聚變完成之後要轉化為能夠為全人類所用的電,還需要很多道程序,這些程序每一道都需要付出很大的成本。比如要傳輸電就需要利用現代電網,雖然我們目前的電網系統能夠使用一部分,但是有很大一部分是不符合核聚變要求的,需要進行改造升級。

電網系統的改造升級還遠遠不是核聚變發電最大的成本支出,真正大的成本支出還是可控核聚變的研發。我們都知道,核聚變成功點燃,等離子體所需要的溫度是非常高的,達到了5000到一億攝氏度。而這只是最初級的一個溫度,隨著可控核聚變的不斷升級,需要的溫度也會越來越高,達到數億攝氏度。

而如此高的溫度如果約束不了,那是非常危險的,這也是可控核聚變難以實現的一個重要關卡。科學家想到的辦法是通過磁約束,也就是利用強大的磁場來約束內部的高溫環境。而這個強大的磁場是利用超導體難以想像的電流產生的。

所以核聚變反應堆是一個非常龐大的結構,其中的超導電纜是有史以來要求最高,長度最長,工作條件最嚴厲的區域。而要在這樣的環境下完成工作,我們可以想像一下需要的成本得有多高。這是目前無法用數字來衡量的。

由此可見,不管是從重水的提取,電網系統的升級改造,還是可控核聚變完成需要的各種技術難度,這些綜合起來會讓核聚變發電的成本非常高,遠遠高於目前的火力發電,水力發電等。

所以,可控核聚變技術即使完成了,電費也不可能會很快降下來,更不大可能會降到一毛一度甚至是幾分錢一度。即使如此,全人類對於核聚變的渴望也是非常大的,它代表著一種能源瓶頸,關乎著全人類文明等級的提升。

一旦可控核聚變完成了,全人類就打破了化學能源的限制,進入了一個新的能源時代。如果用它來發電,那麼我們在日常生活中的用電就不會因為在冬季用電高峰期而出現斷電停電的情況。只要你捨得花錢,想用多少電都沒有問題。

當然,可控核聚變完成之後,隨著技術的不斷升級,核聚變技術也會越來越強大,從最初的龐然大物變得越來越小。甚至完成核聚變電池,如果核聚變技術達到了這樣的程度,那麼電費大幅下降也是必然的,所以用長眼的目光來看,未來人類的用電費用可能會是日常生活中最低的一個,實現一毛一度甚至是幾分一度也是有可能的。

只不過要完成這一過程是需要一個比較長的時間。以全人類目前的科技發展速度,可控核聚變要完成,可能最少還需要50年,而要完成商用讓我們用上核聚變發的電,可能就是下個世紀的事情了。

相關焦點

  • 如果可控核聚實現,對人類有多大幫助?電費會降低嗎
    從已知的能源來看,我們現在使用的最多的還是石油和煤炭等不可再生資源,但是這些不可再生資源總有消耗完的時候,所以科學家一直都在尋找可替代的能源,其中最好的就是核聚變。 核聚變能夠產生大量的能量,就如同太陽的原理一樣。因此可控核聚變也被稱為人造太陽。可控核聚變不僅不會如同核裂變一樣產生大量的核廢料,而且原料也非常容易獲取。
  • 如果核聚變發電成功了,電費會降低到1毛錢1度嗎?
    如果人類文明要達到第二級,就要求我們可以利用太陽的能源,科學家想出了戴森球,就是一個包圍著整個恆星的結構,可以完全利用太陽的能量。而要達到第三級,則需要人類可以利用整個銀河系的能源。人類如果想要跨越到第一級,最大的阻礙實際上就是:可控核聚變技術。只要實現了這個技術,我們才可以充分利用地球和月球上的能源。
  • 核聚變發電成功後,電費會降低到1毛錢1度嗎?
    人類如果想要跨越到第一級,最大的阻礙實際上就是:可控核聚變技術。只要實現了這個技術,我們才可以充分利用地球和月球上的能源。如今各國也都在搞可控核聚變反應技術,中國在這方面處於領先的地位,已經可以實現放電,但距離用可控核聚變反應技術進行供電後還有很長的路要走。那麼問題來了,如果有朝一日,人類真的實現可控核聚變反應技術,那是不是意味著我們的能源將源源不斷,並讓一度電的價格連一毛錢都不到呢?
  • 如果實現了可控核聚變,人類生活會變成什麼樣?
    目前人類主要的能源是化石能,它帶給了人類社會巨大的進步,但同時也帶來了環境汙染,氣候變暖等問題,化石能源屬於不可再生能源,總有一天會被耗盡。所以世界各國科學家一直在尋找一種更加清潔高效的能源。可控核聚變技術,就是其中最具潛力的一個。所謂可控核聚變,也就類似於現在太陽的燃燒方式。
  • 可控核聚變技術有什麼用?
    相信大家都知道能源對我們人類是非常重要的,如果沒有能源,那我們人類也將無法生存,不過在地球上的能源是越用越少,尤其像石油和天然氣這些不可再生的資源
  • 如果核聚變成功了,一度電一毛錢不到,會產生什麼影響?
    如果核聚變成功了,全世界的電都接近免費了,一度電一毛錢都不到會發生什麼事情呢?我們的世界將會是怎樣的呢?這種美好的願景真的有可能實現嗎? 首先我們需要探討一下人類能夠實現可控核聚變嗎?
  • 每日科普:如果核聚變成功了,一度電一毛錢不到,會產生什麼影響?
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  • 科學最前沿的可控核聚變什麼時候能實現
    為什麼目前還沒有用核聚變來發電呢?氫彈雖然厲害,但因為核聚變反應非常劇烈,所以目前只能夠用來做一些試驗,沒法用來發電,如果想通過核聚變來發電就得解決以下幾個問題:第1個問題——溫度。目前日本等很多國家都經常報導說可控核聚變研究已經取得了重大突破,很快可控核聚變就能夠全面實現了,但其實這些都是標題黨,他們通常只說產生了多少能量,但卻不說花費掉的能量,更是沒有理會能量的轉換效率,而且即便是產生能量真的多於消耗能量也只能維持極其短暫的一瞬間,因此不可實用,而媒體記者不懂科技而且喜歡報喜而不報憂來吸引眼球,做了不少誤人誤己的報導,很多人在一次次受騙後也就對可控核聚變麻木了
  • 人類的可控核聚變時代-如您所想嗎?
    或者我們就來展望下,可控核聚變的時代-真如您所想像的那樣嗎?仿星器示意圖一、您認為的可控核聚變堆就如上圖所示嗎?其實這只是其中最為核心的反應核心而已,還有非常龐大的外圍設備存在,如果要從外觀上直接來區分現在裂變堆和聚變堆可能有比較大的困難,因為可控核聚變發電站和裂變堆一樣會有巨大的冷卻塔......
  • 如果核聚變發電成功,我們的電費會降低到多少!
    可從來沒有人說過核聚變成功電費會降到1毛1度。具體的電費得需要核聚變先成功再說,核聚變設施本身也需要耗費一定能量,並不是無端地就能產生能量,不過確實可能使電費降低。而目前由於人類的發展,對於能源的需求越來越多,所以未來核能的應用可能更廣,第三代及之後的核電安全性更高,而且比較便利;另一方面就是開發新能源,太陽能之類的效率還是低,所以人類瞄準了宇宙最普遍的方式,可控核聚變。這種方式在宇宙中實在是太普遍了,每一顆恆星內部都發生著劇烈的核聚變。
  • 如果核聚變研究成功,電費會是多少錢,未來會不要錢嗎?
    ,那麼他們每一天的用電量就會特別的大,要用的電費也特別多,很多開工廠的人特別煩惱。他們可能也在想要是不收電費就好了,有一些比較專業的人,可能會問如果核聚變研究成功,電費會是多少錢呢,是幾分錢還是不要錢呢?個人認為就算是核聚變研究成功,我國的電費也不會不要錢,因為在研究核聚變的過程中會花費很多的資金,我們要知道核聚變他所需要的是氚氚裂變而不像太陽的氘氚裂變。
  • 中國終於實現了可控核聚變
    核聚變託克馬克裝置特大科技新聞,我國的可控核聚變取得重大突破,咱們的人造小太陽首次實現放電了,我們離接近無線清潔能源,又近了一步,一旦實現可控核聚變發電,我們就可以完全擺脫對石油能源的依賴。關鍵是我們的這個技術的突破速度啊,真的是太快了,記得兩年前啊,咱們才剛剛實現能維持幾百秒的1億度點火實驗,轉眼之間就實現了放電,搞得整個西方科技界真的是有點懵,感覺中國人啊不講武德把發展經濟的速度啊,用在了科學研究上。
  • 如果可控核聚變實現無限能源,戴森球還有存在的意義嗎?
    隨之核能的出現讓人類看到了未來能量滿足的希望,尤其是來自氘核聚變的能量。在核聚變的過程中可以釋放出大量的能量,並且要比核裂變清潔得多,還有核聚變所需的氚在地球的海水中都可以找到,解決了原料問題。眾所周知,核聚變反應所釋放的能量是巨大的,而可控核聚變也被譽為能源領域的「聖杯」。
  • 可控核聚變實現了,會對人類社會產生翻天覆地的影響嗎?
    如果可控核聚變實現了,人類可能會更加謹小慎微地使用能量,因為我們的文明還不足以逃脫地球生態的自然選擇,破壞地球的平衡意味著災難甚至是滅亡。如果能達到卡爾達肖夫指數的2級文明(2級文明能夠利用行星所圍繞的恆星所有的能量),但實際上我們離達到1級文明(1級文明能夠利用行星的所有可用能量)還有幾百年。
  • 如果可控核聚變實現無限能源,還有建設戴森球的必要嗎?
    為了從根本上突破能源問題的束縛瓶頸,世界上一些國家開始在可控核聚變上下功夫,並且已經取得了重大的階段性突破。可控核聚變的原理在自然界中,最容易實現、所需能量輸入也是最低的聚變反應,就是氫的同位素氘與氚的聚變。與核電站發電所運用的核裂變原理不同,核聚變是在超高溫的環境中進行的,不會產生高水平的核輻射,也沒有核廢料的產生,是理想且又高效的清潔能源。
  • 如果人類實現了可控核聚變,在短時間內會有什麼「魔改用法」?
    先來定義一下,怎樣才能算是「實現了可控核聚變」,核聚變不是隨隨便便就可以點燃的,我們需要先向反應爐輸入能量才有可能從中得到輸出的能量,這裡有一個被稱為「Q值」的衡量指標,它指的是輸出能量與輸入能量的比值,我們可以看到,只有在這個「Q值」大於1的情況下,可控核聚變才會實現輸出能量大於輸入能量
  • 新一代「人造太陽」反超美國,中國會不會率先實現可控核聚變?
    這個時候可能大家對「可控核聚變」這個解決人類終極能源的辦法,又開始心心念念了。新聞不是剛剛的報導:中國新一代「人造太陽」中國環流器二號M裝置,在成都建成並實現首次放電了嗎?這是個好消息哈,聽說技術已經反超美國了。我們會不會是最早實現可控核聚變的國家?什麼時候可以實現呢?答案,你看完這篇文章,也許心中就有數了。今天我們就通俗的來聊一聊「什麼是可控核聚變?」
  • 如果人類實現了可控核聚變,還需要建造戴森球嗎?必需要走的路
    可現實的情況卻是,依靠化石能源速度已經很難再提升,原因就是化石能源的能量級別是非常低的,它並不支持速度的進一步提升,更不要說實現質的飛躍。因此,我們的飛船速度想要獲得質的提升,能源是必然要解決的事情。那麼能夠取代化石能源的更強能源會是什麼?相信很多朋友已經想到了,是可控核聚變。核能相信大家都知道,它可以說是人類進入科技時代以來,發現並開始應用的最強大能源。
  • 2億度高溫運行,用之不竭的能量,可控核聚變也許還需要50年?
    如果有一天人類實現可控核聚變,也許電費真的可以不要錢,當核聚變可以小型化,用在宇宙飛船上,那我們就可以非常低成本地前往月球甚至火星遊玩,在別的星球上建立家園。這一天何時到來呢?先來說可控核聚變,1932被提出,1950年開始研究,也就說核聚變的歷史和晶片的電晶體一樣,但是晶片已經有了翻天覆地的改變,但核聚變仍舊沒有摸到門檻。
  • MIT最新研究進展-可控核聚變這是真的要來了?
    作者:佰思科學 |沈東旭 邱亞明我們都知道可控核聚變很重要,如果能邁過這個坎就是人類文明進步的一大步。同時大家也都明白,可控核聚變實現起來很難。就好像譚詠麟永遠25歲一樣,關於可控核聚變有個永遠50年的梗--不管到了什麼時候,你都可以說,可控核聚變還有50年就能實現了。