谢谢你帮我回答了关于核能是否可以直接发电的问题
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时间:2024-08-17 09:12:18
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谢谢你帮我回答了关于核能是否可以直接发电的问题【专家解说】:理论上,你的观点是行得通的,不过能量转化效率绝对不可能高!为什么会这样呢?首先,要解释的一点是裂变,裂变分自发裂变和诱发
【专家解说】:理论上,你的观点是行得通的,不过能量转化效率绝对不可能高!为什么会这样呢?
首先,要解释的一点是裂变,裂变分自发裂变和诱发裂变,核电站所使用的就是诱发裂变,是用中子去轰击核燃料(铀-235或者钚-239),然后燃料原子核裂变并释放能量,量度在200MeV左右,这部分裂变能量大部分被裂变碎片带走,以前也跟你解释了,这里面的碎片大部分是带电的粒子,所以可以通过磁流体发电类似的手段完成发电。而如果你要用光电效应的方式发电,那么就必须利用碎片原子核退激发时发射的γ射线,这部分γ射线的能量占总衰变能的比例并不大,甚至说是很小的一部分。另外,这些射线能量量级至少都在~KeV左右,是不能用于普通的硅光电池的,这个能区的射线,也就是x射线,发生光电效应的几率很小,而且选择的材料必须是中等原子序数的材料,不能用硅。硅的极限频率最多就在近紫外区,所以可见光可以通过硅板发电。
而自发裂变的半衰期都很长,上亿年的比比皆是,换句话说就是其中产生γ射线的强度是很低的,收集很不方便,没有实际利用价值,而且这些自发裂变通常伴随α衰变,与其利用那些不着边际的高能光线发电,倒不如考虑用这些α射线,不过很遗憾,这也几乎没有前景,所以现在核电利用多采用诱发裂变。
可以试着估算一下这其中的转化效率,本来衰变能E=200MeV,而碎片退激发的光子能量却在KeV量级,所以,即便把这些光子能量全部转化为电能,效率η<0.1%的。所以,和一般核电站的33%效率比起来,一目了然,你觉得谁更有经济利用价值呢?!
另外,纠正【KOG09_CN】三点:①不剧烈的裂变,比如自发裂变,很多半衰期都长达亿年,和人类寿命比起来,这些核素几乎可以认为没有自发裂变,换句话说,这裂变一点儿都不剧烈!
②链式核反应的可控确实是控制缓发中子,就是碎片发射出的中子,直接从原子核裂变出的中子是瞬发的,时间几乎就是千万分之一秒,这是不可控的!而且控制中子不是由电脑控制的,或者说电脑只是操作平台,而非实质!实质上是控制棒和可燃毒物在实现这一操作的,核电站通过添加可燃毒物或控制一回路硼酸水浓度来调节反应性,通过控制棒的上升与下降也可以达到控制反应堆的目的,控制棒最好的材料是金属铪,不过目前一般用银-铟-镉合金来制作控制棒,寿命期限约为15年,也就是15年控制棒一般就报废了,当然,这和反应堆中中子通量有关,通量越大,控制棒寿期越短,反应堆里有专门监测中子通量的通道(仪器)。
③聚变并不只是使用在氢弹上,现在除了研究热核聚变之外,也有常温(冷)核聚变的研究,只不过实验重复性不好。另外,也有热核聚变的托克马克装置,只是目前还达不到劳森判据的要求,也就是说目前的聚变装置输入能量大于输出能量,所以没有商用而已。其实发电已经可以了的,只不过是亏本生意而已。
至于【O_D_P】的错误,相信你已经很清楚了,核裂变产生的能量以及能量转化方式,上次我就和你说了,你应该比较了解了的……
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