聽(tīng)到徐川的話語(yǔ),辦公室中的其他三人都看了過(guò)來(lái)。
燒開(kāi)水的效率,在眾多的發(fā)電方式中的確不是最高的。
比如超臨界二氧化碳循環(huán)技術(shù)、熱容大的金屬,其實(shí)也都可以用于發(fā)電,且效率比燒開(kāi)水更高。
但相對(duì)比來(lái)說(shuō),那些技術(shù)都有著自己的缺點(diǎn),如超臨界二氧化碳循環(huán)技術(shù)未成熟、熱容大的金屬液化溫度過(guò)高等等。
而水就不同了,熱容比大,容易獲得,無(wú)毒,運(yùn)行溫度和壓力都很適合,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,密度適中等各種優(yōu)點(diǎn)集于一身,幾乎沒(méi)法找到能替代它的產(chǎn)品。
總體來(lái)說(shuō),當(dāng)前人類利用能源的性價(jià)比最高的方式是靠熱能轉(zhuǎn)換(做功,燒開(kāi)水)毫無(wú)問(wèn)題。
注意到三人的目光,徐川笑了笑,道:“其實(shí)不用我說(shuō),你們心里都是有答案的。”
侯承平院士笑了笑,開(kāi)口道:“的確有考慮過(guò),理論上來(lái)說(shuō),那種發(fā)電方式應(yīng)該很適合可控核聚變。”
“不過(guò)目前來(lái)說(shuō),相對(duì)比成熟的熱機(jī),它因?yàn)橹巴顺鲞^(guò)大眾主流視野的原因,技術(shù)上落后了不少?!?
在座的都是院士,也都是核能領(lǐng)域的頂級(jí)專家。對(duì)于徐川話語(yǔ)中未表達(dá)出來(lái)的技術(shù),三人自然都知道。
事實(shí)上,在今天交流之前,候承平就和王勇年討論交流過(guò)這方面的東西了。
目前來(lái)說(shuō),拋開(kāi)太陽(yáng)能發(fā)電外,可以說(shuō)所有的有規(guī)模的發(fā)電方式,基本都是通過(guò)各種方式將不同的能源轉(zhuǎn)變成動(dòng)能,然后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電的。
而拋開(kāi)這條路線外,人類在發(fā)電領(lǐng)域到底還有沒(méi)有點(diǎn)亮其他的發(fā)電方式呢?
答案是有的。
早在十九世紀(jì),在法拉第提出磁流體力學(xué)后,磁流體發(fā)電理論就順勢(shì)被提了出來(lái)。
而且磁流體發(fā)電理論不僅提出的早,實(shí)際上,它應(yīng)用的也相當(dāng)早。
在1959年的時(shí)候,米國(guó)就研制成功了11.5千瓦磁流體發(fā)電的試驗(yàn)裝置。
隨后的60年代中期,米國(guó)將它應(yīng)用在軍事上,建成了作為激光武器脈沖電源和風(fēng)洞試驗(yàn)電源用的磁流體發(fā)電裝置。
包括已經(jīng)解體了的紅蘇與小島國(guó),都曾把磁流體發(fā)電列入國(guó)家重點(diǎn)能源攻關(guān)項(xiàng)目,并取得了引人注目的成果。
1971年的時(shí)候,紅蘇建造了一座磁流體——蒸汽聯(lián)合循環(huán)試驗(yàn)電站,裝機(jī)容量為7.5萬(wàn)千瓦,其中磁流體電機(jī)容量為2.5萬(wàn)千瓦。
而后續(xù),世界上第一座50萬(wàn)千瓦的磁流體和蒸汽聯(lián)合電站也在紅蘇建立起來(lái)。
這座電站使用的燃料是天然氣,它既可供電,又能供熱,與一般的火力發(fā)電站相比,它可節(jié)省百分之二十以上的燃料。
盡管如此,但磁流體發(fā)電機(jī)卻并沒(méi)有在全世界范圍內(nèi)流行起來(lái)。
目前磁流體發(fā)電廠只有少數(shù)的一些國(guó)家有建造。
這是因?yàn)榇帕黧w發(fā)電的條件,相對(duì)比傳統(tǒng)火力發(fā)電來(lái)說(shuō)過(guò)于苛刻了。
所謂的磁流體發(fā)電技術(shù),指的是用燃料(石油、天然氣、燃煤、核能等)直接加熱成易于電離的氣體,使之在超過(guò)兩千攝氏度甚至是三千攝氏度的高溫下電離成等離子體。
然后這些等離子體在磁場(chǎng)中高速流動(dòng)時(shí),會(huì)切割磁力線,從而進(jìn)一步產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
這種技術(shù)是將熱能直接轉(zhuǎn)換成電流,無(wú)需經(jīng)過(guò)機(jī)械轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié),所以稱之為直接發(fā)電,也叫做等離子體發(fā)電技術(shù)。
目前各國(guó)使用的磁流體發(fā)電技術(shù),主流是燒煤和燒燃?xì)?,要求的溫度很高,需要達(dá)到3000℃左右。
這種溫度,要通過(guò)煤或者燃?xì)膺_(dá)到,難度相當(dāng)高。
因?yàn)榧夹g(shù)方面的原因,再加上經(jīng)濟(jì)效益一般,比不過(guò)技術(shù)進(jìn)步的傳統(tǒng)火力發(fā)電,所以逐漸退出了大眾的視野。
不過(guò)磁流體技術(shù),倒是一直都屬于各國(guó)研究的熱門(mén)重點(diǎn)。
原因很簡(jiǎn)單,磁流體技術(shù)能應(yīng)用在軍事、航天、航空、可控核聚變等等領(lǐng)域。
聽(tīng)侯承平院士說(shuō)磁流體發(fā)電技術(shù)的缺點(diǎn),徐川笑著點(diǎn)了點(diǎn)頭,道:“的確,不可否認(rèn)的是,磁流體發(fā)電技術(shù)一度退出過(guò)主流發(fā)電技術(shù)?!?
“但同樣不可否認(rèn)的是,在一開(kāi)始,它其實(shí)就不是為傳統(tǒng)的化石燃料燃燒發(fā)電準(zhǔn)備的?!?
“哪怕是核裂變,其實(shí)也無(wú)法適應(yīng)于磁流體發(fā)電技術(shù)?!?
“因?yàn)樗鼘?duì)于發(fā)電的溫度過(guò)于苛刻?!?
“三千度以上的高溫,并離子化燃料形成等離子體,這對(duì)于絕大部分的熱機(jī)來(lái)說(shuō),幾乎不可能或者說(shuō)很難很難做到這點(diǎn)?!?
“然而對(duì)于可控核聚變來(lái)說(shuō),這卻是相當(dāng)容易的?!?
“無(wú)論是從偏濾器導(dǎo)出來(lái)的氦灰,還是我們從第一壁引導(dǎo)出來(lái)的熱量,溫度達(dá)到三千度以上輕而易舉?!?
“從根本上來(lái)說(shuō),磁流體發(fā)電這種技術(shù)從一開(kāi)始提出來(lái),就是和可控核聚變互相配套的?!?
對(duì)面,侯承平贊同的點(diǎn)了點(diǎn)頭,道:“的確,如果要用其他的燃料將溫度加熱到三千度以上,是一件很困難的事情。而可控核聚變天然在這方面有優(yōu)勢(shì)?!?
徐川笑了笑,接著道:“除去磁流體發(fā)電外,我們還可以在尾部配有‘超超臨界熱機(jī)發(fā)電機(jī)’和‘超臨界熱機(jī)發(fā)電機(jī)’?!?
說(shuō)著,他起身從辦公室的角落中拖出來(lái)一面黑板。
從粉筆盒上取出一支白色的粉筆后,他在黑板上描繪了起來(lái)。
從示范堆出發(fā),到將熱能引導(dǎo)出來(lái),沿著管道先通過(guò)磁流體發(fā)電技術(shù),而后再繼續(xù)衍生往后,穿過(guò)‘超超臨界熱機(jī)發(fā)電機(jī)’和‘超臨界熱機(jī)發(fā)電機(jī)’地帶,畫(huà)出了一條類似于生產(chǎn)流水線,或者說(shuō)北方的地?zé)峁艿酪话愕慕Y(jié)構(gòu)。
辦公室中,侯承平三人均起身走到了他身后,望向了黑板上的結(jié)構(gòu)圖。
雖然結(jié)構(gòu)圖相當(dāng)簡(jiǎn)陋,而且并不怎么規(guī)范,但這幅結(jié)構(gòu)圖卻很清晰的表達(dá)出來(lái)了里面的意思。
看著徐川畫(huà)出來(lái)的結(jié)構(gòu)圖,候承平院士笑著贊道:“有意思,看來(lái)徐院士你早就想好了如何利用可控核聚變來(lái)發(fā)電了?!?
磁流體發(fā)電技術(shù)和熱機(jī)技術(shù)組合起來(lái),完美的利用從可控核聚變中引導(dǎo)出來(lái)的熱量,是他和王勇年院士早就考慮過(guò)的。
畢竟對(duì)于可控核聚變反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱量來(lái)說(shuō),哪怕是磁流體發(fā)電機(jī)組也沒(méi)法做到一次性消耗光所有的熱能。
這種情況下,在磁流體發(fā)電機(jī)組后面再部署常規(guī)熱機(jī),繼續(xù)利用參與熱能是可以做到的。
一旁,王勇年院士沒(méi)有說(shuō)話,他看著黑板上的草圖眼神中帶著興趣陷入了思索。
在黑板上的草圖上,他看到了一點(diǎn)新東西,比他原本和候承平商議構(gòu)思中的組合型發(fā)電機(jī)組更加先進(jìn)。
所謂的‘超超臨界熱機(jī)發(fā)電機(jī)’和‘超臨界熱機(jī)發(fā)電機(jī)’,指的是鍋爐內(nèi)工質(zhì)的參數(shù)達(dá)到或超過(guò)臨界壓力以上的機(jī)組。
一般來(lái)說(shuō),發(fā)電鍋爐內(nèi)的工質(zhì)都是水,水的臨界壓力是22.129MPa,臨界溫度是374.15℃。
在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,水從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的沸點(diǎn)是100℃,想要提高水蒸氣溫度,就要增大壓強(qiáng)以提高沸點(diǎn)溫度。
而在22.115兆帕壓強(qiáng)、374.15℃溫度下,水蒸氣密度與液態(tài)水一樣,到達(dá)臨界狀態(tài);當(dāng)溫度和壓強(qiáng)都超過(guò)了臨界值,水會(huì)處于超臨界狀態(tài)。
用超臨界狀態(tài)的水蒸氣來(lái)發(fā)電,叫做超臨界發(fā)電技術(shù),而超超臨界發(fā)電則是比超臨界發(fā)電技術(shù)更高的階段。
目前,超超臨界與超臨界的劃分沒(méi)有國(guó)際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。
不過(guò)在國(guó)家的“863計(jì)劃”項(xiàng)目“超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)”中,將超超臨界參數(shù)設(shè)置為壓強(qiáng)≥25兆帕,溫度≥580℃。
看著黑板上的結(jié)構(gòu)圖,王勇年目光爍爍看向徐川,開(kāi)口道:“利用磁流體機(jī)組的殘留熱度,先對(duì)超超臨界機(jī)組供熱;然后通過(guò)循環(huán)輔熱管道和技術(shù),進(jìn)一步將余熱拉升,然后來(lái)給超臨界機(jī)組供熱?!?
“如果需要,后面還可以再添加亞臨界熱機(jī)?!?
“通過(guò)這種方式,從而達(dá)到近乎完美利用可控核聚變熱能的地步,這套方案簡(jiǎn)直完美,比我們之前構(gòu)思的組合機(jī)組要優(yōu)秀多了!”
“沒(méi)想到徐院士在傳統(tǒng)的熱機(jī)技術(shù)上也有著這么深的研究。”
在這一刻,他對(duì)于眼前這位年輕人是真的欽佩嘆服。
以他常年沉浸在核裂變發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn),在有了結(jié)構(gòu)圖的點(diǎn)明后,自然很快就摸清楚了對(duì)應(yīng)的核心。
但對(duì)于他來(lái)說(shuō),熱機(jī)發(fā)電技術(shù)可謂是最熟悉的領(lǐng)域之一了。
然而在自己最熟悉的領(lǐng)域,卻被人輕而易舉的就超過(guò)了,做出了更優(yōu)秀更完美的方案,怎么能不信服?
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