[其他] 阿空的科學教室之發電篇

[YakumoRan (八雲 藍)]

    即便這裡是不能被常識束縛的幻想鄉，但牽扯到科學就必須面對高聳的科學之壁！



    首先簡介世界上已商業化運作的各發電方式：燃煤、燃油、燃氣、核能、地熱、

風力、水力、燃料電池等等。前三項統稱燃燒石化燃料，再加上第四項的統稱，就是

燒開水！是的，說穿了真的就是燒開水，只是燒法不同。而各種發電方式共同點為推動

發電機組，透過Maxwell電磁方程式產生電流，接著經其他一大堆BOP(*)後變成可以讓

你家的電腦運作並上批踢踢當鄉民的110V交流電。


    先來解決其他非主題的發電方式。風力和水力發電乃至尚未商業化的潮汐洋流發電

實際上是利用自然現象來推動發電機組，其實也只是換個方式利用太陽能。而地熱則是

將冷水打入，利用上來的熱水或水蒸氣推動發電機組。至於燃料電池，依據工作溫度不

同，其燃料也不同；低溫會傾向選擇甲醇氫氣、高溫則傾向天然氣。燃料電池和以上相

異點在於它是直接利用方程式兩端實質參與反應具有位能的電子，沒有經過"推動發電

機組"。太陽能發電也是同樣道理：利用獲得光能的電子。



    再忍耐一下，快進入重點了。



    接著跳回燒開水。用石化燃料燒開水產生電的方式是過去兩百年來的傳統方式，不

過到現在還在使用就是。然而這傳統方式會對環境造成嚴重的污染，於是因為偷懶而進

步的人類想盡辦法尋找減少環境負擔、燃料更便宜更容易取得、能量使用效率更高的發

電方式。在Manhattan Project啟動後，人類於1945年不僅證實了吐舌頭天才愛因斯坦

的公式是正確的，也結束了史上自相殘殺數量最多的一場鬧劇......噢，不，我是說終

於使核(分裂)發電的科幻成為現實。


    核(分裂)發電是利用 2 =\= 1+1 當中的微小質量差經過E=mc^2轉換後來燒開水。

燒開水方式有兩種：PWR(*)及(A)BWR(*)。前者為利用被加熱的、用於抑制連鎖反應兼

冷卻水經過一次熱轉換後，再度被加熱的另一批水/蒸氣來推動發電機組；後者則是直

接利用被加熱的水/蒸氣來推動。



    那所謂的核污染又是怎麼一回事？



    核分裂反應中，除了多出來的中子外，還會產生具有能量的α、β、γ射線。這些

具有穿透力的射線終究會被其他的東西吸收，一旦該東西超量吸收、進而使該東西失常

/功能喪失或是被同化自身也開始放射，我們就稱該東西被核污染。通常我們講被核污

染時，指的就是後者。所以回頭來看，核(分裂)發電使冷卻水大量吸收了輻射線，而這

些水所接觸到的管線、發電機組等，除了可能被腐蝕以外，也可能透過水再吸收輻射線

。所以，覺得更換維修保養很麻煩的人類還是覺得這種燒開水方式不夠好；這和就算永

動機根本違反了熱力學定律，但就是會有人想要把它做出來是一樣的道理。(?)



    接著是重點了、重點：核融合。

    阿空被扒光衣服後的三圍究竟是多少我們現在來看看。



    核融合和核分裂很相近的是，利用1+1<2當中的微小質量差經過E=mc^2轉換後來燒

開水；而BOP就大同小異。但核融合優於核分裂的優點在於，前者不會產生輻射線，換

言之連輻射線具有的能量也可以利用(在某種換算條件下)，亦即能量使用效率更高。

再者，核融合的燃料：氘，是平均每六千個水分子就會存在一個，亦即只要將電廠蓋在

海邊，燃料幾乎取之不竭用之不盡。對環境的負擔幾乎只剩下海水的熱污染；然而，

事實上電廠不可能將用於冷卻冷卻水的海水在吸完廢熱後就直接排放回海中，多半會先

經過冷卻池在那邊放涼以後再進行排放。其他做法很多，諸如提供附近鄉民免費溫水

游泳池、免費暖氣、漁塭養殖或農作物灌溉等等，都是將熱能作有效率的運用。

    核融合的最大經濟效益在於，它幾乎可以直接套用在現行的核(分裂)發電系統上，

進而省下龐大的BOP花費；甚者，若要蓋一座新的核融合發電場，大幅降低圍阻體需求

以及後續的維修保養等優點是個極大的誘因。


    核融合滿足了人類對於理想能量取得的要求：減少環境負擔、燃料更便宜更容易取

得、能量使用效率更高三大要件，於是被稱呼為最乾淨的發電。


    不過理論上，完全的質能互換，亦即能量使用效率100%的方式為正反物質的湮滅

效應(annihilation)。但是要製作一個儲存反物質的容器，不僅是科技水平的問題，也

是邏輯哲學上的問題。



    所以拜託各位，不要再說阿空會污染了。這麼純潔(Pure)的少女會哭的阿!!!





    偽˙專業文後記：

    如果有錯的話煩請專家指正。

    然後本篇唯一和東方有關的就是作者是一隻即將失業的九尾狐。 (′‧ω‧‵)






參考索引:

BOP : Balance of Plant。除了發電本體外的所有設施之統稱。
PWR : Pressurized Water Reactor。 wiki條目:壓水反應爐
(A)BWR : (Advanced) Boiling Water Reactor。wiki條目:沸水反應爐

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◆ From: 118.160.68.14
推 SaberTheBest:所以阿空被扒光衣服後的三圍究竟是多少?
推 apaapa:      所以阿空被扒光衣服後的三圍究竟是多少?
推 Shikieiki:   所以阿空被扒光衣服後的三圍究竟是多少並不重要
→ Shikieiki:   重要的是，阿空你是純潔的！(無罪
→ ratadune:    推 仙人掌能源  (副作用：成為天然女僕?
推 Shikieiki:不過"靈烏路空要崩潰之淺談發電短篇"應該怎麼斷句呢
→ ratadune:    西方最完美的能源～～～
推 UtsuhoReiuzi:抱歉 可以直接算成營養午餐嗎
推 liuliu7:好專業@_@ 藍大人該不會是清大核工系畢業吧>"<
推 bluecsky:對阿空應該要換算成幾顆溫泉蛋所提供的熱量
推 Elysion775:  所以阿空被扒光衣服後的三圍究竟是多少?
推 holdinggreat:請問一個阿空等於幾顆溫泉蛋呢?
推 Shikieiki:四個漢堡包（有罪發言
→ holdinggreat:總之，藍大人要失業了?@@
推 KagiyamaHina:(￣▽￣＃)﹏﹏那幫藍大人帶走失業的厄運好了(轉轉
→ YakumoRan:感激不盡 @@
推 UtsuhoReiuzi:結果不小心轉成順時針  變得更衰
推 Velcros:     所以阿空被扒光衣服後的三圍究竟是多少?
推 KagiyamaHina:相信我  我是專業的
推 AkiMinoriko:問題1.要如何達到如此高的溫度?
→ AkiMinoriko:問題2.要如何封住如此高的溫度?
推 UtsuhoReiuzi:問題3.換算成營養午餐大概多少
推 Yorihime:結果阿空還是只想著營養午餐嗎！(手背
推 syoutsuki77:藍大人專業～～～
推 binshuanMKII:所以阿空被扒光衣服後的三圍換算成營養午餐大概多少?
→ binshuanMKII:阿空的問句是不是這樣解釋的=w=?
推 Kenqr:       所以阿空被扒光衣服後的三圍究竟是多少?
推 shadowblade:阿空一頓營養午餐的質量就可以把整個幻想鄉炸了
推 bear5025:一份營養午餐約 700 KCal，換算後為 29307600000000 erg
→ bear5025:把地震能量 10^23.5 erg 拿來除，則約等於 10,789,957,76
→ bear5025:0 份營養午餐的能量
→ bear5025:連地震都是這樣了 阿空的能量 ￣▽￣||(汗
推 shadowblade:看是要用營養午餐的"熱量"還是"能量"來算
→ shadowblade:熱量是700 kcal,能量的話.....
推 godcome:那這樣一個漢堡包的能量是多少呢?
→ shadowblade:假設為500g , 0.5(kg)*(3*10^8(m/s))^2 = 4.5*10^16 J
推 windwater77:清新‧專業‧東方板
→ kawasumimai:核能．萬歲．靈烏路
→ shadowblade:由於1J = 10^7 erg,所以是4.5*10^23 erg = 0.7次地震
推 godcome:天啊...不知不覺得就吃下了 4.5*10^16 J 的東西了= =
→ shadowblade:假設bear大的一次地震能量的數據來源沒問題的話
→ shadowblade:基本的E = mc^2公式而已,單位用J kg m/s
→ YakumoRan:單位換算就請另開新文 w
→ shadowblade:我怎麼覺得RTD的那個圖像蛋包飯阿....
→ bear5025:蛋包飯wwwww
→ bear5025:真的很像 哈哈
→ ratadune:no no no~ 一定會爆的
→ ratadune:失禮了orz
推 kawasumimai:開玩笑，我這次修過了，所以不會爆的
→ ratadune:加油(?)
推 bluecsky:紅魔館徵人啟事!...這待遇..不過我還是想去應徵XDD
→ kawasumimai:藍大人抱歉，以後還是不要在你的文章亂入AA好
AA圖掰掰。
→ ratadune:對不起 m(_ _)m
推 bear5025:aa圖 就是推娃??
推 ParseeEnvy:藍大人加油喔﹨(╯▽╰)∕
推 newest:  所以阿空被扒光衣服後的三圍究竟是多少?  (′‧ω‧‵)
推 KaguyaNEET:(頭冒出煙)
→ bear5025:150 150 150
推 Shikieiki:aa圖跟蛙不同
推 steelgate:推一個~ 相當有空想科學讀本的fu wwwwwww
推 PrinceBamboo:可是阿空出場時的CAUTION!!背景就有危險放射線的標識
→ PrinceBamboo:所以果然還是有輻射汙染的吧? =w=
推 steelgate:(合理化)可能是用核分裂來達到核融合的初始能量吧XD
推 ShangHaiDoll:所以阿空被扒光衣服後的三圍究竟是多少? =w=
推 CirnoThe9:咱對能看完的自己感到佩服,對於這篇作者更佩服...
推 liuliu7:NIF說不定是藍大人未來的路喔>w<
※ 編輯: YakumoRan       來自: 118.160.68.100       (09/24 22:56)