核聚变发电需要用蒸汽轮机吗？

如果“人造太阳”装置终有一天被人类制造出来，那就肯定需要用到汽轮机了，当然也同时采用磁流体发电。由于磁流体发电还不够完美，这里仅论述另一种核能利用方式，（关于什么是磁流体

如果“人造太阳”装置终有一天被人类制造出来，那就肯定需要用到汽轮机了，当然也同时采用磁流体发电。由于磁流体发电还不够完美，这里仅论述另一种核能利用方式，（关于什么是磁流体发电请参看文末资料）。因为氢核聚变反应时产生的能量需要对炉腔实施降温，降温产生的能量又无法直接推动发电机运转，这就必然需要一个中间能量转化环节—汽轮机。其原理应该是：在核聚变反应炉内埋设水管，聚变能加热水管内的水，水产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机运转，汽轮机再带动发电机运转发电。

不过，这个被称作“托克马克”的聚变装置到底能不能最终建成并步入实用化，现在还不容过分乐观。人类已经知道，氢聚变反应的一个重要条件，就是环境温度要求达到一亿度左右的高温。如此高温之下，按常规手段，人类已难以制造出满足这样的耐高温容器。于是科学家们就采取磁约束手段实现连续反应。磁约束就是托克马克核聚变装置的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈。在通电的时候托克马克的内部就会产生巨大的螺旋型磁场，将其中的氢等离子体加热到很高的温度，以达到核聚变的目的。 聚变反应时必须运用小规模的反应通量，即通过控制核聚变燃料的加入速度及每一次的加入氘、氚数量，使核聚变反应按照一定的规模连续或有节奏地进行。因此，核聚变装置中的气体密度要求很低，才能实现持续可控的聚变反应。并且在反应过程中还要做到能效盈余，即能量的投入小，产出大才算成功。才能实现商业化运营。

附，资料来源。磁流体发电的原理：

磁流体发电中的带电流体，它们是通过加热燃料、惰性气体、碱金属蒸气而得到的。在几千摄氏度的高温下，这些物质中的原子和电子的运动都很剧烈，有些电子甚至可以脱离原子核的束缚，发生电离，结果，这些物质变成自由电子、失去电子的离子以及原子核的混合物，这就是等离子体，等离子体整体不显电性。将等离子体以超音速的速度喷射到一个加有强磁场的管道里面，等离子体中带有正、负电荷的高速粒子，在磁场中受到洛伦兹力的作用，分别向两极板偏移，于是正负电荷累积在两极板上并在两极之间产生电压，用导线将电压接入电路中就可以使用了。

磁流体发电的另一个好处是产生的环境污染少。利用火力发电，燃烧燃料产生的废气里含有大量的二氧化硫，这是造成空气污染的一个重要原因。利用磁流体发电，不仅使燃料在高温下燃烧得更加充分，它使用的一些添加材料还可以和硫化合，生成硫酸钾，并被回收利用，这就避免了直接把硫排放到空气中，对环境造成污染。

利用磁流体发电，只要加快带电流体的喷射速度，增加磁场强度，就能提高发电机的功率。人们使用高能量的燃料，再配上快速启动装置，就可以使发电机功率达到1000万kW，这就满足了一些需要大功率电力的场合。目前，中国，美国、印度、澳大利亚以及欧洲共同体等，都积极致力于这方面的研究。

磁流体发电机产生电动势，输出电功率的原理如上图。

1959年，美国阿夫柯公司建造了第一台磁流体发电机，功率为115kW。此后各国均有研究制造，美苏联合研制的磁流体发电机U－25B在1978年8月进行了第四次试验，气体-等离子体流量为2～4kg/s，温度为2950K，磁场为5T，输出功率1300kW，共运行了50小时。目前许多国家正在研制百万千瓦的利用超导磁体的磁流体发电机。

磁流体发电的缺点

现在磁流体发电机制造中的主要问题是霍尔效应，目前只有10%。通道和电极的材料都要求耐高温、耐碱腐蚀、耐化学烧蚀等，目前所用材料的寿命都比较短，因而磁流体发电机不能长时间运行。

注：上述磁流体发电原理和缺点的原文来源于百度。