作者:段融 来源:中国科学报 发布时间:2014-2-11 8:33:27
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科学家尝试让火山为地球发电

That’s hot. Aerial photo of Iceland’s Viti explosive crater near the Krafla geothermal well field.

 
本报讯 地核就像是一座核反应堆,通过分解放射性元素(诸如铀、钍、钾)来释放热量。科学家早在数十年前便已经能驾驭这股热量——通过地热井为涡轮机提供能量。但现在,研究人员不仅有能力在火山内部钻井,还可以开发熔岩中所蕴含的热量,从而获得更高的能量。如果将现有的地热井全部用新技术替代,可供人们利用的可再生能源总量将增加30%。
 
科学家尝试开发岩浆中所蕴含能量的这一奇思妙想来源于2次“意外”。第一场“意外”发生于1985年,一队在冰岛钻地热井的工人遭遇了一场由高压蒸汽引发的爆炸,这场爆炸非常突然且难以控制。科学家认为,这股高压蒸汽源自一处蓄水层,该处的压力极高使得水开始沸腾,但水却无法充分膨胀转化为水蒸气,因此只得保持液体状态,当达到222个大气压、温度在374℃或以上时,水将达到这种“超临界状态”,处于这种状态下的水蕴含着极强的能量。一旦气压降低,水流将喷射而出。
 
美国加州大学河滨分校名誉教授、地质学家Wilfred Elder说:“我们希望开发利用这股能量,一座普通的地热井能够产生5~10兆瓦的电能,而‘超临界地热井’产生的电能将达到前者的10倍。”
 
第二场“意外”发生于2009年,冰岛深钻工程(IDDP)在钻探理论中可行的“超临界流体井”时不小心沾到了岩浆,熔岩将钻探设备熔毁。但钻探小组意识到强烈的热能可以提高钻井的产能。温度越高,水就越容易进入“超临界状态”,而灌入钻井的岩浆温度超过900℃。
 
要想利用熔岩生产能量,工人并不需要直接在熔岩上钻井。相反,他们可以在熔岩附近温度较低的地方钻井,然后利用蒸汽为涡轮机充能;还可以通过注水人为地产生蒸汽。尽管“超临界地热井”的利用受到地理因素和耐热材料的制约,但研究者在2011年成功在熔岩上方钻井,虽然那里的温度只有500℃,但其电力产能依然达到35兆瓦。这也是研究者首次证明建造一座有熔岩“助威”的“超临界地热井”是可行的。
 
并未参与该研究的约翰霍普金斯大学地球与行星科学系教授Bruce Marsh说,他很看好地热井的巨大科学价值。Marsh指出,岩浆是一个很有挑战性的研究领域。(段融)
 
《中国科学报》 (2014-02-11 第2版 国际)
 
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