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2023-01-23 08:50:13        

      

来源:   星球课堂

美国钻入地下20千米,寻找供人类使用23亿年的热能,能成功吗?-环球快看点

以人类目前的技术能不能把地球挖穿?深挖地球能否获得无限能源?


(资料图片仅供参考)

上个世纪70年代美苏争霸,两国都施行了很多疯狂的计划,其中有一项计划就是探索地心。那么问题来了,以人类现在的技术水平能够挖穿地球吗?

我们先来看看世界上最深的几处钻井,排名第三的位于俄罗斯的 科拉钻井 ,这个钻井是苏联在上个世纪70年代开挖的。 当时苏联启动了一项名为 “地球望远镜”的计划 ,该计划的最初目标是打穿地壳获取地球内部的资源,不过这个井只挖了12000米就废弃了。 据说钻井人员听到了地狱的声音,当时这口井是全世界最深的,很多人对地狱声音这个传言深信不疑。其实是因为这个计划后期经费严重不足,苏联找了个地狱之声的借口给关掉了。

2011年,俄罗斯的 Odoptu OP-11油井 首次超过科拉钻井,深度达到了12348米。 钻井人员并没有发现什么地狱之声,只是越往下挖报废的钻头越多。

目前世界上最深的钻井是鄂霍次克海的 Chaivo平台 ,这座天然气井的深度达到了15000米 ,但是这个深度对于地球来说实在是太浅了。

想要挖穿地球究竟有多难?人类现在连地壳都搞不定!

我们先来看看地球的构造 , 地球由内向外依次是地核、地幔和地壳。 地壳的厚度大约为5到70公里,以人类目前的技术挖穿地壳是有可能的,但是需要在大海里找一个地壳薄弱的位置,因为陆地地壳的厚度基本基本都在30公里以上,人类现在还挖不穿。

至于说挖穿地球,那简直就是天方夜谭。 地核的温度高达6800摄氏度,在这个温度下钨合金都会被直接气化,地球上没有任何物质能安全的穿过地核。

另外,和很多人想的不一样,打一个上万米的井都是一件难事,不是把钻头杵在地里就行了,上万米的井越往下越难挖,因为 从地表到地核有一个温度梯度 。

在我国华北地区这个梯度是3摄氏度,钻头每向下挖100米温度就会升高3摄氏度左右,挖到10000米时温度能达到400摄氏度。加上钻头摩擦岩石产生的热量,钻头顶部的温度能够达到800多度,就算是最硬的金刚石也耐不了这个高温。很多金属在800摄氏度时虽然不会融化,但是它们的硬度会大打折扣,所以越往下挖钻头报废的频率就越高。

传统的钻头打不下去,于是美国的专家绞尽脑汁发明了一个 毫米波钻头 , 这个钻头是利用高频振动毫米波传递能量,隔空将岩石层震碎,这样就避免了钻头与岩石的接触,可以提高钻头的使用寿命。 按照美国专家的话来说,这个钻头是为打穿地壳而准备的。

为什么美苏两国会这么热衷挖地球?地壳下面究竟有什么宝藏?

美苏两国之所以花这么大的功夫去钻地球,主要是因为地壳下面蕴含着无尽的能源。 在接近地幔的位置温度高达700摄氏度,水在这个位置会被压缩成超临界态,这个地方的水温有400摄氏度。 因为地壳压力的作用,400摄氏度的水处于液态与气态混合的状态,这个状态的液体在学术上被称为 超临界流体

人类可以将这些超临界水提取出来,利用它们推动蒸汽轮机进行发电。抽出来水还可以进行重复利用,温度降低后再回流到钻井里,利用这种方式我们人类就可以获得无限的能源。 这些能量都是来源于地球的内部,不需要燃烧化石燃料属于绝对的清洁能源。

一个地热井每小时可以发3000度左右的电,这个发电量供给一个2万人的小镇完全没有问题。

目前世界上使用地热能最多的就是冰岛,冰岛有很多火山,他们只需要往地下钻2000米就能触及到岩浆。 利用这些岩浆的热量进行发电,冰岛人几乎获得了无限的能源。这些地热电站比核电站安全得多,维护起来也非常方便,因为没有锅炉也不需要处理废气,所以这些地热电站的使用寿命非常高。

美国一直致力于地热能的开发,不过美国也有顾虑,黄石公园的地热能虽然可以利用,可是如果操作不当很容易导致火山喷发,这个风险太大了。而钻通地壳的成本又太高了,现在美国的专家是进退两难。我国现在也开始逐步探索地热能,根据计划,2050年我国的地热能装机总量要达到1900万千瓦,年发电量相当于一个三峡大坝。

如果我们能降低钻井成本,那么地热能就会成为一种普遍的清洁能源,它不受气候和季节的影响,运行起来非常稳定。 对于人类来说地热能接近于无限,目前来看其可操作性要比核聚变发电高的多。

美国政府的计划更加激进,他们计划钻入地下20公里,利用的工具就是上文提到的毫米波钻头。 这家发明毫米波钻头的公司正已经获得了4000万美元的融资,未来他们将在佛罗里达州钻出一个深达20000米的竖井,利用这口竖井产生的超临界态水推动蒸汽涡轮发电,据说这个热源供人类连续使用23亿年。

如果我们能降低钻井成本,那么地热能就会成为一种普遍的清洁能源,它不受气候和季节的影响,运行起来非常稳定。对于人类来说地热能接近于无限,目前来看其可操作性要比核聚变发电高的多。

标签: 目前来看 可操作性 非常稳定

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