【鄭曉宇的回答(21票)】:
零碎地講一點(diǎn)吧。
1. 核彈里的核反應(yīng)是不可控的。就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)開始后核彈會(huì)劇烈爆炸?，F(xiàn)在的重核裂變，也就是原子彈原理的核反應(yīng)，是可以做到可控的，然后主要就是通過熱能進(jìn)行利用。
你所說的“煮開水”的能量，或者說熱能/內(nèi)能，本質(zhì)是（我自己亂下定義）“將構(gòu)成物質(zhì)的分子的宏觀動(dòng)能去除后系統(tǒng)內(nèi)部的分子動(dòng)能”。涉及到熱能的都有一個(gè)問題，就是能量可以轉(zhuǎn)入但不容易轉(zhuǎn)出。這很好理解。無論機(jī)械能化學(xué)能電能光能以及各類勢(shì)能，都是“有序”的能量（勢(shì)能可以認(rèn)為是演勢(shì)場(chǎng)梯度有序的），轉(zhuǎn)化為分子內(nèi)部隨機(jī)方向運(yùn)動(dòng)很容易。但熱能這種分子自由運(yùn)動(dòng)的能量，由于其自由性，你很難讓其自發(fā)轉(zhuǎn)化為有序的能量。這就是熱力學(xué)定律中關(guān)于自發(fā)不自發(fā)、卡諾定律克勞修斯不等式之類的由來。
而熱能只能煮開水嗎？只能通過工質(zhì)循環(huán)轉(zhuǎn)化為其他high grade energy嗎？
不是的。
感興趣的可以搜thermophotovoltaic, thermo-ionizer, thermoelectricity等關(guān)鍵詞。我不詳細(xì)說了。
回到核能。核能發(fā)電下一步進(jìn)步是怎么樣的？現(xiàn)在還很難定論。但比較可能的是可控的輕核聚變，也就是氫彈的原理。
為什么核能會(huì)成為熱能？因?yàn)楹肆炎兒竽芰哭D(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，碎片會(huì)沿相反方向運(yùn)動(dòng)。而后碎片會(huì)與自由運(yùn)動(dòng)的原子碰撞，逐漸的這些因?yàn)楹肆炎儷@得“不均勻”的高動(dòng)能的原子的動(dòng)能就會(huì)在碰撞后逐漸回到“均勻速度分布”狀態(tài)，伴隨的是溫度的提升。
那么核能能轉(zhuǎn)化為其他能量嗎？理論上當(dāng)然是可以的。比如利用這些高速原子形成新的分子之類的，核能就會(huì)形成化學(xué)能。另外比如裂變還伴隨光能，可以用半導(dǎo)體轉(zhuǎn)化為電能。
但這些現(xiàn)在基本只是說理論上可行。實(shí)際上就單什么手段或材料能在核反應(yīng)的極端情況下正常工作實(shí)現(xiàn)這些能量轉(zhuǎn)化方式就是一個(gè)大問題。
2. 涉及的就是質(zhì)能方程E=mc^2. 而達(dá)到什么樣的技術(shù)。。。首先燃燒正如我上面一點(diǎn)提到，是將分子中鍵能，或者說原子間靜電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)內(nèi)部分子平動(dòng)能。所以原子還是在的。而你要實(shí)現(xiàn)將樹枝變成那么多能量。。。那比核反應(yīng)還要更下一層，你得把質(zhì)子中子變沒了。所以先別想太多了。
3. 這個(gè)問題比前兩個(gè)都要奇怪。你想要求的只是滿足“星際間航行”還是要求飛船無限續(xù)航？而且個(gè)人認(rèn)為要讓飛船可以“星際”（是指星系間？）航行，最重要的是先得有近光速飛船吧。
【Turalyon的回答(28票)】:
扯點(diǎn)跑題的。
作為一名能源動(dòng)力專業(yè)的學(xué)生……
從報(bào)志愿開始……
“你家孩子報(bào)什么專業(yè)呀？”
“能源動(dòng)力。”
“呀，能源呀！有前途！”
心里就會(huì)吐槽其實(shí)就是燒鍋爐……
錄取階段同上。
開學(xué)了。
班主任:“同學(xué)們，你們對(duì)我們這個(gè)專業(yè)有什么了解嗎！”
同學(xué)們:“燒鍋爐~~~”
班主任:“呃你們第一堂課就把我的話給搶了，其實(shí)吧說燒鍋爐也沒錯(cuò)，我燒鍋爐都燒到博士了，也就是會(huì)燒更值錢的鍋爐而已……”
所以愉快地做一個(gè)鍋爐工吧= =
順便黑一下核工程與核技術(shù)，他們是燒核鍋爐的。
【賈同的回答(10票)】:
微型核電池的話，原理如下。
大多數(shù)核電池通過固態(tài)半導(dǎo)體截獲帶電粒子，因?yàn)榱Ｗ拥哪芰糠浅８?，所以半?dǎo)體隨著時(shí)間的推移將受到損傷，為了能讓電池長期使用，核電池被制造的非常大。正因?yàn)椴灰讓⒑穗姵刈冃。运秃茈y在小型或微型電子設(shè)備上派上用場(chǎng)。對(duì)此，科學(xué)家想出了為核電池“瘦身”的妙計(jì)，他們把核電池內(nèi)易受損的固態(tài)半導(dǎo)體換成了不易受損的液體半導(dǎo)體，這樣不但能完成收集帶電粒子的使命，還可以大幅度“瘦身”，可謂一舉兩得。按照新思路研發(fā)出的圓形核電池直徑為1.95cm，厚1.55mm，僅僅比1美分硬幣大一點(diǎn)，但其電力卻是普通化學(xué)電池的100萬倍。
【野合菌的回答(47票)】:
謝邀 ? ??·? ????? ???
正兒八經(jīng)能量就只有一種：動(dòng)能。
電能是電子的動(dòng)能，內(nèi)能是微觀的動(dòng)能，運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)是宏觀的動(dòng)能。
能量（好吧，內(nèi)能）歸根結(jié)底只能用來煮開水，地球人拿來煮開水，外星人也拿來煮開水。
在宏觀上，大量的能量轉(zhuǎn)換，特別是大量能量從微觀到宏觀的轉(zhuǎn)換，也就煮開水最靠譜。
所以，同學(xué)還是別想太多了，擼擼睡吧。
【知乎用戶的回答(0票)】:
我以前看過一個(gè)節(jié)目說，一根樹枝，燃燒產(chǎn)生的能量很小，但是如果把這根樹枝的核能能夠變成可以利用的能源的話，可以供全人類用很久。那這中間，要達(dá)到什么樣的技術(shù)，才能實(shí)現(xiàn)這種可能？
中國2013年發(fā)電量52451億千瓦時(shí)等于1.88e19 J
假設(shè)樹枝重一公斤，反物質(zhì)構(gòu)成，E =mc^2，核能釋放（這還算核能么！）9e16 J
不知道全人類用很久是什么概念……
我不知道用什么樣的技術(shù)能實(shí)現(xiàn)這種可能，反正反物質(zhì)是不行。
【宋小色的回答(3票)】:
親 煮開水也得看效率?。∮貌窕鹬?、用煤煮、用核能煮，看起來一回事，背后有多少不一回事??！煮相同多的開水，需要多少物料、人力，背后有多少污染、安全問題，不是一句兩句說得清但是你肯定懂的。你所說的“落后”/先進(jìn)，我不明白你判斷的標(biāo)準(zhǔn)啊(?· . ·?)
核能的利用目前主要在醫(yī)療、勘探、工業(yè)生產(chǎn)、軍事等方面，你非要找不煮開水的，核彈算不？？←_←
那個(gè)，電力方面下一步主要是研究用核聚變煮開水………………你會(huì)不會(huì)很撕望╮(╯_╰)╭
（目前是利用核裂變煮開水………）
【Bysontium的回答(3票)】:
核能目前主要的利用方式是通過重核裂變，把核燃料(比如最常提的鈾)的原子能轉(zhuǎn)化為熱能。民用輕核聚變?nèi)匀贿b遙無期，低溫可控聚變還在研究，但是不可控聚變——?dú)鋸椧呀?jīng)實(shí)現(xiàn)。人類現(xiàn)在技術(shù)無法利用如題主所說的木棍中的核能，因?yàn)樘荚颖冉Y(jié)合能高，難以聚變裂變。核動(dòng)力宇宙飛船，以及微型核電池等，依賴可控性和安全性的保障。
【JeeHenry的回答(1票)】:
使用核動(dòng)力直接“燒開水”的原因在于簡單粗暴，技術(shù)簡單（相對(duì)而言），較為可控安全，有利于核動(dòng)力快速低研發(fā)成本轉(zhuǎn)化為更方便為人類所使用的電能。并且雖然燒開水的效率不到20%，但至少在現(xiàn)階段核能對(duì)人類是近乎無窮的，所以也無所謂了^_^
【岑冬東的回答(0票)】:
有啊 溫差發(fā)電
【孫秀的回答(0票)】:
就像點(diǎn)燃樹枝需要先加熱到燃點(diǎn)，核能也需要一個(gè)臨界點(diǎn)。
目前可以做到可控核裂變，但是核聚變要求的條件太高了，除了氫彈之類的不可控武器，可控核聚變還難以實(shí)現(xiàn)。
【耶羅的回答(0票)】:
煮鈉算么？或者氣冷堆？
另外燒鍋爐是聽起來很土，但把熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，再怎么屌炸天還能超過100%?
樹枝那個(gè)例子，核能的對(duì)應(yīng)詞是化學(xué)能，差異取決于利用的能量來源，不賴開水啥事。
當(dāng)然現(xiàn)今壓水和沸水反應(yīng)堆機(jī)組的熱效率確實(shí)不高，通常也就40%，但這事真不賴開水，核能余熱本身就占好大一出。成本論。細(xì)節(jié)太多不予詳細(xì)討論，知道毛子當(dāng)年切爾諾貝利就是盲目追求效率玩實(shí)驗(yàn)玩砸了搞出來的就是了。
當(dāng)然燒開水也并不是毫無缺點(diǎn)，因?yàn)槌诵蕟栴}還有速率問題，畢竟理論中的換熱面積可以無限大但實(shí)際中不行，下一步兩個(gè)方向聚變和快反裂變，其中快反裂變就不煮開水改煮鈉了。
【趙嘉誠的回答(0票)】:
不想要燒開水轉(zhuǎn)換級(jí)是吧…
我很久以前聽說的一個(gè)事情:4個(gè)核彈爆炸所產(chǎn)生的能量可以推動(dòng)宇宙飛船以接近光速飛行。
P.S. 很久以前聽說的啊，真實(shí)性有待考究，畢竟我還沒開始學(xué)核物理……
【知乎用戶的回答(0票)】:
誰說的？
方便面吃過嗎
脫水蔬菜就是核照射的產(chǎn)物
【朱佐龍的回答(0票)】:
我本科是學(xué)核物理的，現(xiàn)在是研究生在讀，應(yīng)該能夠稍微回答一下，還在學(xué)習(xí)中，有不對(duì)的地方還望大家指正。
第一個(gè)問題
核能產(chǎn)生巨大的能量這一點(diǎn)毋庸置疑，為何不能直接的利用，首先得弄清楚它的能量是以何種形式體現(xiàn)的?，F(xiàn)在主流的反應(yīng)堆采用的是以鈾235為主的核燃料，裂變過程大致是，熱中子轟擊到鈾235靶核上發(fā)生核裂變，靶核“炸裂”變成兩個(gè)或更多的裂變碎片，同時(shí)發(fā)生質(zhì)量虧損，虧損的質(zhì)量轉(zhuǎn)化成能量，這部分能量大部分由裂變碎片的動(dòng)能和輻射出射線的能量組成，大小大概在200MeV左右。為什么不能直接利用？我想你應(yīng)該清楚了。
目前主流的冷卻劑有：輕水（就是普通的水）、重水、氣體（如氦氣）、熔融金屬（液態(tài)鈉、鉛鉍合金等）等等，所要達(dá)到的目的即是將所產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)出來，推動(dòng)汽輪機(jī)去發(fā)電。其中輕水是最容易獲得，最便宜的一種冷卻劑，并且還可以充當(dāng)慢化劑，節(jié)省成本，所以應(yīng)用最為廣泛。也就他們說的燒水的問題…
第二個(gè)問題
我不得不說，在我的認(rèn)知范圍內(nèi)，這種說法是沒錯(cuò)的，但在技術(shù)上，起碼目前是不可能實(shí)現(xiàn)的。并不是所有元素都能發(fā)生核反應(yīng)，裂變反應(yīng)目前只有少數(shù)放射性重核能發(fā)生，如鈾235，鈾233，钚239等等。木頭主要由碳?xì)溲醯仍貥?gòu)成，不具備發(fā)生裂變反應(yīng)的可能，至于聚變，光是氫元素間的可控聚變反應(yīng)都還沒實(shí)現(xiàn)，就暫時(shí)更別想了。
第三個(gè)問題
這個(gè)問題應(yīng)該涉及到反應(yīng)堆動(dòng)力堆的設(shè)計(jì)問題，要實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆的小型化、持久化、能量轉(zhuǎn)換高效化等等，每一個(gè)問題都是一個(gè)大課題… 能夠星際穿越的宇宙飛船，裂變堆我個(gè)人覺得是沒戲了，多少年后看可控聚變堆能不能實(shí)現(xiàn)吧，哈哈
【姜兌坤的回答(0票)】:
不全是煮水，還可以煮金屬，另外呢，衛(wèi)星上面用的核電池直接利用衰變變成電能來使用。
【毛豆的回答(0票)】:
好奇號(hào)用的核能電池，沒有配鍋爐工
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