2022年1月15日，湯加大規(guī)?；鹕奖l(fā)和海嘯造成了災(zāi)難性破壞，房屋被毀，許多社區(qū)被厚厚的火山灰覆蓋。

2022年6月27日，日本櫻島火山大規(guī)模噴發(fā)，煙柱高達(dá)1500米。

近來，日本富士山300年沒有噴發(fā)，一旦噴發(fā)，后果無法想象，有學(xué)者稱，如果富士山噴發(fā)，那在80公里之外的東京，將在兩個(gè)小時(shí)內(nèi)陷入一片黑暗。

中國(guó)的網(wǎng)友更關(guān)心，如果日本的富士山火山爆發(fā)，將對(duì)中國(guó)造成什么影響呢？

火山是魔鬼還是天使？

為了回答這些問題，我們需要了解為何火山要爆發(fā)

地殼之下100至150千米處，有一個(gè)“液態(tài)區(qū)”（軟流層)，區(qū)內(nèi)存在著高溫、高壓下含氣體揮發(fā)份的熔融狀硅酸鹽物質(zhì)，即巖漿。它一旦從地殼薄弱的地段沖出地表，就形成了火山。

在地球上已知的“死火山”約有2000座；已發(fā)現(xiàn)的“活火山”共有523座，其中陸地上有455座，海底火山有68座。

中國(guó)境內(nèi)的新生代火山錐約有900座，以東北和內(nèi)蒙古的數(shù)量最多，約有600-700座。

人們?cè)鴮?duì)卡邁特火山區(qū)進(jìn)行過地?zé)崮艿挠?jì)算，那里有成千上萬的天然蒸汽和熱水噴口，平均每秒噴出的熱水和蒸汽達(dá)2萬立方米，一年內(nèi)可從地球內(nèi)部帶出熱量40萬億大卡，相當(dāng)于600萬噸煤的能量。

火山目前仍是一個(gè)害人的惡魔，人們無法控制火山的爆發(fā)，而且一旦火山爆發(fā)，將給人民帶來災(zāi)害。

但是，火山未來，可能成為人類的朋友，更是給人類帶來自由能源的天使。

火山，是魔鬼，還是天使，這個(gè)不是火山自己決定的事情，這個(gè)是由人類來決定的事情。

如果人類有能力可以降服火山，火山就是天使，如果人類無法降服火山，火山就是惡魔。

如何降服火山，將惡魔降服為人類的朋友，這個(gè)還要先從火山說起。

火山為何會(huì)爆發(fā)？

這個(gè)問題非常簡(jiǎn)單，因而我們知道地球由地核、地幔和地殼組成，地核如同家庭的煤氣灶一樣，永不停止地燃燒，使用6000度的溫度，加熱地幔，地幔如同一個(gè)做飯的鍋，而地殼就是一個(gè)蓋子，當(dāng)?shù)蒯５臒崃坎荒芫鶆蛲ㄟ^地殼傳遞到地表時(shí)，地幔的熱量，將會(huì)“掀翻蓋子”流出到外部。這就是火山爆發(fā)。

火山爆發(fā)后，噴射出的巖漿是什么？

火山巖漿的成份

巖漿一般由以下幾部分組成：熔化形成的液體、從液體中結(jié)晶的礦物、捕虜體和包裹體、巖漿中溶解的氣體。

根據(jù)現(xiàn)代火山噴溢而出的熔巖得知，硅酸鹽是巖漿的主要成分。

其中二氧化硅的含量在80-30%之間;

金屬氧化物如三氧化二鋁、三氧化二鐵、氧化亞鐵、氧化鎂、等占20～60%。

其它如重金屬、有色金屬、稀有金屬、放射性元素等，它們的總量不超過5%。

此外，巖漿中還含有一些揮發(fā)性組分，其中主要是水蒸氣、二氧化碳、硫化氫、氟化氫、氯化氫等。

巖漿主要分為四種類型：

二氧化硅含量<45%的稱為超基性巖漿;

二氧化硅含量45~53%的稱為超基性巖漿;

二氧化硅含量53~66%的稱為中性巖漿;

二氧化硅含量>66%的稱為酸性巖漿。

火山巖漿的溫度

據(jù)測(cè)定，巖漿的溫度一般在900-1200℃之間，最高可達(dá)1300℃。在晴朗的天氣和良好透視的情況下，熔巖流的顏色和相應(yīng)溫度的關(guān)系為：白色≥1150℃;金黃色≥1090℃;橙色≥900℃;亮的鮮紅(櫻桃紅)≥700℃;暗紅色≥550~625℃;隱約可見的紅色≥475℃。

火山巖漿的熱容及密度

SiO2的比熱容：0.23卡/克.度=9.66*10^2J/kg·°c

Al2O3比熱容：0.205卡/g克.℃

SiO2：密度2.2～2.66g/cm^3=2.2KG/M3

Al2O3：密度3.9-4.0g/cm3，

火山的噴發(fā)量

日本西之島平均每年噴發(fā)2億噸；

日本櫻島火山百年前曾經(jīng)噴出30億噸熔巖，

日本鹿兒島縣南部50公里處存在一個(gè)海底火山。這座火山在7300年前曾出現(xiàn)過一次大規(guī)模噴發(fā)，后來逐漸趨于平息。最近的研究表明，這個(gè)熔巖穹丘中儲(chǔ)藏著30萬億升（300億立方米）的熔巖。

1噸火山熔巖可以發(fā)出多少度電？

假設(shè)：溫度從700度降低150度

每噸熔巖由60%的二氧化硅及40%的Al2O3組成，每噸的熱量為121000000千卡，按照400克標(biāo)準(zhǔn)煤發(fā)出一度電，每噸熔巖可以發(fā)出43200000度電。

按照此計(jì)算，火山爆發(fā)的發(fā)電量為：

日本西之島平均每年噴發(fā)2億噸；8.64*10^16度電。

日本櫻島火山百年前曾經(jīng)噴出30億噸熔巖，1.29*10^18度電。

日本鹿兒島縣熔巖穹丘中儲(chǔ)藏著30萬億升（300億立方米）的熔巖。可以發(fā)電6.6*10^19度電（假設(shè)熔巖的比重為2.2）.

全球電力消耗為2.5*10^15度電。因而

日本西之島平均每年噴發(fā)2億噸；如果將其發(fā)電，可以供全球使用10年。

日本櫻島火山百年前曾經(jīng)噴出30億噸熔巖，可以供全球100年；

日本鹿兒島縣熔巖穹丘中儲(chǔ)藏著30萬億升（300億立方米）的熔巖。如果可以開發(fā)利用，可以供地球1000年。

當(dāng)然以上的計(jì)算，完全按照最優(yōu)的理想狀態(tài)進(jìn)行的，工程實(shí)踐可以發(fā)出多少的電力，還需要依據(jù)實(shí)際工程的能力，才可以取得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

現(xiàn)有對(duì)地球火山的利益方式

火山和地?zé)崾且粚?duì)孿生兄弟，有火山的地方一般就有地?zé)豳Y源。地?zé)崮苁且环N廉價(jià)的新能源，同時(shí)無污染，因而得到了廣泛的應(yīng)用。從醫(yī)療、旅游、農(nóng)用溫室、水產(chǎn)養(yǎng)殖一直到民用采暖、工業(yè)加工、發(fā)電方面，都可見到地?zé)崮艿膽?yīng)用。

冰島由于地處火山活動(dòng)頻繁地帶，可開發(fā)的地?zé)崮転?50億千瓦時(shí)，地?zé)崮苣臧l(fā)電量可達(dá)72億千瓦時(shí)，那里的人民很好地利用了這一資源，雖然開發(fā)的僅占其中的7%，但已經(jīng)給當(dāng)?shù)厝嗣駧砹撕芏嘈б?。其中，雷克雅未克周圍?座地?zé)犭娬緸?5萬冰島人提供熱水和電力，而整個(gè)冰島有85%的居民都通過地?zé)崛∨?。地?zé)豳Y源干凈衛(wèi)生，大大減少了石油等能源的進(jìn)口。

如果將火山這個(gè)地球的魔鬼，變?yōu)榈厍虻奶焓梗?/strong>

我們已經(jīng)知道，地球火山的噴發(fā)，就是由于無法將地核的熱能，均勻地傳送到地表散處。

做飯時(shí)，只需要將蓋章打開一個(gè)空隙，讓熱能散出，就可以避免鍋內(nèi)的飯噴出去了。

對(duì)于地球，如何使得這些熱能，在地球自己無法均勻散熱時(shí)，提供一種方式，將熱能傳輸?shù)降乇磉M(jìn)行散熱呢？。

其實(shí)，這種技術(shù)早已在中國(guó)進(jìn)行應(yīng)用。

中國(guó)青藏鐵路格爾木至拉薩段，穿越戈壁荒漠、沼澤濕地和雪山草原，全線總里程達(dá)1142公里。

鐵路穿越多年連續(xù)凍土區(qū)里程達(dá)550公里。非凍土地段達(dá)到120公里。

在670公里的區(qū)域，全部采用熱管對(duì)凍土層進(jìn)行溫度控制，有效地避免了凍土層軟化給鐵路造成的災(zāi)害。

因而超導(dǎo)熱管的大規(guī)模的工業(yè)化的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了高原凍土災(zāi)害的防控。

請(qǐng)?jiān)俅碎喿x我們以前的文章，詳細(xì)地說明了中國(guó)院采用熱管技術(shù)，將地下4200米的熱能傳輸?shù)降孛妗?/p>

因而，只需要使用足夠的熱管，就可以將巖漿的熱能傳輸?shù)孛?，使用熱管的“只傳熱不傳物質(zhì)”的特性，將熱量傳送到地面進(jìn)行利用，但是其物質(zhì)（熔巖）被留在地下，這樣即實(shí)現(xiàn)了熱能的利用，同時(shí)將熔巖留在地下，從而使得火山不再爆發(fā)。

因而，熱管，就是將火山的魔鬼，降服為地球的天使的方法。

根據(jù)中科院的試驗(yàn)測(cè)試，一個(gè)長(zhǎng)4200米的熱管，可以將1000MW的熱能傳輸?shù)降孛妗?/p>

按照每噸的熔巖的熱量為121000000千卡，熱管換熱量為1560 kW計(jì)算，1噸熔巖需要90根熱管在1小時(shí)內(nèi)，將熱量傳輸?shù)降乇怼?/p>

因而，對(duì)于：

日本西之島平均每年噴發(fā)2億噸；只需要2536根熱管，在一年內(nèi)就可以將熱量輸送到地面進(jìn)行散熱，從而避免火山的爆發(fā)。

日本櫻島火山百年前曾經(jīng)噴出30億噸熔巖，每年噴出的數(shù)量為0.3億噸。在一年內(nèi)將這些熱能傳輸?shù)降乇磉M(jìn)行散熱，只需要380根熱管。

日本鹿兒島縣熔巖穹丘中儲(chǔ)藏著30萬億升（300億立方米，660億噸熔巖，按照比重為2.2計(jì)算）的熔巖。按照這種技術(shù)，只需要836880根熱管，就可以將此熱能傳輸?shù)降乇磉M(jìn)行散熱，因而可以有效地避免火山的爆發(fā)給人們?cè)斐蔀?zāi)害。

本文的估算，僅是采用簡(jiǎn)單的測(cè)算以及在一些簡(jiǎn)化的基本假設(shè)基礎(chǔ)上完成的，當(dāng)然此假設(shè)和測(cè)算僅僅是估算而已，如果需要可靠的科學(xué)數(shù)據(jù)，需要進(jìn)行大量的試驗(yàn)和測(cè)試。

如果允許我們進(jìn)行試驗(yàn)和測(cè)試，我們將提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

標(biāo)簽：#熱管#碳中和#碳達(dá)峰#火山#發(fā)電#重力熱管