科学家尝试让火山为地球发电

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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