您家一个月用多少电？200度？500度？800度？够心疼了吧！可您敢信吗？这世上有些设备，一启动就能吞掉咱全家几十年的电！今天咱们一起唠唠世界上耗电最多的五大设备。
电弧炉：钢铁工业的灵魂
19世纪末，法国的Héroult老先生捣鼓出了这玩意儿，专门用来回收废铁废钢的。
但正巧赶上碳化钙市场行情一路看涨，就改行去生产碳化钙了。
没想到后来在1906年，被用到炼钢上了，最终发展成了现代化的大规模炼钢工艺。
它就像个大熔炉，炉子里有两个石墨电极，通上电后，电极和炉料之间就会产生一道能达到3000℃高温电弧，把废钢之类的炉料熔化，再进行一系列的冶金反应，最终炼成钢水。
和传统的高炉比起来，电弧炉可以更灵活地调节炉内的气氛，想要炼啥样的钢，就能炼啥样的钢。
工作中的电弧炉
而且现在炼钢对环保要求越来越高，电弧炉能更好地控制排放，比传统高炉更环保，更节能。
但再节能，它也是个电老虎，生产1吨钢，电弧炉大约要消耗380-500度电，大概是一个五口之家一个月的用电量。
目前世界上最大的电弧炉，是意大利制造的420吨直流电弧炉。
配备了420吨钢包精炼炉和双真空脱气系统，主要用来生产低碳钢、超低碳钢和高级脱氧钢，年产能达到260万吨。
炼钢是地球上污染最严重的行业之一，约占全球二氧化碳排放量的8%
就算是按照最低耗电量来算，满负荷一次需要159600度电，相当于一个五口之家36年的用电量。
咱们国内制造的最大电弧炉是350吨，出口到了土耳其。
虽然咱们也能自主建设电弧炉，在业界内的地位也不低，但是咱们的电弧炉平均利用率只有60%，在技术应用和运营效率方面，咱们还得继续努力追赶。
信息来源：1、析测试百科网.《真空电弧炉的历史与发展》
2、ZBTECH官网.《国内最大350吨电炉发往土耳其港口获客户一致好评》
电弧炉熔炼过程中产生的炉渣
离子对撞机：探索宇宙奥秘
上个世纪物理学家们发现，想要真正了解原子内部的奥秘，就要把原子核给“撞开”看看。
离子对撞机能让离子以极高的速度互相碰撞，撞出一些全新的粒子，让我们能看到比原子还小的微观世界。
通过研究这些微观粒子，我们可以更深入地了解宇宙的起源和物质的构成，还可能发现新型能源和材料。
不过在加速粒子时，粒子加速器要消耗大量的电能。
因为咱们需要用强大的电磁场来推动粒子加速，还得维持极低的温度，才能让超导磁体正常工作。
电子离子对撞机将把电子和质子碰撞在一起（示意图）
欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC），是世界上最大的离子对撞机，周长足有27公里。
CERN实验室一年下来，平均要用掉12-13亿度电，这相当于一个23万人口的城市一年的用电量。
而LHC作为CERN主要的用电设备，用电量占了CERN总用电量的55%。
咱们国家的第一台离子对撞机是北京正负电子对撞机（BEPC），1988年10月16日实现了首次正负电子束对撞。
虽然规模比不上LHC，但它为咱们的高能物理研究打下了坚实的基础。
LHC 的紧凑型 μ 子螺线管探测器
咱们正在规划建设全球最大的离子对撞机——环形正负电子对撞机（CEPC）。
CEPC计划建造一个周长100公里的地下隧道，是LHC的近4倍，用来加速电子和正电子，从而产生大量的希格斯玻色子。
目前已经完成了技术设计报告，计划今年就提交项目建议书。
如果一切顺利，预计2027年开建，2035年完工。
信息来源：1、欧洲核子研究中心（CERN）官网.《环境意识：管理和优化CERN的电力消耗》
2、欧洲核子研究中心（CERN）官网.《中国未来环形对撞机的设计》
欧洲核子研究中心
核动力航母：遨游海洋的霸主
别看航母在海上威风八面的，但它真是个烧钱的主儿，足够让一个小国倾家荡产。
二战后航母的地位一度下滑，结果朝鲜战争一爆发，喷气式舰载机往上一飞，大家伙儿又意识到这玩意儿的重要性了。
后来英国人捣鼓出了光学助降装置、蒸汽弹射器、斜角飞行甲板这些新技术。
美国人一看，这好啊，把这些东西一整合，给整出了福莱斯特级航母。
再后来核潜艇的核动力技术也成熟了，美国海军索性给航母也装上“核心”。
福莱斯特号航空母舰
核动力航母的续航能力可不是按海里算的，而是按年，甚至十年来算的。
一口气跑个二三十年都不用加核燃料。
世界上只有美国和法国拥有核动力航母。
美国的福特级航母配备了两台A1B压水堆，每台反应堆的热功率高达700兆瓦。
其中最耗电的是它的电磁弹射系统。
每次弹射都要用掉40到70度电。
核燃料颗粒垂直堆放在长长的金属管中，为商用核反应堆提供动力
在一天24小时的高强度战斗中，它最多可以完成270次弹射，仅弹射系统一天就要耗掉10800-18900度电，而这还只是它总耗电量的一部分。
虽然咱们现在还没有核动力航母，但咱们正在四川乐山建一个陆基核反应堆原型，专门研究水面舰艇的动力系统。
这被看作是咱们开发核动力航母的关键一步。
而且咱们正在研究的钍基熔盐反应堆，理论上比美国现在用的铀燃料更安全、更高效。
咱们的钍储量非常丰富，满足未来2万年的能源需求。
信息来源：1、维基百科.《USS Forrestal》
2、armyrecognition.《独家：中国加速核动力航空母舰研发卫星图像证实进展》
钍矿
托卡马克：高温等离子体的磁力笼
上世纪50年代，苏联的老科学家们就开始琢磨托卡马克。
他们想弄清楚太阳是怎么发光发热的，想着能不能在地球上也造个小太阳。
托卡马克，简单来说就是用磁场把等离子体关起来的装置。
当把气体加热到特别高的温度，电子就能跑出来，变成带电的粒子，这就是等离子体。
在这种状态下，氢原子就能抱团，融合成氦原子，释放出巨大的能量，这就是核聚变了。
那这有什么用呢？
TEXTOR 燃烧室
说白了就是为了解决能源问题。
咱们现在烧煤、烧油，污染严重，资源也有限。
核聚变就不一样了，它用的燃料是氢的同位素，地球上海水里就有大量的氘，几乎取之不尽，用之不竭。
而且核聚变本身不会产生大量的放射性废物，相对来说更清洁。
但要在地球上造个能稳定运行的小太阳可不容易，最大的难题就是能量。
核聚变聚变反应示意图：氘核（D）和氚核（T），聚变形成氦核（H）
托卡马克需要消耗大量电能来维持等离子体的运行，这就像烧开水，火不够旺，水就烧不开。
托卡马克到底有多耗电呢？
我给你说个例子，现在世界上最大的在运行的托卡马克装置是由日本和欧盟合作的JT-60SA。
它能把气体烧到1亿度以上，未来甚至能超过2亿度。
为了维持这么高的温度，JT-60SA每小时只能运行100秒，耗电量相当惊人。
日本和欧盟合作的JT-60SA
正在法国建设的国际热核聚变实验堆（ITER），是个更大的电老虎。
ITER的目标是，输入50兆瓦的能量，产生500兆瓦的能量。
但这会导致总耗电量会更高，大概在11万到62万度电之间。
咱们中国最早的托卡马克装置是引进苏联的技术，后来自己也搞出了EAST。
EAST在2006年开始运行，最近还创造了一个世界纪录，成功实现了1066秒的高约束等离子体运行。
信息来源：维基百科.《托卡马克》
EAST反应堆
激波风洞：航空航天研究的试验场
说起风洞，你可能觉得离生活很遥远。
但实际上，大到飞机、火箭，小到汽车、高铁，它们在设计之初，都离不开风洞的测试。
风洞就像一个空气动力学的试验场，工程师们在这里能控制各种气流条件，把飞行器的模型放进去，模拟各种飞行状态，科学家们就能仔细观察气流对飞行器的影响，收集大量数据，然后不断优化设计方案，提高飞行安全性。
降落伞在风洞进行测试
不过风洞开一次，用电量也是个天文数字。
就拿咱们的JF-22来说，它跑起来的瞬时功率能达到15000兆瓦，相当于75%的三峡大坝装机容量。
它每次试验只持续130毫秒，但一次完整的试验下来大约要用掉541万度电，电费大概975万元左右。
为什么风洞这么耗电？
原因很简单，就是要“暴力”地模拟飞行器在超高音速飞行时的极端环境。
莱特兄弟风洞复制品
传统的风洞用风扇吹风，但对于高超音速飞行，这种方法根本不够用。
所以科学家们就发明了激波风洞。
激波，你可以想象成是空气分子被瞬间压缩到一起形成的墙，就像爆竹爆炸或者大炮发射时产生的那种冲击波。
激波风洞就是利用这种激波来压缩和加热气体，从而产生超高音速的气流。
产生激波的方式有很多种，有的是用加热气体，有的是用活塞驱动，而咱们国家独辟蹊径，用的是爆轰驱动。
超音速飞机产生的可见的冲击波
爆轰，说白了就是可控的爆炸。
通过精确控制爆炸，产生强大的能量，驱动风洞运行。
这种方法能量是巨大，但难度也极高，稍有不慎就会发生事故。
所以长期以来，国外的科学家都尽量避免使用爆轰驱动。
但咱们的科学家硬是把“不能用”的爆轰变成了“可用”和“好用”的驱动能源。
信息来源：1、Aerotime.aero.《中国将启用“世界最快”高超声速风洞》
2、搜狐新闻《央视官宣30马赫风洞，驱动功率是三峡的75%，又一个国之重器！》
