造成熱污染，會在多少年內使得地球環境生態循環崩潰到人類不能生存，這時人類已走出地球的概率。

輸出低於輸入的可控核聚變已經實現了。輸出大大高於輸入的可控核聚變即使能成功地商業發電，一百年內也不會因為它而造成可觀測的全球變暖。超出這個程度的能量輸出，意味著你可以進行大規模的地球工程來操縱氣候，但這很可能並不關聯到可控核聚變發電。

而且，將熱排放到太空的過程可以用來發電（後詳），讓你沒必要為了人類社會的運轉而發出太多的熱。

因此，不會造成什麼熱污染。

人類文明目前的總功率是2E13瓦，工業革命以來平均每年增長2.5%到3%，此增長態勢在今後如果還想繼續，需要新能源的支持。即使實現了可控核聚變供能，功率增長也就是維持這個水準。這樣增長一百年，得到的總功率在數量級上跟太陽輸入地球的光能仍然不能比較，氣溫還是取決於太陽輻射量、地球反射率與大氣溫室效應。太陽只要稍微降低輸出強度，地球一個月內就會從「全球變暖」切換為冰河時代。

  • 太陽對地球的照射功率（約1.73E17瓦）是人類文明現在的總功率（約2E13瓦）的約8650倍，一天時間照射到地球的能量約有1.49E22焦耳。
  • 地球接收的太陽輻射功率里約有5.2E16瓦經大氣反射與散射、雲的反射、地表反射等直接返回太空，其餘使大氣和地表升溫、支持大氣圈與水圈的運行：約8.1E16瓦以熱輻射形式散入太空，約4E16瓦用於水循環，約3.7E14瓦用於大氣流動。
  • 地球生物圈利用的太陽能不到太陽入射功率的千分之一，大部分還是光合生物在搞（約4E13瓦），是人類文明總功率的兩倍。

人類使用的許多能量可以從太陽輸入的能量及其轉換成的水能、風能等處取得，而非靠其它途徑產生，因此總功率的提高不等於人類在太陽照射之外大量發熱。新能源取代化石燃料可能減少人類的碳排放，遏制全球變暖。有大量的能源，人類還可以用二氧化碳做原料製造塑料等減少大氣二氧化碳分壓。人類活動產生的熱還可以建設巨型散熱板來放射到太空，並由未來鋪設的軌道電站截流部分陽光來減少地球受到的太陽輻射。因此，繼續這樣發展一二百年後，氣候可能會被人類控制住，更不會嚴重變暖。

  • 只用地球上的太陽能維持每年2.5%的功率成長的話，可以繼續這樣發展368年。在此途中，約251年後，人類文明將成長為卡爾達肖夫文明指數Ⅰ型文明，估計其技術可以支持在內太陽系展開大量軌道建築與航天器。
  • 地球接收的太陽輻射只是太陽總輸出的二十二億分之一。人類可以將太陽能電站鋪到太空，接收地球原本接不到的那些太陽輻射。太陽目前的總輸出允許人類文明以每年2.5%的功率成長率從公元2020年開始發展1238年。在此途中，人類文明將成長為卡爾達肖夫文明指數Ⅱ型文明，估計其技術將可以在銀河系內宇航，擁有比太陽能更有效的黑洞引擎等高級能源，甚至造出初步可用的零點能引擎。

現實中，輸出低於輸入（Q值小於1）的可控核聚變早已實現，它不能作為能源。日本JT-60A理論上氘氚聚變Q值可以達到1.25，但沒有實際使用過氚。實現Q值30以上的可控核聚變產能，才可以期待在國家補貼的加持下跟現存發電手段競爭電價，這只是未來新能源的其中一個方向。

隨著電池技術的進步和各種儲能方案的發展，太陽能與風能的成本在迅速下降、時間上的不均勻性在得到調節，一些地方已經提出十年內讓風電的每度成本降到核電的一半。如果這方面的技術繼續進步，人類可能根本不需要拿可控核聚變來發電就能保持每年3%的總功率增長，從而更加遠離題目提到的想法。太陽能和風能佔了2019年全球新增發電量的三分之二以上，太陽能超越風能、成為全球第四大發電來源。2020年上半年，全世界十分之一的電力來自風力渦輪機和太陽能電池板，自火電廠誕生以來，全球燃煤發電站規模首次萎縮[1]。

2020年8月，挪威在森林裡測試過的「星光發電機」有了新進展，斯坦福大學的研究團隊的熱傳導發電機與輻射冷卻模塊進一步改善了效率，安裝在民宅房頂後在夜間每平方米可以產生2.2瓦電功率，能量從周圍的空氣里取得，廢熱輻射向太空。

加州大學洛杉磯分校的科研團隊開發出一種對陽光反射率98%的白色塗料，有望塗在建築物頂部反射陽光來幫助夏天室內降溫。此前市面上基於氧化鈦的白色塗料對陽光的最大反射率約85%。新塗料的原料包括硫酸鋇和粉末狀聚四氟乙烯[2]。該大學的另一組材料科學家測試了大規模的熱輻射降溫。過去數百年里，北非、中東、印度的荒漠地區有許多人已經小規模使用過這技術的原型：日落時，你將水倒入用蘆葦隔熱的陶瓷托盤。晴朗的夜裡，水將熱量朝太空放射。早晨，你就得到了非常涼的水，甚至是冰[3][4]。

2020年夏，科學家使用含銅和銀的納米技術薄膜將熱輻射最大化，該薄膜對光的反射率超過99%，其紅外輻射的波長適合直接穿透地球大氣。即使在正午的陽光下，這東西也可將包裹的物體的溫度降低到比氣溫冷10攝氏度。這可以在沒有電力和燃料供應的情況下冷卻火箭、管道、各種面板和建築物。其條件就是對準晴朗的天空。這種納米材料也可加入塗料，粉刷到建築物上。輻射冷卻可以產生溫度梯度並拿來發電。

參考

  1. ^2020年上半年，全世界退役的燃煤發電產能超過了新建成的。
  2. ^https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(20)30179-3
  3. ^https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rstl.1775.0023
  4. ^https://www.fieldstudyoftheworld.com/persian-ice-house-how-make-ice-desert/

我之前的一個回答曾經提過這個問題

答案是人類到達一級文明前都不用考慮這個問題

這裡節選一下相關內容

在討論人類何時達到一類文明之前，我們首先要解決一個基本問題，假設人類技術能力無限，地球能否承受一個一級宇宙文明呢？如果不能，人類達到一級文明的一個前提就是要大規模進入太空，至少要開發月球，這樣一來就大大增大了人類成為一級文明的難度。

為了解決這個問題，我們來分析一下地球的能量利用情況。

地球能量平衡圖

上圖是地球能量平衡圖，簡單來說太陽能到地球後大約40%被直接反射進入太空，60%在地球被利用，轉化為風能，水能，生物質，最後後變成廢熱然後通過大氣輻射返回宇宙空間，由於地球溫度基本不變，因此地球吸收多少太陽能，最終都要以輻射的形式返回。

對於地球生態圈，能量進入多少就要輸出多少，太陽對地球輻射的總功率大概在1.7×10^17W，而一類文明的輸出功率在10^16W，也就是說人類產生能量應該達到太陽輻射功率的6%左右。這裡我們就要考慮能源構成的情況。風能，水能等能量還有我們吃的糧食，本質上就是太陽到達地表那60%的能量轉化而來的，人類利用這些能量不會產生額外的後果。核能和石化燃料短期內與太陽對地球的輻射沒有關係，使用這些能量相當於額外的給了地球能量，為了維持地球能量平衡，地球大氣溫度將會升高這樣才能增大向宇宙空間的散熱，這就會導致全球氣溫變暖的問題，如果地球氣溫升高到不適宜人類居住，人類就必須大規模移民太空，這種情況下對於人類資源與技術的要求就會大很多。而太陽能的利用介於二者之間，它一部分用了60%到達地面的太陽輻射，也是用了一部分本該直接反射進入太空的太陽輻射，同樣會導致地球能量額外增加，因此也會導致大氣溫度升高，只不過沒有核能與石化燃料那麼明顯罷了。

在這裡我們做一個極端的假設，當人類達到一級文明的時候所產生的輻射功率完全由化石能源或核能產生。人類產生的有效功率是1×10^10W，由於熱力學第二定律的限制，假設熱機的效率為33%左右，實際上人類消耗的化石能源功率為3×10^16W，其中2×10^16W轉化為廢熱。這個能量相當於太陽輻射功率的18%，地球通過輻射向太空排放的熱量應當為現在1.3倍。假設地球為黑體，地球的輻射能力與溫度的四次方成正比，目前地球的平均溫度為15℃，將來為了移出這些熱量大氣的溫度將達到34.5℃。看上去似乎很高，而且如此規模的全球氣溫變暖會應當會產生相當嚴重的氣候問題，但是不要忘記了一級文明是可以操縱地球上所有資源的，那時候人類的生存能力絕非現在可以比較。而且在遙遠的侏羅紀地球的平均溫度也是30多度完全不影響生物的生存。因此在比較極端的情況下，當我們達到一級文明的時候，我們依舊可以在地球生態圈內生存。而未來的情況應當會樂觀不少，首先水能和風能這類能源應當有一定的比例，實際產生的廢熱不會這麼高。其次人類已經是一級文明了，調節大氣成分，捕集溫室氣體也是可能的，也就是說我們可以減小大氣吸收太陽能，降低大氣的散熱要求。因此人類達到一級文明並不需要以大規模進入太空為前提。

原回答

人類什麼時候才能達到一級宇宙文明？?

www.zhihu.com圖標

真的是醉了，熱力學第二定律，得到的結果，也是會有熱污染呀。

當熱力學第二定律用來解決實際問題的時候，我們用的是熵產分析，是「火用」效率等等。

人們對於可控核聚變的利用，目前還是跟核電一個樣子的，需要藉助於一套熱力循環裝置，將核聚變的熱能轉化為電能，然後再進行使用。

至少50年內，還會是這樣子的！

而熱力學第二定律，就告訴我們，不可能從單一熱源取熱使之完全轉換為有用的功而不產生其他影響。

可控核聚變提供的就是一個超高溫的單一熱源，而你要利用他，就必然伴隨著能量的損失。

當你的熱機轉換效率能達到卡諾循環時，這是理想情況下的，這是轉換的極限。

此時，你的能源利用效率為這麼高，看起來非常美妙是不是？

高溫非常高，而環境溫度很低，所以效率就趨近於1。

但實際上，由於圖1這一套熱力循環裝置中，處處都存在著熱能的損失。

因此核電站的熱效率要比一般火力發電站低的多，大概30%，而一般的火力發電站，能達到40-50%。

關於核電站的熱效率要比一般火力發電站低的多，有空再單獨分析一下。

在30%的熱效率下，未被利用的70%的熱能，就是熱污染了！！！

什麼是熱污染？

熱污染是指現代工業生產和生活中排放的廢熱所造成的環境污染。[1]

熱污染是一種能量污染，是指人類活動危害熱環境的現象。

產生溫室氣體、破壞臭氧層等算；

城市熱島效應、發電廠等人類活動造成的水溫、氣溫升高，也算。

可控核聚變是否會產生熱污染？

這主要取決於人類對於可控核聚變的能源利用效率。

除了能被人類利用的，比如轉化為電能等比熱能「品位」更高的能量，其餘的就是廢熱。

如果能源利用效率很低的話，那就會造成嚴重的熱污染。

核能確實是一種清潔的能源，是因為利用核能發電不會像化石燃料那樣對大氣造成污染。

但是核能發電的缺點，就是核能發電廠熱效率較低，會排放更多的廢熱到環境中，因此其熱污染較嚴重。

人類對於可控核聚變的利用，未來也同樣面臨這個問題。

以上！

參考

  1. ^https://baike.baidu.com/item/%E7%83%AD%E6%B1%A1%E6%9F%93/358560?fr=aladdin

這個問題上，不要把地球當作孤立的系統

地球其實是一顆漂浮在零下270左右的真空環境里，靠著太陽24小時照射才能維持溫度的小球

說人話就是

如果人類的活動能這麼牛逼的話，就不會有夏天熱冬天冷，白天熱晚上冷的情況出現了

核聚變本身就是解決當下人類依賴化石能源進而產生大量污染的問題，也就是說核聚變本身就是清潔能源。其次因此核聚變的特點，導致人們並不需要大肆使用。

就算會，也比當下的化石能源好。化石能源的能量產生和污染產生的比，遠遠不是核聚變可比的。

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