未来汽车可以采用核动力吗,未来飞机也能使用核动力吗

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核动力也称原子能,是利用可控核反应来获取能量,从而得到动力、热量和电能。产生核电的工厂被称作核电站,将核能转化为电能的装置包括反应堆和汽轮发电机组。核能在反应堆中被转化为热能,热能将水变为蒸汽推动汽轮发电机组发电。世界各国军队中的某些潜艇

 

  核动力也称原子能,是利用可控核反应来获取能量,从而得到动力、热量和电能。产生核电的工厂被称作核电站,将核能转化为电能的装置包括反应堆和汽轮发电机组。核能在反应堆中被转化为热能,热能将水变为蒸汽推动汽轮发电机组发电。世界各国军队中的某些潜艇及航空母舰以核能为动力(主要是美国)。

 

  未来汽车可以采用核动力吗

 

  我们都知道新能源车的发展迅速,混合动力、纯电动以及氢动力都成为了未来的选择。而最新研究结果表明,还有一种能源我们不能忽视,这就是核能。未来核能真的能用来驱动汽车吗?不,这不是科幻小说,这是一个半个多世纪以来,科学家们始终在不断研究的课题。

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  早在1957年,福特汽车的科学家就有了第一套解决方案,即利用有在铀的核裂变反应加热蒸汽发生器,继而推动涡轮发动机,这和在车上装一个微型核电站没有什么区别。当时美国人之所以没敢投放市场,主要是无法想象两辆核动力车相撞后会发生多大的破坏力,最终连碰撞实验都没敢进行。

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  让汽车像钢铁侠一样装上“微型核反应堆”的研究并没停下脚步,R&D激光电源系统公司发现,放射性元素“钍”(thorium,元素符号Th,原子序数为90)或成为未来核能汽车应用的选择。钍可以通过放射光线产生热,并在一个闭合线路中产生蒸汽。蒸汽将带动发电机进行运转。而铝制的箱子可阻挡钍产生的放射性光线。目前美国能源部位于爱达荷州的实验室已经确认了这种装置的可靠性,并很有可能被安装到飞往火星的载人飞行器上。据微软全国广播公司(MSNBC)透露,他们已经计划于明年专门为此兴建一座工厂,以进一步提高其效能。

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  R&D公司的查尔斯-史蒂文斯表示,核动力车(钍车)永源都不需要充电,只需要8克钍就相当于7500加仑汽油的能量,并足够汽车跑30万英里(48.3万公里)。尽管目前还需要大量的实验来提高这辆疯狂的跑车的效率和安全性能,但很多研究者相信,不久的将来,核动力汽车将彻底取代燃料电池汽车。汽车像钢铁侠一样飞驰或许并不是个梦。

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  未来飞机也能使用核动力吗

 

  “核动力飞机”乍听起来只是好莱坞大片中的科幻题材,因为在继人们打造出核潜艇、核动力航空母舰、核动力破冰船等系列杰作之后,核动力飞机从来都被认为是“异想天开”:哪有载着“核威慑”到处飞的家伙?

 

  然而,波音公司近日获批的一项技术专利却显示,核动力飞机似乎距离人们越来越近了:该专利涉及利用激光引发核聚变、核裂变进而为飞行器输送动力的系统。波音希望用这种核动力引擎代替目前应用在飞机上的主流的涡轮引擎,甚至代替航天器的助推火箭系统。

 

  一般而言,每一项技术从宣布到可用的版本出现,大约都需要20年的时间。那么,20年后,核动力飞机能否飞上天?

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  核动力飞机 冷战制造

 

  其实,人们对核动力飞机的设想由来已久。早在上世纪五六十年代的冷战时期,美苏两国就已经打算把这种设想变成现实了,只是因为解决不好辐射防护和重量的问题才没有真正用于实战。

 

  当时,军备竞赛美苏两国研制核动力飞机的出发点是要造出高性能的远程战略轰炸机,“绕地球转几圈不用加油”,从而摆脱对军事基地的依赖。美国率先启动了一项名为“NEPA计划”的项目,先后投入1000万美元研制核动力远程战略轰炸机和高性能飞机。后来,该项目被美国原子能委员会和美国空军的联合飞机核推进项目取代,即ANP项目。苏联起初对核动力飞机的讨论只是停留在报告上,后来在美国研制“NB-36H”核动力飞机“进展顺利”的刺激下,苏联高层也下令投入研发。

 

  “NB-36H”核动力飞机是由当时翼展最大的军用飞机B-36轰炸机改装而来,美国人将核反应堆装上之后,“B-36”前就多了个N:Nuclear。

 

    核动力飞机可不是仅仅改装一个核反应堆动力装置那么简单,除了选择合适的驱动方式之外,还要克服一个非常实际的困难:如何保护驾驶员不被反应堆长时间辐射?若飞机坠毁后,带来的地面核污染如何避免?

 

  为了解决这个难题,技术人员对NB-36H的驾驶舱用厚厚的铅和橡胶屏蔽层包裹,重达12吨。而在NB-36H试飞时,旁边还跟着另一架装满了士兵的飞机——万一NB-36H坠毁,这些士兵要第一时间冲下去封锁现场,避免核辐射伤及无辜。

 

  此后,NB-36H搭载试验反应堆在1955年至1957年间共完成了47次飞行。虽然携带反应堆,但它仍依靠常规动力飞行。后来的苏联核动力飞机图-119的60多次飞行试验亦是如此。

 

  知名航空专家、《航空知识》杂志副主编王亚男告诉《中国科学报》记者,因核动力而来的核安全管理问题正是核动力飞机迄今未能问世的根本原因,且不提成本,其管理难度之大难以估量。

 

  此外,核动力航母和核潜艇可以利用取之不尽的海水来冷却堆芯,而在飞机上的核反应堆,只能采用气冷技术,这在当时的技术水平上也难以企及。

 

  真正阻碍核动力飞机出炉的原因,则是替代品洲际导弹的出现。可携带核弹头的洲际导弹可以大量部署在核潜艇、航母和陆地上。此时,用核动力飞机实现战略轰炸就显得效率低下了。

 

  核聚变带来发展契机?

 

  尽管人们关于核动力飞机的畅想一度中止,但核动力能源密度大的诱惑一直都让人们跃跃欲试——从理论上讲,一磅(大约454克)浓缩铀可以驱动一架飞机绕地球飞数十圈。

 

  而前景更为诱人的核聚变,则给核动力飞机带来更多的想象空间。因此,尽管困难重重,核动力飞机也一直并未淡出工程师们的视野。

 

  今年初,洛克希德·马丁公司的臭鼬工厂宣布,该公司已经掌握了紧凑型核聚变发电技术,预计在未来十年内,可以用于为空军的飞机和海军的舰艇提供动力。

 

  近几十年来,核聚变取代核裂变作为能量来源已经被证明有着更为广阔的前景:它更加高效,没有核废料需要处理,并且燃料可以容易地回收利用。

 

  洛克希德公司所谓的“紧凑型核聚变反应堆”使用了磁约束核聚变版本,很像正在法国建设的国际核聚变工程——国际热核实验反应堆(ITER)。然而,甜甜圈形状的托卡马克国际热核实验反应堆直径达到16米。

 

  但是洛克希德·马丁公司声称,该公司已经掌握了封压温度极高的电离气体或等离子体的创新方法。这意味着紧凑型核聚变反应堆“能够安装在卡车或者军用运输机的后面”。

 

  王亚男认为,目前而言,核聚变的技术难度还很大,仅仅在实验室阶段存在实验堆,迄今为止尚没有核聚变项目能够研制出真正的原型机,洛克希德公司的臭鼬工厂肯定有许多障碍需要

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