拜里基

首页 » 常识 » 诊断 » 能不能研究核动力汽车,5年以上不更换电池
TUhjnbcbe - 2023/9/10 20:05:00
白癜风白斑复色 http://m.39.net/disease/a_6201577.html

历史上,美国曼哈顿计划于年启动,仅仅三年的研究后,在年7月16日成功进行了第一次核爆炸实测。

在原子弹爆炸后的第六年,年的第一次“问号会议”中,美国陆*就提出了TV1核动力坦克计划。

核动力坦克的设计目标和新能源汽车的目标一样,为了长续航而不用进行燃料补给。使得核动力坦克能在后勤孱弱的地区,也能发起钢铁洪流的杀伤性。

当时对核动力辐射并无多少敬畏的*方甚至在坦克上增添了咖啡机这样高能耗设备,来提高士兵的舒适度,因为核动力可以解决一切的能源问题。

该型号的坦克也有常规能源版,TV1的兼容版——TV8坦克一开始使用克莱斯勒V8发动机提供动力。如果装配了微型核反应堆,则能解决续航的问题,可以连续开上万公里而不用添加燃料。

TV8核动力坦克

但是,坦克不能像战舰、潜艇一样用厚厚的保护层隔绝辐射,坦克内的核反应堆时刻辐射内部成员,且用来降温的水源也成问题。强烈的辐射下,即便不考虑乘员的生命健康,也得采取每两小时更换乘员组,但这样反而大大增加了后勤压力。此外,坦克若被击毁,难免出现大范围的核泄漏,对周边的士兵、环境都是一种伤害。

在多重因素叠加下,最终让该项目被否决。

除了核动力坦克,实际历史上也出现过核动力汽车。早在年,福特就推出来概念车Nucleon.

这款车也用水来冷却反应堆,并用热蒸汽驱动车辆,甚至还提出了在加铀站补充燃料的构想。看到这里,是不是很熟悉,就和现在的加氢站一样……

不过,在当时的核春天时代,人们以为找到了真正的无害能源,从上到下都没考虑到核辐射的严重性。

年,甚至出现了「吉尔伯特U-原子能实验室」这种玩具,里面含有真正的强辐射的铀矿石。

儿童们可以玩铅与钋组成的α粒子、钌制成的β颗粒和锌65制成的γ射线,而它们都被简单地无防护地装在了透明的玻璃罩内。当时的儿童在家里,就能观察真正的核裂变。

而两千年后,凯迪拉克和奥迪也推出来核动力的概念车型。

奥迪MesarthimF-TronQuattro是核动力超跑,虽用核能驱动,却是新能源车。因为车辆使用核能转换的电能驱动。堪称续航最长的新能源车,一克燃料就可以不停地跑两年。

最重要的是,奥迪号称还完成了反应堆的运行,让其成功的产生了能源!

而凯迪拉克WTF则是在年给凯迪拉克的一份百年庆生礼物。采用钍燃料,英文全称WorldThoriumFuel,首字母缩写即为WTF。

这款WTF加一次燃料,续航里程就可达万公里,的确有点WTF的意思。要知道,许多燃油车恐怕到报废都跑不到这么长的里程。然而,奥迪的核动力汽车虽能提供动力,却遇到了和TV8坦克一样的问题,不能隔绝对成员的核辐射,也不能解决水源的问题。

所以,这两款车,终归在图纸上谈了下,或者也造出了概念车的结构,和进行了核反应堆的小型化设计,但最后还是没有变成可以上路的车。

实际上面的核动力汽车,个人觉得更多的是噱头,只是语不惊人死不休的为了宣发而已,因为传统的利用核动力的设备不可能做得这么小。

常见的利用核动力方式:反应堆内部装有可控链式核反应的核燃料,核反应产生的热能作为电站的热源,蒸发水后带动汽轮机,汽轮机带动发电机,发电机产生电能。

原理非常简单,原子由原子核与核外电子组成,原子核由质子与中子组成。

当铀的原子核受到外来的中子轰击时,一个原子核会吸收一个中子,并分裂成两个质量较小的原子核,同时放出2—3个中子。这裂变产生的中子又会去轰击周围的铀原子核,引起新的裂变。如此持续进行,就是裂变的链式反应,链式反应会产生大量热能。用循环水(或其他物质)带走热量才能避免反应堆因过热烧毁。导出的热量可以使水变成水蒸气,推动汽轮机发电。

所以这就需要足够的水来循环,所以核电站基本都建立在水资源获取方便的河边、海边。

因为高速中子会四散分开,为了增加和减少中子轰击原子核的概率,就需要有控制设置来控制其反应过程和调节反应速度。一般都是硼、碳化硼、镉、银铟镉做成的控制棒(能吸收中子),用来控制反应堆的中子数量,这就是核反应堆的控制设施。插入控制棒,就能吸收四射的中子,完全插入,就能终止其裂变反应。

而铀及其裂变产物都有强放射性,会对环境和生物造成巨大伤害,因此要有可靠的防护措施;比如密封的燃料包裹壳体,要耐高压高温腐蚀和密闭的回路系统。防护措施不仅要防御辐射不外泄,还要有发生异常的防护安全冗余设施,比如硼水的紧急停堆系统,高压注水系统,消氢系统。在反应堆外围还要设置安全壳体,以免反应堆泄露,会直接暴露在外界环境中造成污染。(切尔诺贝利事故就是为了节省成本,外围没有设置安全壳体,导致放射性污染物直接进入了环境中,造成了数百公里的污染。)

所以,我们知道一个核动力转电力的系统需要:

核燃料、冷却系统、水循环系统、控制设施、防护设施,安全冗余设施,蒸汽循环系统,汽轮机,发电机这些部件。

如果要安全使用核燃料作为动力,以上这些设施都是必要的,这就意味着整个核动力系统的小型化,实际非常困难。

以核潜艇举例,这是目前实用的最小核动力载体了,其搭载的核动力仓所需的水资源可以方便从海里提取,但体积依旧不小。

比如中国年退役的“长征一号”核潜艇,后改为了中国核潜艇展馆,在青岛海*博物馆正式对外公开展出,其核反应仓就足足有一个大巴车的大小。

当然,如果你只想制造一个核弹,那就只需要核原料,一个壳体和中子激发装置,其他的啥都不需要,不需要冷却,不需要水,不需要控制、安全设备,这就可以做得很小。一个装笔记本电脑的大背包就可以背起来,大街小巷随你走。

所以,核裂变即便后期真能够小型化,也不能用于汽车这种普通人使用的小型载体上。防护措施昂贵不说,且因为一旦泄露,核裂变产生的强辐射就会对周边的人和环境造成灭顶之灾。

现在能实际用在小型载具上的核相关的动力系统,就是搭载在太空出行的载具上。

利用的原理是核原料的自然衰变产生的热量,利用热电效应来进行发电。

热电效应:当受热物体中的电子(空穴),因随着温度梯度由高温区往低温区移动时,所产生电流或电荷堆积的一种现象。

利用核原料自然衰变产生的热量,把金属的一端加热,金属两端产生了一个温差,就会产生电流效应。

这种方式最早应用在了太空领域,年美国发射的第一颗人造卫星“探险者一号”就采用了此类核电池,给卫星供电并能在严寒区域提供热量(无法接受太阳光的区域)。

此后的阿波罗登月飞船,上面也装有小型的核电池,设计寿命虽然为一年,但实际使用都远超了设计时间。

这类电池普遍的功率不高,只有数十瓦到上百瓦的级别,如年2月登陆火星的NASA的毅力号火星车。长度约3米,重量公斤,就如同一辆微型轿车的大小,它就搭载了一块核电池。

其尾部就是装的45kg重的核电池,额定输出功率达到瓦,设计的使用寿命长达14年。

这类电池结构简单,且辐射量极低,因为不产生伽马射线(伽马射线可穿透数十厘米混凝土),所以外壳可以做到很薄,整体结构也能做到很小,即便外壳破损,只要第一时间做简单防护,就可以阻止污染。

但是其热利用率只有6%-10%左右,大部分热量需要导出到外部,所以现在基本的使用领域都是太空,严寒地区和海洋区域。

但即便不考虑降温和污染的环节,这种自发电的核动力电池也不是汽车能玩得起的,因为这块45公斤的小电池的造价高达万美元,而这样一块小电池还远远无法驱动一辆在地球重力下的小轿车……怎么也得搭载个十块二十块的…………

就问下,谁买得起这核动力汽车……

1
查看完整版本: 能不能研究核动力汽车,5年以上不更换电池