先进动力的领航技术--核动力汽车的发展与未来.pdf
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1、大学科普核科学知识Nuclear Science Knowledge482023 年第 2 期很多人对核能技术的认知甚少,总觉得核离我们的日常生活很远。然而,随着人类对核的探索加深,核技术的应用范畴也逐渐变得广泛。核技术最初应用于军事方面,作为战略打击武器或者为航空母舰、核潜艇提供动力;后来逐步贴近我们的生活,作为放射源用于医疗领域,或者为核电站提供电力以及用于城市供暖。随着核技术离我们的生活越来越近,我们不禁畅想,它是否可以成为汽车的动力源,出现在普通居民的家庭。本文将从核动力汽车的开端、WTF(World Thorium Fuel)型汽车与钍基燃料的优越性以及核动力汽车的优点等方面进行探讨
2、。一、核动力汽车的最早提出核能可以为航空母舰提供巨大的能量,那如果将它运用于汽车上会是怎样的情形?这看似是一个疯狂的想法,然而早在上个世纪就有人提出了核动力汽车这个概念。1957 年,美国汽车福特公司推出一款 Nucleon 核动力概念车(图 1)。该车的核反应堆安装放置在两后轮之间,通过核裂变产生能量把水变成高压蒸汽,再推动涡轮叶片驱动汽车,然后蒸汽冷却后返回核反应堆再次被加热以循环使用。装载在车上的小型核裂变反应堆如图 2 所示。在当时,实现可控的铀裂变是技术上的难题。铀裂变是通过热中子去撞击铀原子,然后释放 2 到 4 个中子,这些中子再去撞击其他铀原子,从而产生链式反应而自发裂变。这个
3、过程会放热,但很容易失去控制而使得温度瞬间升高导致爆炸。要达到核裂变可控则需要依靠控制棒,使得每个铀核子的裂变能够正好引发另一个铀核子的裂变。先进动力的领航技术 核动力汽车的发展与未来The Development and Future of Nuclear Power Vehicles中国 重庆 重庆大学学生核学会 肖 桐 高运乘图 1 Nucleon 模型图图 2 Nucleon 动力装置图 3 可控核裂变装置辐射合成(radiation synthesis):在电离辐射的作用下合成有机化合物、无机化合物、高分子等的过程。【科学名词 核科学技术名词】大学科普核科学知识Nuclear Sci
4、ence Knowledge492023 年第 2 期但是这样就有另外一个问题保证可控核裂变反应堆的控制棒系统很复杂,反应堆的占用空间会变大,就很难装置在汽车上了。基于以上原因,再加上当时人类对于核能的恐惧与敬畏,以及这款车是以铀-235 作为燃料,其辐射强穿透性与意外事故造成核泄漏的不可控性让这款车无果而终,但它的出现给核动力汽车界开了先河。二、WTF 型汽车与钍基燃料的优越性2009 年,沉寂了许久的核动力汽车再次被提出。凯迪拉克公司推出一款名为 WTF 的核动力概念车(图 4)。凯迪拉克推出的 WTF 概念车相比于 20 世纪五十年代的概念车型有明显进步。在 WTF 诞生之际,其号称可以
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