核动力汽车

核动力汽车研究

1.世界能源背景介绍

世界上第一款核动力汽车—福特Nucleon

1957年，福特曾推出一款空前绝后的核动力概念车Nucleon。在两个后轮之间的核反应堆以铀元素的核裂变为能源，能够把水变成高压蒸汽，再推动涡轮叶片驱动汽车。按照当时的设计思想，大约在8000公里核燃料耗尽之后，核燃料将能够在路边的“加铀站”得到补充。这听起来非常刺激，就好像驾驶一辆原子弹在马路上飞驰。

世界上第二款核动力汽车—凯迪拉克WTF

2009年，一名叫Lorus Kulesus的数字设计师设计了一款集流线型和空气动力学为一体的概念车，它拥有醒目的前格栅和24个独立车轮组成的巨大的轮胎，但这都不是它最特别的，最引人注目的是它的名字—Cadillac World Thorium Fuel Concept（凯迪拉克世界钍燃料概念车）。顾名思义，这款车是一款核动力汽车，以钍元素作为核动力燃料。

这款概念车的车轮采用了四组共24个单独的车轮设计，并完全不需要轮胎的支持，单个车轮均有独立的电机控制。所要做的就是每隔5年对轮胎进行一次保养。但是，Lorus并没有真正研发出钍引擎，这纯粹是一辆概念车。

LPS钍引擎

美国的LPS公司（Laser Power Systems）成立于2007年。2011年，LPS

公司宣称一个钍引擎的新型设计可以用在汽车上。他们的想法是生产一款即经济有效又对消费者绝对安全的引擎。

LPS的CEO兼主席Charles Stevens说，他的设计只需要8克钍就能够驱动汽车行驶100年。这款引擎用激光来得到钍元素中的能量，然后通过蒸汽把能力传递给涡轮，用涡轮驱动发电机发电，然后驱动电机。具体这款引擎怎样运行目前还是保密的。

Stevens说一克钍提供的能量相当于7500加仑的汽油，因此，一辆钍动力车能以持续行驶300000英里，或5000小时。另外，这辆200-250kW (268-335 马力)的钍引擎能够支撑一辆普通车的一生。大部分拥有者不需要再次填充燃料，对于那些行驶里程特别长的，换一个拥有全新钍燃料的引擎只需几千美元。

Stevens还称，除了研发成本，钍动力汽车现在遇到的问题，就是怎样研发出足够小的微型涡轮机。这种微型涡轮机能装到汽车上，又能提供足够的电力来发动汽车。如果钍动力车推出，汽车对汽油的依赖将大大减少，但钍动力车的普及仍然会面临很多问题。首先，它如何消除人们的“核恐惧”？第二，这肯定需要数百万美元去研发和生产，造价一定不菲，普通消费者能否有能力购买？第三，会不会产生核泄漏？

LPS公司设计的引擎是很独特的，因为它不产生核反应。尽管放射性物质被用来产生热量，但是称呼它“核动力汽车”并不完全正确。

对于LPS公司的设计，学者们各执一词。

拥有先进光学系统博士学位的科学家Stephen Granade说：“我不能说这个是错误的，尤其是Stevens先生没有给出任何书面的描述以及他具体做了什么，但是我有很多疑问—这个从物理上根本就行不通。后来了解到LPS的发明不用核反应，而是用一个钍动力的激光来旋转涡轮后，Granade说，这还是行不通的。要想实现一克的钍获得的能量同7500加仑汽油获得的能量相同，这个过程的能量效率需要比核反应的高50倍。

评估核电的安全状况的一个机构“Union of Concerned Scientists ”的一位核物理科学家Edwin Lyman声称，除非它包含衰变物质的热量，否则核动力汽车和钍引擎是不可能实现的。后来了解到Stevens不利用核反应来产生热量后，Lyman还说，从物理上来说，引擎是讲不通的，因为他的意图还是要用衰变物质。电力需要以某种方式产生，因为激光不会自己产生能量。如果是利用衰变物质，一个可以行驶300000英里的机器需要的钍的数量要比钚多1亿倍，换句话说需要十亿吨钍。

“Carnegie Endowment for International Peace”的一名化学工程师和分析师Deborah Gordon说一台钍引擎会产生数量惊人的垃圾。由于热能的损失，这个引擎是没有效率的。

但是，并非所有的科学家不认同LPS公司的设计。拥有加州大学洛杉矶分校航天工程博士学位的Lord Cole说可以把钍作为一种燃料用在汽车上，但是这是任重而道远的。钍动力发动机的重量，尺寸以及温度在设计上是一个巨大的挑战。

LPS官网

现在，2.5Mkw的高速发电机已经建成并由美国空军部（USAF）进行测试。这台发电机仅28×21英寸，360磅，其体积是常规发电机的十分之一。功率为5Kw，30Kw，90Kw，200Kw和1.2 Mkw的发电机也已经建成，并且在进行测

试。为了满足商业动力公司的需求，我们在设计更大的发电机。这台特斯来涡轮机建造起来简单且便宜。图片显示的已经完成了75%，但这只是一个有很大应用的原型设计。这套完整的系统名为MaxFelaser，需要调整涡轮的大小以便作为能量源安装在发电机上。

建立一个完整的样机系统需要3至6个月，再需要6至12各月来开始小规模生产，12至24个月来进行大规模生产。此时，基本是话费在3年时间里用2.5亿美元来进行小规模研究。如果增加资金投入，这个计划能够提前完成，当然，资金投入是会有回报的，利润会很大而且来的很快。

利用激光激发钍中的能量，形成一个新的激光管路系统，利用它把水变成水蒸气驱动LPS涡轮高速发电机。这能产生清洁的能量，可以满足任何动力系统的需求和应用。比如大型中央电力系统，分布式电源系统，本地备用或备份电源系统，或小于家庭或企业系统以及可以被放入汽车，卡车或任何使用的内燃机驱动的机车内的250千瓦至1兆瓦系统。

使用钍燃料的优点：1.消除温室气体的产生；2.安全性显著提高；3.消除当前燃料生产的危害；4.在环境安全的模式中运行；5.防止核武器扩散；6.显著降低MaxFelaser的体积和复杂性；7.大幅降低燃料成本。用LPS MaxFelaser驱动的钍激光来发电的成本是0.01美元每千瓦时。利用钍发电，成本比煤少500倍，产生的电量比煤多一千八百万倍。

你必须使原子核足够热，必须有足够的原子核，必须给它们足够长的时间来裂变。在这一点上，我们还没有建立能满足这些条件的反应堆，只有满足这些条件，才能使反应释放的能量大于消耗的能量，我们以后可能会研究出来，但是现在还没有。

钍核电池

《英国每日科技》报道：中国成为世界上唯一一家掌握并应用钍核电池动力技术的国家，现已成功制造出绝密钍核电池，将助“嫦娥4号”探月。目前，中国科学家们已经在银东基发展投资子公司丽港稀土（中国最大的绝密制造钍核电池动力钍金属公司），开发成功制造利用钍代替铀作为新型核燃料的钍核电池技术，钍核电池高科技产品被列入中国重点火炬与星火计划、中国重点新产品计