Атомный двигатель для автомобиля

Автомобиль с ядерным двигателем: 8 грамм тория на миллионы километров

Американская компания собирается выпустить первый в мире автомобиль на ядерной энергии в ближайшие два года.

По словам директора Laser Power Systems, Чарльза Стевенса (Charles Stevens), всего одного грамма тория достаточно, чтобы заменить более 28 000 литров нефтепродукта.

Чтобы автомобиль проработал без дозаправки всю жизнь, ему понадобится лишь 8 грамм тория, считает Стивенс.

Торий

На данный момент фирма Laser Power Systems, с главным офисом в Коннектикуте, работает над новым двигателем, который будет использовать торий — тяжёлый слаборадиоактивный металл — чтобы создавать электричество для мотора.

Этот металл используется в области атомной энергии, а также применяется в металлургии. Он способен производить огромное количество тепла, будучи плотным материалом, схожим с ураном.

Ядерное топливо

В одном из интервью он объяснил принцип работы: небольшие частицы тория использовались для выработки тепла — был создан ториевый лазер и несколько подобных лазеров нагревали воду для получения пара, чтобы привести в действие серию мини-турбин.

Стивенс говорил, что двигатель с весом примерно 227 кг будет достаточно легок и компактен, чтобы уместится под капотом обычного автомобиля.

Все же, если бы все было так просто, то нефтепродукты уже бы канули в лету. По словам Стивенса, разработка работающих компактных турбин и генераторов намного сложнее, чем создание ториевого лазера.

На данном этапе команда из 40 рабочих во главе со Стивенсом пытается ответить на вопрос, как эффективнее совместить лазеры, турбины и генераторы. Если задумка удастся, то, по их мнению, автомобили с ториевым двигателем смогут покрывать расстояния в миллионы километров.

«Машина состарится раньше, чем мотор. Не будет ни нефтепродуктов, ни выхлопных газов — ничего» — говорит Стивенс.

Если торий станет главным источником энергии, то Австралия станет глобальным энергетическим гигантом. По данным Геологической службы США (US Geological Survey), в Австралии второе по объему месторождение тория на Земле — около 333 690 тонн (примерно 1/4 всех запасов тория на планете). Кроме Австралии, большое количество тория находится в США и Индии.

Автомобили и атомная энергия

В 1950-е Форд разработал концепт-кар под названием Ford Nucleon. Этот автомобиль на атомной энергии был разработан, по словам Форда, на основе предположения, что в будущем атомные реакторы станут компактнее, безопаснее и легче.

В основе дизайна была энергетическая капсула, которая находилась в задней части автомобиля. Форд предполагал, что зарядные станции заменят бензоколонки, а проехать без подзарядки можно будет более 8 000 км.

Сегодня можно задуматься, почему же до сих пор на дорогах не разъезжают автомобили на атомной энергии, ведь в мире уже существуют атомные электростанции, подлодки и авианосцы. Во время холодной войны СССР и США использовали небольшие реакторы для снабжения энергией спутников.

Ученые могли бы создать миниатюрную атомную станцию и вставить ее в автомобиль. Но не так все просто.

Использование автомобиля на атомной энергии

Возможно главная причина, по которой у нас улицы не забиты автомобилями с атомным двигателем это радиоактивность. Такие машины нуждались бы в соответствующей защите, иначе не только водитель, но и окружающие люди могли бы пострадать.

Если использовать всю необходимую защиту, то автомобиль был бы невероятно тяжелым, возможно даже настолько, что он не смог бы сдвинутся с места.

Также подобные автомобили могут быть использованы во вред людям, например, как опасное радиоактивное оружие.

В конце концов, энергетическим компаниям, автомобильным концернам и правительствам придется тесно сотрудничать, чтобы создать нужную инфраструктуру.

Им также придется установить стандартизированный процесс избавления от использованного энергопродукта, у которого еще сотни лет будет высокий уровень радиации.

Cadillac WTF — первый автомобиль с ядерным двигателем

Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.

В качестве топлива группа разработчиков использовала слаборадиоактивный металл торий (Thorium (Th)). Впервые идею использования этого элемента высказал американский изобретатель Лоуренс Кулесус в 2009 году на выставке автомобилей Chicago Auto Show. Ну, а инженеры компании Laser Power Systems во главе с изобретателем Чарльзом Стивенсоном смогли не только разработать концепцию ядерного двигателя, но и с успехом воплотить ее в жизнь. Новый концепт получил название Cadillac World Thorium Fuel (Cadillac WTF).

Впервые торий начали использовать во времена Второй мировой войны, ведь он считается наиболее безопасным веществом среди остальных радиоактивных элементов. По подсчетам ученых-разработчиков, грамм тория с успехом заменит около 30 тыс. литров обычного топлива. Ну, а 8 граммов полностью хватит владельцу автомобиля на всю жизнь. Кроме этого, выделяемой при реакции избыточной энергии хватит на подзарядку и аккумулятора, и иных устройств.

Cadillac WTF способен перевернуть с ног на голову сегодняшнее представление об автомобилях. Задачей нестандартных решений, которые нашли место в разработке коцепт-кара, является борьба с ущербом окружающей среды. Современные автомобили не только имеют небольшой срок службы, но и негативно влияют на экологию при производстве, эксплуатации и утилизации. В то время как новинка от Cadillac рассчитана на работу без дозаправки и ремонта в течение целого века.

Все системы концепта также отличаются от традиционных аналогов. Энергия тория максимально эффективно приводит в действие все внутренние программы, действуя сродни нервной системы человека. Основные узлы автомобиля имеют функцию подстраховки в случае непредвиденной поломки, чтобы Cadillac WTF продолжал полноценное функционирование без ремонта.

Концепт-кар имеет 24 колеса, по 6 с каждой стороны. Каждое из них довольно узкое и снабжено встроенным индукционным электромотором. Такие колеса нужно будет регулировать раз в 5 лет, без необходимости замены.

Сама конструкция Cadillac WTF очень гибкая, автомобиль способен трансформироваться словно мускулы, делая управление интуитивным. Например, угол колес изменяется в зависимости от поверхности дороги. Реактор автомобиля в целях безопасности расположили в задней части коцепт-кара.

Если торий позитивно покажет себя в качестве источника энергии, а концепт-кар станет реальностью, то мировыми лидерами в области энергетики могут стать Австралия и Индия. На территории данных стран расположено около 30% залежей этого металла от всех месторождений планеты.

Понравилась статья? Тогда поддержи нас, жми:

Автомобиль с атомным двигателем

Как это часто случалось в истории автомобилестроения, пальму первенства, на этот раз — в деле атомной легковушки, постарались захватить конструкторы компании Ford Motors. Сразу оговоримся: название «атомный автомобиль» не совсем корректное. Как и «атомная бомба». На самом деле и то, и другое устройство величать можно не иначе, как «ядерными», ибо в них используются именно ядерные силы, которые освобождаются при делении ядер урана (плутония и так далее) на ядра более простых элементов.

Атомное автостроение чуть было не началось с танков. В 1954 г. На посвящённой развитию бронетехники конференции Question Mark III в Детройте была представлена модель танка TV-I с ядерным реактором в роли силовой установки. Полной зарядки реактора по замыслам конструкторов должно было хватить на 500 ч работы. Весил танк 70 т, из которых примерно 10 приходилось на реактор и 20 — на биологическую защиту. Соотношение было признано нецелесообразным, и к следующему году танк изрядно похудел. Новая модель, получившая индекс R32 и представленная на Question Mark IV, весила уже 50 т, из которых на реактор с защитой приходилось около 15. Пробег машины на одной «заправке» должен был составить порядка 6500 км.

Такой вариант был признан более удачным, однако и он не ушёл дальше чертежей и пластилиновых макетов. На этом интерес военных инженеров к ядерному транспорту утих. Зато гражданские конструкторы из того же Детройта пошли гораздо дальше своих коллег.

Не будем ломать копья и традиции и продолжим называть «ядерный» автомобиль «атомным». За его разработку инженеры Ford взялись в 1957 г. А уже год спустя широкой общественности был представлен первый атомный концепт — атомобиль Ford Nucleon (от латинского nucleus — ядро).

Кассета с ядерным топливом, так называемый ТВЭЛ (Тепло Выделяющий ЭЛемент), как и сам ядерный реактор у этого необычного авто располагались сзади. Реакторный отсек был защищён двойным дном и мощным слоем биологической защиты. Кассета была легкосъёмной и после того, как ядерное топливо «отрабатывало» свой ресурс, менялась на новую. Предполагалось, что менять их будут на специальных автозаправках. Сам процесс замены должен был занимать не больше получаса. Учитывая, что на одной «заправке» машина должна была проходить от 8000 км и больше (предполагались кассеты разных ёмкостей — «эконом», «стандарт» и «супер»), время более чем приемлемое.

Кабина водителя была вынесена далеко вперёд, аж за переднюю ось. Причин тому было две. Во-первых, таким образом экипаж машины максимально отдалялся от потенциально опасного ядерного отсека. И, во-вторых, кабина в этом случае уравновешивала установленную сзади тяжёлую биологическую защиту. Сама же кабина представляла почти сплошной стеклянный колпак с панорамным обзором. По бокам от неё были смонтированы воздухозаборники, предназначенные для охлаждения реактора.

Концепт был выполнен в одну восьмую натуральной величины, однако производители клятвенно заверяли общественность, что они готовы хоть сейчас соорудить его в нормальном размере. Что все детали и узлы просчитаны, продуманы и прочерчены, и дело остаётся за самым малым. А именно — за малым ядерным реактором, который пока не создан, но будет создан вот-вот. Буквально, лет через пять. А пока его не создали, маленький Nucleon был определён на стоянку в Музей Генри Форда в Дирборне (штат Мичиган). Где он стоит и по сию пору.

С компьютером на борту

Однако по прошествии пяти лет реактор так и не родился. Зато родился новый концепт. Ещё более революционный и значительно более реальный. Уже хотя бы потому, что был сделан в натуральную величину.

Ford Seattle-ite был представлен на Всемирной ярмарке 1963 г. Это уже был поистине автомобиль будущего, имевший довольно мало общего с другими машинами. Одной из главных его фишек (кроме ядерной начинки) была сменная силовая установка. Она была смонтирована в легкосъёмной передней части автомобиля. По желанию можно было ездить на экономичном 60-сильном передке, либо на агрессивном 400-сильном. Все органы управления подключались через шарнирные передачи за считанные минуты. В машине предусматривалось некое подобие современной GPS, только без использования спутников. Бортовой компьютер (именно, Seattle-ite начала 1960-х имел самый настоящий бортовой компьютер) получал с приборов данные о пройденном километраже, поворотах и откладывал маршрут на «вшитой» в память карте, которая отображалась на цветном экране. Машина имела шестиколёсную схему, четыре передних колеса были ведущими и управляемыми. Такая конструкция резко улучшала манёвренность машины, да и тормозила она в шесть колёс более эффективно, чем её четырёхколёсные братья. Лучше всего эффект четырёх ведущих ощущался на мокрой дороге, когда передняя пара фактически «осушала» своими покрышками дорогу для пары «ведомой».

Кабина машины была оснащена стёклами с переменной прозрачностью, вентиляционными жалюзи, а почти всё управление осуществлялось буквально кончиками пальцев. Дизайн автомобиля и сейчас вызывает у людей неподдельное восхищение. В буклете, посвящённом концепту, было написано: «Передовые стилисты не ограничены существующими техническими и научными достижениями. Свобода мысли — ключ к прогрессивному автомобильному конструированию. Seattle-ite приведёт к созданию новых понятий в дизайне, комфорте и безопасности». И опять же дело упиралось в компактный ядерный реактор. Впрочем, в данном конкретном случае конструкторы немного перестраховались и заявили, что машина может работать и на топливных элементах. Однако тогда и нормальных топливных элементов, преобразующих органическое химическое топливо непосредственно в электричество, не существовало. Они появились лишь спустя два десятилетия. А компактный ядерный реактор? Его нет и сейчас.

Получив два концепта и ни одного атомобиля, человечество на некоторое время забыло про свою ядерную автомечту. А после катастрофы 1986-го как минимум десятилетие и вспоминать о ней не хотело, настолько ярко стояли перед глазами обывателя тёмные руины четвёртого агрегата Чернобыльской АЭС. Считалось, что авария атомобиля, если таковой, например, врежется в столб, обязательно приведёт к ядерному взрыву районного масштаба. Обыватели плохо себе представляют, как работает нормальный ядерный реактор. Им часто представляется, что в его недрах происходят один за другим маленькие ядерные взрывы, в одну тысячную или одну десятитысячную Хиросимы, и эти взрывы толкают мощные поршни, которые и крутят гигантские генераторы. На самом деле, всё не так страшно, и реактор, скорее, представляет собой большую топку, чем взрывную камеру.

Очень грубо процесс выглядит так: в рабочую зону загружаются заряженные обогащённым ураном-235 (чаще всего) ТВЭЛы. Термин «обогащённый» обозначает, что в топливе этого урана содержится порядка 10%, остальное — посторонние вещества. Когда несколько таких ТВЭЛов сближаются, они начинают «обстреливать» друг друга нейтронами. При этом элементы нагреваются, и чем ближе их сводят — тем нагрев больше. В разных типах реакторов температура рабочей зоны составляет от 250 до 400°С. Проходящая через теплообменники реактора вода, превращаясь в пар, вращает турбины генераторов точно так же, как она делает это на тепловых электростанциях. Процесс продолжается до тех пор, пока концентрация урана-235 в ТВЭЛах не упадёт до 3-4%.

Даже если свести ТВЭЛы вплотную, взрыва не произойдёт, ибо 10-процентный уран просто не может взорваться. В Чернобыле рвануло не ядерное топливо, а перегретое рабочее тело. Проще говоря — пар. То есть, никакого ядерного взрыва там не было, да и не могло быть. Было сильнейшее радиационное заражение местности, ибо взорвавшийся «паровой котёл» разнёс в прах и ТВЭЛы, в которых обогащённого радиоактивного урана и не менее радиоактивных продуктов его распада содержались тонны. Но то была огромная электростанция, одна из самых больших в мире. В случае с малым автомобилем какой-либо грандиозной катастрофы, да и не грандиозной, произойти не может никак. К тому же разработка новых более безопасных и эффективных реакторов далеко не закончена, и ныне в МАГАТЭ рассматриваются около 50 перспективных проектов. Что-то оттуда вполне может перепасть и атомобилю.

Электричество на шару

Инцидент с четвертым энергоблоком Чернобыльской АЭС сильно подкосил веру народа в мирный атом. Для того чтобы её вновь укрепить, учёные из США, ЮАР и Китая сообща придумали ядерный реактор, который обладает свойствами самозащищённости и в принципе не может взорваться. Вот как он устроен.

Страсти по атому несколько улеглись, но в 2009-м мы получили третий атомный концепт. На этот раз постаралась уже компания General Motors. А помог ей нью-йоркский дизайнер и изобретатель Лорен Кулесус. Свой прототип для марки Cadillac он назвал WTF — World Thorium Fuel Vehicle — «всемирный автомобиль на ториевом топливе». И это далеко не самая главная особенность нового атомобиля.

Его можно назвать «вечмобилем», ибо запас его прочности и выносливости превосходит все мыслимые пределы. Во-первых, на одной заправке WTF будет ходить не 8000, и даже не 80 000 км. Запас хода в нём вообще считается не в километрах, а в годах. Так вот, на одной заправке «вечмобиль» будет колесить не менее 100 лет. Во-вторых, все детали и узлы у авто многократно задублированы, поэтому никакая поломка не выведет его из строя. Одних только колёс предусмотрено 24. По формуле 4х6. Причём у каждого колеса – свой собственный электромотор. Заменять колёса не нужно, ни полностью, ни частично, требуется лишь их регулировать один раз в пять лет. В-третьих, машина имеет гибкую конструкцию. В зависимости от условий и от ситуации она может «льнуть» к дороге или, напротив, «вздыбиться». Конечно, не сильно, но на динамике и управляемости это отразится существенно.

Реактор расположен в задней части машины. Работать он будет постоянно, а излишки энергии, например на стоянке, вполне можно продавать в городские энергосети через специальные принимающие розетки. Но, к сожалению, и для этого авто маленький ториевый реактор ещё не построен. Однако увидеть работающий атомобиль и даже прокатиться на нём уже можно. Фанаты вышедшей в конце прошлого года ролевой компьютерной игры Fallout-3 рассекают игровые просторы именно на старом добром Ford Nucleon. Кстати: «fallout» в переводе с английского — «радиоактивное заражение».

Наш комментарий
Виктор Сидоренко, член-корреспондент РАН: «Жизнь диктует пределы целесообразности»

После освоения военного применения атомной энергии естественным стало стремление её гражданского использования, имея в виду все достоинства высокой концентрации энергии и большого энергозапаса в ядерном топливе. Были просмотрены все возможные направления и цели ядерных энергоисточников, в том числе и для различных видов транспорта. Помимо технической осуществимости, жизнь диктует свои пределы целесообразности, которые формируются многими факторами: и экономикой, и простотой использования, и безопасностью.

Следует учитывать принципиальные особенности ядерного двигателя — это агрегат высокой технологии, дорогой и имеющий специфическую ядерную и радиационную опасность. Насколько целесообразно его использование в областях массового применения и широкой доступности: автотранспорте, железной дороге, других областях наземного транспорта, авиации? Сегодня, по-видимому, нет. А завтра? Повторюсь: жизнь сама продиктует пределы целесообразности. Ведь в своё время ядерные двигатели продемонстрировали свою востребованность в судостроении и по-прежнему остаются привлекательными для освоения космического пространства.

Автомобиль с ядерным двигателем (11 фото)

Полет мечты фордовских инженеров предусматривал в этом концепткаре такие фантастические для середины ХХ века вещи, как система навигации, стекла с переменной прозрачностью, бортовой компьютер и даже «портативный атомный двигатель», который, по замыслу создателей, должен был приводить это странное шестиколесное авто в движение.

К сожалению (а скорее — к счастью!), концепткар «Ford Seattle-ite XXI» так и остался чистым полетом фантазии и экстравагантным выставочным образцом. Дальше рассуждений на тему «надо установить на автомобиль портативный ядерный двигатель» дело не пошло. Уже эксперименты с атомными двигателями на тяжелых бомбардировщиках, проводившиеся в те годы, показали огромные проблемы с системой радиационной защиты и габаритами двигателя. А главной опасностью атомного самолета была признана возможность его аварии и заражения больших пространств ядерными компонентами. Что уж тут говорить об атомных автомобилях в руках простых обывателей?

И хотя даже в наступившем ХХI веке портативные ядерные двигатели на автомобилях остаются фантастикой — многое из того, что в 1963 году казалось таким же нереальным, стало повседневностью. А яркий и экстравагантный шестиколесный прототип «Ford Seattle-ite XXI» остается зримым воплощением полета фантазии и смелости идей автоконструкторов.