Атомный двигатель для автомобиля

Атомный двигатель для автомобиля

Что из предсказанного в середине прошлого века сбылось, а что и сегодня остается фантастикой? Мы уже писали, почему не удалось построить АЭС с тяжеловодным реактором и чем закончились эксперименты с самолетом на ядерном топливе. В этом номере — пули из калифорния, концепт-кар с говорящим названием WTF и локомотив-атомоход.

УРАНОВАЯ «ПОБЕДА»
«Принципиально возможно построить для автомобилей двигатель, работающий на атомном горючем. Маломощный атомный реактор этого двигателя должен содержать несколько цилиндров с поршнями. Ядерное горючее в газообразном состоянии под давлением вводится в каждый цилиндр. Поршень, перемещаясь, сжимает газ, доводит его объем до такого, что в нем начинается деление ядер. Выделяющаяся при этом энергия с силой выталкивает поршень, объем газа становится больше, реакция в этом цилиндре прекращается. Но зато в то же время в другом цилиндре происходит сжатие газа и начинается цепная реакция. И так поочередно в каждом цилиндре. В результате атомная энергия будет преобразовываться в механическую энергию движения поршней.
Разумеется, придется принять дополнительные меры по предупреждению воздействия вредных излучений. Но зато какие исключительные данные имел бы автомобиль с атомным двигателем! На 200 тыс. км пути при мощности, одинаковой с двигателем «Победы», он расходовал бы всего 12 г урана, в то время как «Победа» требует свыше 20 т бензина».
Петр Асташенков «Атомная промышленность»
(М., Воениздат, 1956)
Что сбылось: на Всемирной ярмарке 1963 года компания Ford произвела фурор, представив концепт-кар Ford Seattle-ite XXI. Предлагалось множество новинок: от системы компьютерной навигации (прообраз GPS) до силовой установки на топливных элементах с возможностью замены на компактный атомный двигатель по типу описанного Петром Асташенковым.

Модель Ford Nucleon — еще одного авто с ядерным реактором

АРКТИЧЕСКИЙ «МОБИ ДИК»

Крейсер проекта 941 «Акула»

Брошюра о рудовозе «Моби Дик»

ЕЩЕ РАБОТАТЬ И РАБОТАТЬ

Вариант конструкции ядерного ракетного двигателя

ФАНТАСТИЧЕСКИЙ КАЛИФОРНИЙ
«Калифорний‑254 — радиоактивный элемент, занимающий в таблице Менделеева 98-ю клетку, — в природе не существует. Его период полураспада — 56 дней. Человек сумел получить этот элемент, облучая уран‑238 огромным потоком нейтронов во время ядерных испытаний (а также в ядерных реакторах. — «СР»). Изучение калифорния чрезвычайно увлекательно, так как он самопроизвольно делится и после каждого деления испускает более трех вторичных нейтронов. Вследствие этого его критическая масса настолько мала, что могла бы уместиться в ружейной пуле. Если смешать калифорний‑254 с веществом, которое жадно поглощало бы нейтроны и плавилось при температуре 100 °C, можно было бы получить критическую массу при взрыве ядерной пули. Но все это, к счастью, лишь научная фантастика».
Maurice Nahmias «Science, défense, dissuasion» (Paris, 1967); в русском переводе вышла в издательстве «Мир» в 1969 году под названием «Наука и оборона»
Что сбылось: что для французских ученых научная фантастика, для русских — фантастическая быль. Ходят слухи, что ядерные пули из 254-го изотопа калифорния разрабатывались в Советском Союзе для патронов автоматического оружия калибра 7,62 мм. Из таких атомных пулеметов можно было уничтожать танки (достаточно попадания всего одной пули) и мощные укрепления — тротиловый эквивалент при взрыве пули составлял бы 0,1–0,7 кт.
Однако хранение таких бое­припасов требовало специальных термостатических холодильников, а главное — ­нестабильность калифорния‑254 не позволяла создавать долговременные запасы стрелковых боеприпасов на его основе, что и привело к отмене программы их разработки. Если, конечно, таковая на самом деле велась.

НА АТОМНОМ ПАРУ

«Более чем возможно», — говорится в буклете об атомном локомотиве

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, который может ездить 100 лет без заправки

• Автомобили

Американская научно-исследовательская компания Laser Power Systems уже несколько лет работает над созданием нового турбогенератора, который приводится в движение так называемым «ториевым лазером». Проще говоря, это концепт автомобиля Thorium с двигателем, работающим на ядерной энергии от радиоактивного элемента торий.

По словам ученых, такое средство передвижения может ездить абсолютно без заправки дольше, чем любой человек на планете может прожить. Восьми граммов тория хватит на 480 тысяч километров хода автомобиля, и одной фабричной зарядки хватит на весь срок службы.

Торий — один из самых плотных элементов на планете, который дает энергии в 20 млн раз больше, чем уголь. Ученые использовали радиоактивный элемент в разработке лазера, который нагревает воду и испускает мощные тепловые волны, а не направленный луч света, приводя в движение энергетические турбины.

Мощность такого двигателя может составит 250 кВт (335 л.с.), а вес — примерно 230 кг, что вполне приемлемо для установки на современные легковые автомобили.

Идея использования в транспортных средствах двигателей на ядерной энергии пришла еще из научной фантастики 50-летней давности. В середине прошлого века торий рассматривался как альтернатива плутонию и урану. (Все помнят DeLorean Эммита Брауна из «Назад в будущее», работающую на плутонии?) Запасы тория в земной коре превышают запасы урана в три раза. Этот элемент содержится в десятках минералов, месторождения которых обнаружены в Индии, Австралии, Норвегии, США, Бразилии, Пакистане и других странах.

Laser Power Systems не первые предложили использовали торий в качестве топлива. В 2009 году Cadillac представил World Thorium Fuel Concept. Однако это был лишь макет с футуристичным дизайном. И разработкой Cadillac был ядерный реактор, а не лазер — впрочем, его не стали воплощать в реальность.

Инженеры Laser Power Systems ушли дальше и сделали образец такого двигателя на базе турбины Теслы. Однако доктор Чарльз Стивенс, генеральный директор компании, говорит, что в ближайшее время (что, по всей видимости, означает в ближайший век) Thorium-мобиль не появится на рынке. Это, по словам ученого, связано с тем, что автопроизводители не хотят сегодня покупать новые технологии и сосредоточены на классических двигателях. Поэтому компания заявляет о том, что намерена продвигать свою разработку в других сферах: турбины размером с кондиционер могут обеспечить недорогой энергией жилые дома, рестораны, отели, офисные здания и даже небольшие города в районах мира, лишенных электричества.

Стивенс понимает, что люди могут опасаться радиоактивного элемента, однако утверждает, что беспокойство напрасно:

Излучение в лазерах, которые мы разрабатываем, может быть ограждено одним листом алюминиевой фольги. Вы получите больше излучения, делая рентген на приеме у стоматолога.

В общем, автомобилей со столетним двигателем и дизайном DeLorrean нам пока не видать.

Нашли опечатку? Выделите текст и нажмите Ctrl + Enter

X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2018

СОВЕТСКИЙ ПРОЕКТ: АТОМНЫЙ АВТОМОБИЛЬ «ВОЛГА-АТОМ».

• Авторы
• Файлы работы
• Сертификаты

Но вы только подумайте, в далёком 1965 году советские учёные под эгидой Никиты Сергеевича Хрущева разработали действующий атомный двигатель для почти серийного автомобиля.

«Почти для серийного» это очень упрощенное выражение. Базой для Волги Атом послужила серийная ГАЗ-21 Волга, в народе двадцать первая. Подвеску нужно было значительно усилить: Атомный двигатель весил не 200 кг, как штатный мотор ГАЗ-21, а почти 500. При этом двигатель имел совершенно фантастические по тем временам характеристики: мощность 320 л.с. и крутя-щий момент более 800 Н*м при низких оборотах (60 об/мин). В требованиях также оговаривались полное исключение доступа под капот, отсутствие топ-ливной системы и навесных агрегатов, и особо — наличие производительной системы охлаждения. Итак после значительных изменений на ГАЗ-21 была установлена дополнительная ось спереди, что дало значительную прибавку к грузоподъёмности, которая была так необходима.

Атомное сердце

К концу 1961 года конструкция была в основном проработана. Двигатель А21 (Волга-Атом) представлял собой вполне традиционный четырехцилинд-ровый агрегат, в котором на торцах поршней и цилиндров были расположены шайбы из обогащенного изотопом 235 урана. В торце цилиндра была также расположена шайба из графита — замедлителя нейтронов. В качестве рабо-чего тела выступал гелий, закачанный в цилиндры. При ходе сжатия массы урана сближались, коэффициент размножения нейтронов начинал расти. За счет тепловыделения гелий разогревался и начинал расширяться, толкая пор-шень наверх, — это был рабочий ход. Контролировать обороты и останав-ливать работу двигателя можно было с помощью стержней-поглотителей, которые располагались на месте клапанов и выдвигались независимо вра-щающимся распредвалом с изменяемыми фазами кулачков. По мере расхода ядерного топлива фазы смещались, чтобы компенсировать «выгорание» топ-лива. В качестве аварийного «гашения» реактора при закритических авариях предусматривался впрыск раствора борной кислоты в цилиндры. Весь агре-гат был помещен в полностью герметичную оболочку с биозащитой, наружу были выведены только трубопроводы второго контура охлаждения и магнит-ная муфта, вращавшая редуктор коробки передач.

«Волга-Атом» (1)

В апреле 1965 года машина выехала на испытательный полигон под Се-верском. По воспоминаниям принимавшего участие в разработке двигателя Валентина Семенова, которому удалось прокатиться за рулем автомобиля, ощущения были весьма необычными: машина была очень тяжелой, но мощ-ность двигателя компенсировала повышенную массу. Разгон был бодрым, а вот с торможением дело обстояло хуже. И еще мотор сильно грелся, и в авто-мобиле, несмотря на сибирскую прохладную весну, было очень жарко.Проведенные испытания показали, что конструкция вполне рабочая, при этом реальный ресурс пробега составил более 60 000 км. Однако после этого весь силовой агрегат нужно было менять, а это очень хлопотно и расточи-тельно для гражданской техники.

Как работает атомный двигатель (2)

Конструкция первого поколения представляет собой классическую «пушечную схему». Подкритические урановые шайбы на поршне и торце цилиндра сближаются, увеличивая критичность, и реакция де-ления разогревает рабочее тело [гелий] в цилиндрах. Гелий расширя-ется и толкает поршень, совершая работу. Распредвал выдвигает кад-миевые стержни-поглотители, и реакция затухает. Во втором поко-лении в качестве топлива используется газофазный гексафторид ура-на, который одновременно является и рабочим телом. Графитовый за-медлитель сделан пористым, чтобы газ эффективнее перемешивался и в нем шла реакция деления.

1. Обогащенный уран;2. Гелий;3. Стержни-поглотители нейтронов;4. Независимо управляемые распредвал;5. Система охлаждения;6. Замедлитель нейтронов (графит)7. Гексафтор урана;8. Пористый замедлитель нейтронов (графитовая губка).

Плюсы и минусы конструкции

Таким образом учёным удалось воплотить в реальность невозможное даже по сегодняшним меркам. Но увы данная конструкция была недооценена, ведь как мы знаем из курса физики, что термоядерную реакцию можно контро-лировать только до определённого момента, после которого реакция может стать неуправляемой. Подтверждению этому служит авария на Чернобыль-ской АЭС города Припять, там в 1986 из-за перегрева топливных элементов в четвёрном энергоблоке произошёл мощнейших взрыв, а в последствии ог-ромный выброс радиоактивных частиц в природу, из-за этого погибли десятки тысяч человек.

Волга-Атом также может небезопасна для эксплуатации в случае аварии. Данный проект 60 — ых годов 20-го века в силу слабого развития техничес-кого прогресса и атомной промышленности не позволял производить авто-мобиль с высокой степенью защиты от радиационной опасности.

Даже трудно себе представить, что бы было, если такие автомобили за-пустили в то время в серийное производство. Сотни тысяч аварий ежегодно приводили бы к необратимым последствиям.

Положительные стороны данного проекта — это долговечность, отсутствие необходимости регулярной заправки автомобиля бензином или иным топливом, достаточно было заменить двигатель раз в 70000 километров.

Таким образом хочу сказать, что технический и научный прогресс не стоит на месте, и люди через некоторое время изобретут — вечный двигатель для безопасного автомобиля, работающий на самом экологически чистом и дешевом виде топлива — радиоактивном топливе.

Но, по моему мнение, к атомному автомобилю лучше не возвращаться и разрабатывать автомобили на солнечной или электрической энергии.

Библиографический список

Домашний ядерный реактор Mr. Fusion

Домашний ядерный реактор Mr. Fusion

С этим товаром покупают

Что это?

Миниатюрный ядерный реактор, способный выдавать необходимое количество энергии из любых отходов.

Устали от космических счетов за энергию? Тогда ядерный реактор именно то, что вам нужно! Он создан для того, чтобы сохранить не только планету, но и ваши деньги. Теперь не нужно выбрасывать мусор — заставьте его работать на себя.

Дизайн

Реактор выглядит как цилиндр 30-40 см в длину. Устройство устанавливается на двигатель транспортного средства.

Как это работает?

Главная задача реактора – вырабатывать энергию, совершая термоядерную реакцию. Его продвинутая версия позволяет получать энергию из любых материалов, например, из мусора. Реактор способен выдать огромное количество энергии, но на непродолжительный срок. На автомобиле Дока реактор вырабатывал энергию для совершения «прыжка во времени», для совершения временного манёвра двигателю необходим был колоссальный энергетический «толчок».

Что же в нем крутого?

Относительно простой вариант зарядить свои гаджеты, находясь вдали от цивилизации. И сейчас такие уже существуют.

Аналоги в нашей реальности

К сожалению (или к счастью), в наше время производство ядерной энергии всё ещё остаётся монополией государства. Атомная промышленность пока что не вышла за пределы АЭС и до домашнего ядерного реактора нам ещё далеко. Тем более, до такого, какой был установлен на DeLorian – компактного, способного в считанные секунды вырабатывать из мусорных отходов гигаватты электричества.

Котел-зарядка PowerPot

Собираетесь в поход или в загородный дом без электричества и не знаете как заряжать гаджеты? Котел-зарядка PowerPot решит эту проблему. Мобильные телефоны, GPS, камеры и другие устройства будут заряжаться так же быстро, как от обычной розетки.

Котел работает по принципу термоэлектрической генерации, которая происходит, когда мы имеем разницу температур (в нашем случае, между источником тепла и водой в котелке).

Гибкая USB-лампа с пятью диодами будет радовать вас светом в темное время суток. Также разработчики позаботились об удобной транспортировке этого мобильного заряжающего арсенала, снабдив его специальной сеткой.

Гриль для BioLite Portable Grill

Компания BioLite выпустила интересное и удобное приспособление для готовки на печи BioLite CampStove – портативный гриль. Устройство устанавливается на печи, распределяя тепло от огня и ароматный древесный дым по всей своей поверхности, выпуская через отверстия решетки гриля. Каждому любителю блюд, приготовленных на гриле, известно, что древесный дымок делает пищу аппетитной и ароматной. С помощью комплекта BioLite вы сможете готовить и наслаждаться ароматными блюдами где угодно. А что может быть лучше, чем поджаривание ароматного стейка с дымком во время подзарядки вашего смартфона?

Эти и другие товары, помогающие выжить в зомби-апокалипсис, вы можете найти тут.

Торий еще будет

Таким козырем может быть двигатель на новом виде топлива, оригинальная конструкция кузова, новая система безопасности и т.д. А то и все это и многое другое вместе взятое.

Наверняка многим экспертам авторынка, рассуждающим об экологическом вреде двигателей внутреннего сгорания (ДВС), приходила в голову мысль: а что, кроме агрессивного нефтяного лобби, мешает выпустить на рынок автомобиль, под капотом которого будет не ДВС, а атомный реактор? Работают же на ядерном топливе, например, ледоходы! И вот именно такой двигатель разрабатывают янки из Коннектикута — американская компания LPS (Laser Power Systems). Принципиально новый мотор весом всего 200 килограммов будет работать на тории, восемь граммов которого хватит на сто лет эксплуатации машины. Стало быть, автомобиль с таким движком будет заправляться один раз в жизни: на заводе.

Американский эксперт в области атомной энергетики Роберт Харгрейвс уверен, что в случае успешных испытаний ториевые двигатели будут не просто удобны и экономичны, но и экологичны. Вообще сейчас ученые рассматривают торий как материал, который со временем должен заменить уран. Торий вырабатывает гораздо меньше радиоактивных отходов, но главное — не поддерживает цепную ядерную реакцию, поэтому в случае аварии реактора распад тория просто прекратится.

Все это, по мнению, Роберта Харгрейвса, позволит иметь миниатюрные АЭС практически везде, скажем, сначала на предприятиях, а затем чуть ли не в каждом домохозяйстве. Это будет не сложнее, чем поставить мини-реактор на автомобиле.

Ох. Всё это крайне интересно, только в ближайшую тысячу лет вряд ли осуществимо: именно на такой срок по прогнозам хватит нынешних запасов углеводородов на планете. А пока именно нефть и газ диктуют условия автоконцернам, на каком топливе должны бегать автомобили. Поэтому если авто с ториевым движком и состоятся, то существовать они будут лишь как разрешенная оппозиция традиционным топливам. И доля их на рынке будет в районе нескольких сотых процента, примерно как у электромобилей в России.

Кстати, об электрокарах. Несмотря на то что эксперты рынка утверждают, что одна лишь электрическая тяга в коммерческих транспортных средствах невозможна, точнее, не столь эффективна, как традиционная дизельная или на худой конец гибридная, ведущие мировые производители стараются опровергнуть этот тезис. Скажем, MAN внедряет полностью электрические решения для всего ряда городских грузовиков массой от 3 до 26 тонн. Так, на международной выставке коммерческого транспорта в Ганновере IAA-2018 концерн представил чисто аккумуляторную версию фургона MAN eTGE. «Для нас очевидно: будущее грузовых и пассажирских перевозок в городах принадлежит электромобилям», — заявил председатель правления немецкого концерна MAN Truck & Bus AG Йоахим Дреес. Еще одной новинкой выставки стал городской грузовик MAN CitE. Полностью электрический 15-тонный концепт был разработан всего за 18 месяцев и имеет запас хода 100 километров, что, по мнению руководства компании, более чем достаточно для доставки товаров в пределах города.

А в сегменте городских автобусов на IAA-2018 представлен MAN Lion’s City E. Аккумуляторные батареи в нем расположены на крыше. Запас хода — до 270 километров, зарядка аккумуляторов занимает три часа. В случае успешного тестирования в реальных городских условиях Lion’s City Е будет запущен в серию.

Шведский автопроизводитель Scania пошел немного по другому пути и представил в Ганновере подзаряжаемый гибридный электрический грузовик (ПГЭТ). «Гибриды — самое современное грузовое решение для города в плане общей экономичности эксплуатации, времени безотказной работы и экологичности», — считает и.о. директора по продукции для городских перевозок подразделения грузовых автомобилей Scania Мария Йоханссон.

Новые гибридные грузовики оснащаются рядным пятицилиндровым двигателем, способным работать на гидрированном растительном масле (HVO) и дизтопливе в комбинации с электрическим приводом мощностью 130 кВт (177 л. с.) и крутящим моментом 1050 Нм. Запас мощности литийионного аккумулятора составляет 7,4 кВт/ч. Грузовики могут двигаться полностью в электрическом режиме, без участия ДВС, до 10 километров. Использование HVO сокращает выбросы углекислого газа примерно на 90 процентов. Модель ПГЭТ будет доступна для заказа в Европе с 2019 года.

«Можно с уверенностью говорить, что в течение следующих 10 лет большинство новых городских грузовиков в результате доработки соответствующих технологий АКБ и развития инфраструктуры постепенно полностью перейдут на электричество. Но пока решения на гибридных двигателях и альтернативных видах топлива (или комбинации того и другого) предлагают сегодняшним операторам оптимальную экономию затрат при эксплуатации техники», — считают в компании Scania.

В России тоже экспериментируют с топливом. Так, Горьковский автозавод разработал новую модификацию легкого коммерческого автомобиля «ГАЗель NEXT CNG», работающую на бензине и сжатом природном газе. Автомобиль оснащен модернизированным битопливным двигателем EvoTech объемом три литра. На автомобиль устанавливаются четыре газовых баллона общим объемом от 33,2 до 41,6 куба. Запас хода автомобиля — до 750 километров, в том числе 300 — на газе. Презентовали новинку на VIII Международном газовом форуме в Петербурге в начале октября.

Сжатый (компримированный) газ — самый эффективный из используемых в коммерческих перевозках видов топлива, его применение обеспечивает снижение эксплуатационных затрат на 40-50 процентов по сравнению с бензином и дизельным топливом, уверены в Группе ГАЗ.

А вот компании «Шелл» и AirFlow Truck Company подошли к снижению эксплуатационных затрат с другой стороны. Недавно они объявили об успешном завершении пробега концепта инновационного грузовика Starship («Звездолет») между двумя побережьями США. Благодаря инновациям в сфере аэродинамики и смазочных материалов создателям концепта удалось достичь рекордно низкого расхода топлива — 26,3 литра на 100 километров пробега. При этом общая масса автомобиля с грузом превысила 33 тонны, а масса полезной нагрузки — 18 тонн.

Так что «космический» дизайн грузовика оправдан. Инженеры из AirFlow Truck Company разработали уникальную кабину и боковые «юбки» прицепа из углепластика. Также в проект Starship поставили особый экономичный двигатель Cummins X-15 и шины с низким сопротивлением качению, что тоже помогло достижению рекорда.