Ядерное топливо , появившееся в 1950-х годах открыло захватывающие перспективы в получении нового вида энергии. Атомщики обещали производить чистое, безопасное электричество, которое будет очень дешево. Казалось, что ядерная энергия сможет без проблем решить энергетический вопрос любого масштаба.

Первый атомный автомобиль

Именно в это время в 1957 году компания Форд представила самый амбициозный проект в истории своего существования: концептуальный атомный автомобиль футуристического дизайна, с обтекаемым гладким корпусом. Автомобиль не выбрасывал в атмосферу вредных испарений, имел внушительный пробег до заправки и был вне досягаемости для самых экономичных машин того времени. Этот автомобиль будущего получил название Форд Нуклон (Ford Nucleon) благодаря уникальной конструкции и реактору, который находился на месте багажного отделения.

Перспективы атомного автомобиля

Инженеры Форд представляли себе мир, в котором топливные АЗС полностью вытеснят зарядные станции полного обслуживания, где отработанное топливо будет моментально заменяться новым. Капсула с ядерным реактором и топливом, установленная в задней части автомобиля планировалась такой же, как на подводной лодке, с той лишь разницей, что конструкция была меньше по размеру. В реакторе происходило деление ядер урана для нагрева парогенератора и быстрого превращения воды в пар высокого давления, который должен был использоваться для вращения лопастей турбины .

Прототип Ford Nucleon (вид слева)

Турбина должна была передавать крутящий момент на колеса автомобиля и вращать электрогенератор . Затем пар будет конденсироваться в контуре охлаждения обратно в воду, и отправляться для повторного использования. Такая система позволит реактору вырабатывать энергию, пока не расщепится весь радиоактивный материал .

Ядерный двигатель и конструкция автомобиля

Учитывая особенности конструкции ядерного двигателя , инженеры предположили, что Нуклон сможет проехать на одной зарядке 5000—8000 км. Так как источник питания будет заменяемым, владельцы транспортного средства могут свободно выбирать конфигурацию реактора исходя из своих потребностей. Например, со слабообогащенным ураном для получения небольшого крутящего момента до высокообогащенного – для увеличения пробега до заправки. Кроме того в машине не будет шума и токсичных выхлопов, как от двигателей внутреннего сгорания обычных автомобилей. Перемещаться Нуклон будет относительно тихо, разве что турбина будет немного «подвывать».

Аэродинамический дизайн прототипа транспортного средства, цельное лобовое стекло, и два хвостовых киля (отсутствующие в некоторых моделях) напоминают космический корабль из научной фантастики 1950-х годов. Однако некоторые части машины имели практичный дизайн. Например, кабина с пассажиром была расположена очень близко к передней части автомобиля и выступала за передний мост. Такое решение позволяло расположить водителя и пассажиров на максимальном отдалении от реактора для защиты от радиоактивного облучения , к тому же способствовало более равномерному распределению нагрузки на оси автомобиля. Еще одно практичное решение заключалось в добавлении воздухозаборников у передней кромки крыши и основания кабины. По-видимому, такая конструкция являлась частью системы охлаждения реактора.

Прототип Ford Nucleon с хвостовым килем

Ядерный автомобиль был воплощением наивного оптимизма эпохи. Большинство людей были осведомлены об опасности радиоактивного излучения и понимали, что любая незначительная авария может стать причиной радиоактивной катастрофы. По сути, сам проект Нуклон был интересен и воспринят с большим энтузиазмом. Предполагается, что даже правительство США спонсировало программу Форда.

Бесшумный, обтекаемый и эффектный прототип Нуклона был готов, чтобы занять почетное место в будущем. Казалось, что бензиновый двигатель постепенно исчезнет в безызвестность, превратившись в причудливый пережиток начала атомного века. Дизайн Нуклона предполагал, что вскоре будут разработаны небольшие ядерные реакторы и легкие защитные материалы.

Закат атомного автомобилестроения

Когда стало понятно, что нововведений в ближайшее время не появиться, проект закрыли ввиду громоздкости машины и тяжелого свинцового защитного экрана, не позволяющих выйти на необходимый уровень безопасности и экономичности. Попутно широкая общественность все больше осведомлялась об опасности атомной энергии и проблеме складирования ядерных отходов и перспектива наличия атомных автомобилей в городе потеряла свою привлекательность. Так закончились «медовые годы» атомного автомобилестроения.

Ford Nucleon (вид сзади)

Форд так и не выпустил рабочий прототип. Тем не менее, Нуклон остается иконой атомного века. Несмотря на недостатки в конструкции машины дизайнеры заслуживают благодарность за их смекалку. Их безрассудный оптимизм показывает, что нельзя считать задачу невозможной только по тому, что за нее никто не брался – некоторые идеи должны быть проверены на собственном опыте, а мифы развенчаны.

В связи с надвигающимся в будущем энергетическим кризисом и плавным переходом на альтернативные источники энергии о концепции атомного двигателя для автомобиля, к сожалению или счастью ничего не слышно. Атом не может быть полностью безопасен, что неоднократно подтверждалось катастрофами. Но кто знает, может быть, однажды ископаемое топливо кончится, и на дорогах будут ездить много маленьких «Чернобылей» с паровыми турбинами.

Автомобиль с ядерным двигателем — эта первая ласточка, которая работает на практически безотходном ядерном топливе и экологически безопасная во всех отношениях машина, теперь не только в мечтах и разработках ученых, а в реальности была представлена на обозрение.

Laser Power Systems — ядерному двигателю быть!

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-кар получил название Cadillac World Thorium Fuel (Cadillac WTF). Вы только посмотрите на этого красавца:

Технические подробности Cadillac WTF

Топливом для ректора двигателя послужил слаборадиактивный торий — довольно редкий и дорогой металл. Однако всего лишь один грамм этого вещества может с лихвой заменить 30 000 литров обычного топлива, используемого в двигателях внутреннего сгорания!

Простые подсчеты подсказывают, что если в двигатель кара «залить» всего 8 грамм тория, то беспрерывной работы автомобиля хватит… на сто лет! Более того, выделяемой при реакции избыточной энергии хватит еще и на подзарядку и аккумулятора, и других подобных устройств!

Все системы концепта кардинально 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.

В отличие от современных автомобилей, 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 их 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.

Честно говоря, я не знаю где станут брать механиков-авторемонтников современные автомастерские и ТО, если такие автомобили массово появятся в эксплуатации: тут им понадобиться, как минимум, диплом инженера с соответствующим образованием!

А что станет с мировыми позициями в области энергетики, если торий позитивно покажет себя в области автомобильной промышленности нового поколения? Трудно представить, но эти позиции могут занять Австралия и Индия — на долю этих стран приходится около 30% залежей этого металла от всех месторождений планеты.

Станет ли производство автомобилей нового поколения основано на двигателях радиактивного распада, покажет время. А хотелось бы: какая огромная проблема с экологией исчезнет у землян, трудно даже представить! Что этому может помешать, разве что нежелание международных топливных холдингов, которые приобретут все права на технологию, а потом — либо запрячут ее на неопределенное время, либо сделают доступ к ней чрезвычайно дорогим. Успокаивает лишь факт примеров того, что электромобили все же находят все большее применение в автомобилестроении и факт загрязнения окружающей среды не позволит международным топливным концернам задушить технологию с применением тория.

В середине ХХ века человечество было покорено идеей мирного атома — казалось, это невероятная технология, способная дать миру почти вечную энергию, спасти от нефтяной зависимости. Строились атомные электростанции, атомные ледоколы и подводные лодки, проектировались атомные самолеты и даже автомобили! В 1958 году появился концепт-кар Ford Nucleon.

Концепты

Реального ядерного двигателя на нем, конечно, не стояло — только муляж. Но предполагалось, что в ближайшее время ученые смогут решить все проблемы и изобретут компактный реактор, который можно будет встраивать в задний свес автомобиля.

Вместо заправок такая машина должна была заезжать на смену капсулы с ядерным топливом, то есть сердечника реактора. Причем, по расчетам «фордовцев», примерно раз в 5000 километров. А для защиты от радиации пассажиры должны были сидеть в закрытой капсуле-полусфере. Про пешеходов, видимо, не подумали — а что, тестов Euro NCAP тогда не проводилось…

Через пять лет идея все еще была горяча — на Всемирной ярмарке появился Ford Seattle-ite XXI. Машина выглядела менее футуристично, но не менее необычно — шесть колес, огромный капот, подъемные двери-крылья. Под капотом, теперь уже спереди, также «как бы» располагался ядерный двигатель.

Для концепта придумали множество не просто передовых, а фантастических технологий — управляемые две передние оси для лучшего сцепления с дорогой, стекла переменной прозрачности, управление с тачскрина, навигация с маршрутным компьютером, и так далее.

Интересная фишка — передний объем машины полностью отсоединялся от салона и мог заменяться. В городском варианте там стоял 60-сильный моторчик, а в «трансконтинентальном» — 400-сильный ядерный реактор.

Какого-то продолжения эти фантазии не получили. Компактного и безопасного реактора так и не появилось. Бомбардировщики в СССР и США летали с тестовыми реакторами на борту, но в итоге от этой идеи отказались даже военные. Слишком сложным оказалось обеспечить даже радиационную защиту экипажа, не говоря уж о обеспечении безопасности реактора после аварии.

Торий

Возможно, в XXI веке ученые все-таки смогут сделать то, что не смогли в середине ХХ-го. Секрет — в топливе. Для ядерных двигателей может использоваться не уран и плутоний, а торий.

Он не такой радиоактивный и токсичный — для защиты от облучения достаточно слоя алюминиевой фольги. И цепной самоподдерживающейся ядерной реакции в тории быть не может, его тип реакции — так называемый суб-критический. При этом тепловой энергии в тории — в 30 000 000 раз больше, чем в бензине.

Изобретатель Чарльз Стивенс (Charles Stevens) из американского Массачусетса создал компанию Laser Power Systems, которая сейчас разрабатывает автомобильные ториевые силовые установки. Принцип действия их примерно такой (за правильность не ручаемся — химия и физика в школе были успешно прогуляны в пользу катания на папиной машине): торий служит источником энергии для лазера.

Ториевый лазер, в отличие от обычного, не дает направленного луча света, но излучает очень много тепла. Это тепло используется для разогрева воды, которая, превращаясь в пар, раскручивает турбину, которая, в свою очередь, вращает генератор, а он уже дает ток для электродвигателей.

Звучит сложновато, но Стивенс говорит, что весит такой двигатель всего 220 кг, а по размерам достаточно компактен, чтобы поместиться под капот обычного автомобиля. Мощность силовой установки — 250 кВт, то есть 335 лошадиных сил. Отличный показатель, правда? Вот только если обычные 300-сильные машины ездят на заправку через день, то торий-мобилю перезагрузка атомного горючего нужна значительно реже. На один миллион километров пробега хватит шестнадцати грамм тория.

Cadillac

Думаете, Стивенс — фанатик-глупец? Нет, ториевый лазер был создан им аж 25 лет назад и успешно применяется в разных отраслях. Главная проблема сейчас — это конвертация тепла лазера во вращательный момент, то есть создание компактной паровой турбины с закрытым контуром. Решение, на котором компания остановилась сейчас — это безлопастная турбина Теслы, пар в ней каким-то непонятным образом раскручивает секции дисков, похожие на фрикционы АКПП. Генератор в LPS также создают свой, уникальный. Похоже на Ё-мобиль, в общем.

Что будет, если мы скажем, будто избыток выбросов вредных веществ в результате сгорания бензина или обычного дизеля топлива можно решить, используя атомный двигатель? Впечатлит ли вас это? Если нет, то можно даже не начинать читать этот материал, а вот для тех, кому данная тема интересна, милости просим, потому, как речь у нас пойдет об атомном двигателе для автомобиля, который работает на изотопе тория-232.

Удивительно, но именно торий-232 обладает самым большим периодом полураспада среди изотопов тория и при этом является наиболее распространенным. Поразмыслив над этим фактом, ученые американской компании Laser Power Systems заявили о возможности сконструировать двигатель, который использует торий в качестве топлива и при этом является абсолютно реальным проектом на сегодняшний день.

Уже давно было определено, что торий, в случае использования его как топлива, имеет сильные позиции и при «работе» выделяет колоссальное количество энергии. По подсчетам ученых, всего 8 грамм тория-232 позволят работать двигателю в течение 100 лет, а 1 грамм произведет больше энергии, чем 28 тыс. литров бензина . Согласитесь, подобное не может не впечатлять.

Как сообщает генеральный директор Laser Power Systems Чарльз Стивенс, команда специалистов уже начала эксперименты, используя небольшое количество тория, однако самая ближайшая цель это создание необходимого для технологического процесса лазера. Описывая принцип работы подобного двигателя, можно привести в пример работу классической электростанции. Так, лазер, по планам ученых, будет нагревать емкость с водой, а полученный пар пойдет на работу мини-турбин.

Однако, каким бы прорывным не казалось заявление специалистов LPS , сама идея использовать атомный ториевый двигатель не нова. В 2009 году, Лорен Кулеусус показал мировому сообществу свое видение будущего и продемонстрировал концепт-кар Cadillac World Thorium Fuel Concept Car. И, несмотря на его футуристический внешний вид, главным отличием концепт-кара было наличие источника энергии для автономной работы, который использовал в качестве топлива торий.

«Учёными должен быть найден более дешёвый источник энергии в сравнении с углём, обладающий низким значением выброса диоксида углерода при сгорании или его отсутствием. В противном случае данная идея вовсе не сможет получить своего развития» - Роберт Харгрейв, специалист в области изучения свойств тория

На данный момент специалисты Laser Power Systems полностью сосредоточили свои силы на создании серийного образца двигателя для массового производства. Впрочем, не исчезает один из самых важных вопросов, как отреагируют на подобное новшество страны и компании, лоббирующие «нефтяные» интересы. Ответ подскажет только время.

Интересное:

• Природные запасы тория превышают запасы урана в 3-4 раза
• Специалисты называют торий и в частности торий -232 «ядерным топливом будущего»