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.

Концепт автомобиля с силовой установкой на радиоактивных элементах был разработан компанией Cadillac еще в 2009 году. Никакого отношения к ядерным реакторам он не имеет, однако обладает таким же огромным потенциалом и практически бесконечным запасом топлива.

Лазер на основе тория

Американская компания Laser Power Systems разработала альтернативную конструкцию лазера, основанную на использовании энергии слаборадиоактивного элемента тория. Из-за ряда особенностей она не может использоваться в качестве аналога промышленных или научных лазеров. Однако установка излучает тепловую энергию огромной мощности и при этом обладает крайне низким расходом топлива.

На ее основе конструкторы фирмы Cadillac разработали силовую установку нового типа для автомобилей. Луч псевдо-лазера нагревает воду или аналогичный теплоноситель в специальном резервуаре, превращая его в пар, который затем используется для вращения турбины. Она, в свою очередь, может передавать крутящий момент колесам авто либо приводить в движение вал генератора, который будет вырабатывать электроэнергию. При весе в230 кгустановка обладает мощность около 250 КВт. В качестве топлива в ней используются соли тория,1 граммкоторых по уровню отдаваемой энергии аналогичен 7500 литрам бензина.

Концепт автомобиля

Данная силовая установка может быть использована в автомобиле гражданского назначения – его прототип в настоящее время проходит испытания. Принципиальной переделки ходовой части авто не требуется, однако немалый вес установки и специфическая система охлаждения существенно влияют на форму и размеры кузова авто. Особенное внимание уделено противорадиационной защите – хоть в системе и не происходит расщепления ядра, торий сам по себе является достаточно интенсивным источником радиации, представляющим угрозу организму человека.

Проблем с обслуживанием и заправкой авто не предвидится –8 граммовтория хватает на500 000 кмпробега, поэтому установка топлива будет происходить на заводе 1 раз за время эксплуатации машины. В отличие от плутония или урана, торий почти не используется в ядерной энергетике, а запасы его руды на планете в 3-4 раза выше. При их промышленной разработке стоимость ториевого топлива может оказаться достаточно низкой, чтобы авто оказалось рентабельным в производстве и эксплуатации. Однако остается открытым вопрос об утилизации отработанного топлива и влиянии таких авто на экологию.

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.

8 грамм тория могут питать обычный автомобиль в течение века.

Торий содержится в основном в 12 минералах. Месторождения этих минералов известны в Австралии, Индии, Норвегии, США, Канаде, Южной Африке, Бразилии, Пакистане, Малайзии, Шри-Ланке, Киргизии и других странах. К чему мы о нем вспомнили? По всей видимости, это именно тот случай, когда давно пора было дать людям подобную технологию!

На сегодняшний день по дорогам планеты ездит более одного миллиарда автомобилей, которые прямо или косвенно стоят триллионы долларов в материальных ресурсах, времени и ядовитых выбросах. А теперь представьте, что все эти машины смогут работать абсолютно экологично в течение 100 лет всего лишь на 8 граммах топлива каждая. Торий — это шаг в новый энергетический век!

Американский изобретатель Лоуренс Кулесус в 2009 году на выставке автомобилей Chicago Auto Show смело выдвинул предложение использовать вместо обыкновенного горючего ядерное топливо. Изобретатель Чарльз Стивенс и инженеры компании Laser Power Systems (LPS) из Коннектикута подхватили идею, разработали концепцию ядерного двигателя и с успехом воплотили ее в жизнь. Новый концепт Cadillac получил название World Thorium Fuel или Cadillac WTF.

Компания Laser Power Systems (LPS) из Коннектикута разрабатывает новую двигательную систему, использующую торий, поскольку он имеет чрезвычайную плотность, благодаря которой способен производить невероятные объёмы тепла. Специалисты из LPS в настоящее время экспериментируют с небольшими кусочками материала, которые способны генерировать лазерный луч, нагревающий воду, генерирующий пар и вращающий мини-турбину.

Современные модели ториевых двигателей весят около 200 килограмм и легко умещаются под капотом обычного автомобиля. А по заключению экспертов, всего один грамм тория содержит больше энергии, чем 28 тысяч литров бензина и 8 грамм этого вещества будут питать обычный автомобиль в течение века.

Впервые торий выделен Й. Берцелиусом в 1828 году из минерала, позже получившего название торит (содержит силикат тория). Торий был назван его первооткрывателем по имени бога грома Тора в скандинавской мифологии.

Использование тория поможет существенно сократить выбросы углекислого газа, масштабы которых переходят уже все мыслимые границы.

Различные эксперты сходятся во мнении, что «источники энергии с малым или нулевым выбросом СО2 должны быть дешевле, чем уголь, или они провалятся в своей попытке заменить ископаемое топливо». Предполагаемая стоимость тория — 80 долларов за киллограм, а более 30% всех местарождений сосредоточены на территории Индии, Австралии и США.

Торий может стать вдобавок и ответом на вопрос о мировой ядерной энергетике. Достаточно взглянуть на сухие факты:

Торий производит от 10 до 10 тысяч раз меньше долгоживущих радиоактивных отходов;

Добыча тория даёт всего один чистый изотоп, в то время как смесь природных урановых изотопов требует обогащения для работы в большинстве обычных ядерных реакторов;

Торий не может поддерживать цепную ядерную реакцию без специальных кондиций, так что в случае необходимости его распад в реакторе прекращается автоматически.

Харгрейвс предсказывает также переход на торий фабрик и других промышленных концернов. И в самом ближайшем будущем мы можем увидеть это собственными глазами.

И еще один важный момент: производство топлива на основе тория - это атомная энергетика, и большая опасность состоит в том, что наверняка найдутся злые гении, которые смогут использовать такую разработку в качестве атомного оружия. Мы надеемся, что разработчики в полной мере осознают всю ответственность за свое детище и смогут полностью обезопасить ядерные двигатели, если такие автомобили станут доступны каждому жителю Земли.

Появился первый коцепт-кар, работающий на практически безотходном и экологичном ядерном топливе. По замыслу создателей, используемые материалы и техническая начинка автомобиля позволят владельцу не заботиться о ремонте своего «любимца» в течение 100 лет, и это при ежедневной эксплуатации!

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.