核動力汽車：科幻還是現(xiàn)實

毛繼軍

用核能作為動力源驅(qū)動汽車，也許你會覺得這是一個比較新奇的想法吧，其實早在20世紀(jì)40年代，科學(xué)家就提出了核動力汽車的構(gòu)想。

1941年，加州理工大學(xué)著名物理學(xué)家蘭特博士提出了用鈾235作為動力源驅(qū)動汽車的設(shè)想。1945年，著名汽車設(shè)計師威廉·斯托特也提出了用原子能驅(qū)動汽車的設(shè)想。20世紀(jì)40年代末到50年代初，隨著核動力潛艇和艦船的大力研發(fā)，業(yè)界掀起了一波開發(fā)核動力汽車的熱潮，美國、歐洲和俄羅斯都開始研究這類“永動機(jī)”式的交通工具。20世紀(jì)50年代又被稱為“原子時代”，各種核能利用的設(shè)想與實際應(yīng)用層出不窮，到20世紀(jì)60年代初期，前后出現(xiàn)了5款核動力概念汽車。核能的設(shè)計構(gòu)想及其展示出的無限潛力，給了人類巨大的想象空間。

1958年，福特汽車公司設(shè)計出了世界上第一款核動力概念汽車模型，取名為“核子”。這款核動力概念汽車模型的尺寸不到正常汽車的一半，兩個突起的尾鰭尤為醒目。

“核子”核動力概念汽車的驅(qū)動原理與世界上第一艘核潛艇——美國“鸚鵡螺號”類似。按照其設(shè)計構(gòu)想，在車尾后備箱的位置放置提供動力的小型反應(yīng)堆，并使用2個由裂變核能驅(qū)動的蒸汽發(fā)動機(jī)，動力室可完全拆除。根據(jù)裂變釋放的核能推算，這款汽車能夠一次行駛大約8000千米。位于美國密歇根州迪爾伯恩市的亨利·福特博物館里至今仍保存著一款仿制的“核子”核動力概念汽車模型。

1958年，瑞士日內(nèi)瓦車展上同時展出了2款核動力概念汽車。其中一款為法國的Arbel Symétric，由Arbel汽車公司設(shè)計。它的最大特點(diǎn)是規(guī)劃使用放射性廢料作為燃料，采用一個40千瓦的核能熱發(fā)生器，并利用熱電效應(yīng)產(chǎn)生的電帶動電動機(jī)來驅(qū)動汽車。但法國政府沒有批準(zhǔn)核燃料在汽車上的應(yīng)用，Arbel公司也因此債臺高筑，很快倒閉。另一款是來自美國的Astral，由Studebacker-Packard公司設(shè)計推出。其最大特點(diǎn)是全盤的科幻樣式，整臺車僅有一個車輪，靠陀螺儀平衡。按照設(shè)計構(gòu)想，這款車還能在水上行駛，并配備一種類似于力場的保護(hù)性能量簾，以期有效避免發(fā)生碰撞車禍。遺憾的是，Studebacker-Packard公司一年后也倒閉了。

1959年，日內(nèi)瓦車展上又展出了一款核動力概念汽車。這款汽車由法國Simca汽車公司設(shè)計，并取名為Fulgur（拉丁語中意為“閃電”）。其設(shè)計構(gòu)想和特點(diǎn)是利用核能驅(qū)動，聲音控制并由雷達(dá)導(dǎo)向。整輛車使用陀螺儀平衡，兩個車輪隱藏在車底，看上去就像一款飛行器。此后，F(xiàn)ulgur核動力概念汽車還分別在紐約和芝加哥車展上展出。

1962年，福特汽車公司推出第2款核動力概念汽車，并在西雅圖世界博覽會上展出。這款汽車被命名為 “Ford Seattle-ite XXI”，是一款尺寸大小僅為正常汽車3/8的模型汽車。其外形結(jié)構(gòu)上的最大特點(diǎn)是有6個車輪，前面4個為導(dǎo)向輪，后面2個則是固定的，而它的動力設(shè)計構(gòu)想則是小型核推進(jìn)裝置。

從那之后一直到2009年的近50年里，再沒有出現(xiàn)過新的核動力概念汽車設(shè)計。20世紀(jì)50年代，人們關(guān)于核動力汽車的各種美夢全部化為泡影，上述5款汽車也都僅存于概念設(shè)計之中，尚未變成現(xiàn)實。核動能汽車在技術(shù)應(yīng)用和安全性上仍存在諸多壁壘：

首先，安裝在汽車上的核反應(yīng)堆受尺寸的限制，很難獲得自持的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。除非使用高濃縮鈾，但那樣一來每一輛行駛在馬路上的汽車都將變成一顆原子彈。而車禍永遠(yuǎn)都是不可避免甚至是較高概率的事件，一旦發(fā)生車禍，后果不堪設(shè)想。

其次，即使是非常微型的反應(yīng)堆也必須進(jìn)行輻射防護(hù)。根據(jù)推算，對車載反應(yīng)堆進(jìn)行輻照防護(hù)需要重達(dá)5萬千克的鉛，這顯然是難以實現(xiàn)的。20世紀(jì)50-60年代出現(xiàn)的幾款核動力概念汽車的設(shè)計，都是基于“輕型防護(hù)材料將在不遠(yuǎn)的將來出現(xiàn)”這一假定之上的，但很不幸，這種材料迄今仍未開發(fā)出來。

最后，汽車不同于核潛艇或者核電站那樣的大型且受嚴(yán)格管制的核設(shè)施，而是屬于普通大眾商品。核動力汽車意味著核材料的無限制擴(kuò)散，20世紀(jì)50-60年代之所以興起核動力汽車的各種設(shè)計構(gòu)想，就是因為當(dāng)時“核不擴(kuò)散”這一國際安全機(jī)制還沒有被提出。此外，恐怖主義在當(dāng)時也不像現(xiàn)在這樣活躍。

盡管核動力汽車的發(fā)明存在諸多困難和障礙，但是在氣候變化和能源短缺的大背景下，人類利用核能驅(qū)動汽車的夢想并未完全破滅。2009年，凱迪拉克汽車公司推出了一款核動力概念汽車，其構(gòu)想是使用釷作燃料來提供動力，并取名為World Thorium Fuel（簡稱WTF）。

眾所周知，釷基核反應(yīng)堆與傳統(tǒng)反應(yīng)堆相比，在安全性、經(jīng)濟(jì)性、燃料供應(yīng)和核廢料毒性上均具有很大優(yōu)勢：首先，釷燃料幾乎不存在核擴(kuò)散的問題，釷燃料本身以及裂變后的產(chǎn)物都很難用于制造武器級核材料;其次，釷的放射性很弱，只需用很輕的鋁箔就可以完成輻射防護(hù)。車載釷基反應(yīng)堆在構(gòu)想上的確邁出了較大一步，但釷基反應(yīng)堆仍處于研發(fā)階段，距離規(guī)模化商用還有很長一段路。

2009年，World Thorium Fuel核動力概念汽車在芝加哥車展上展出。按照其設(shè)計構(gòu)想，這款汽車將使用特殊強(qiáng)化材料和多重備件，其動力系統(tǒng)號稱可以連續(xù)運(yùn)行100年而不需要任何維護(hù)和添加燃料續(xù)航。但是，釷基反應(yīng)堆在技術(shù)上仍不成熟，還存在許多亟待解決的問題，因此這款汽車仍然停留在概念階段。

2011年，位于美國馬薩諸塞州的一家名叫激光發(fā)電系統(tǒng)的創(chuàng)新企業(yè)宣布：其正在研究用加速器激發(fā)釷金屬產(chǎn)生的激光作為能量源來驅(qū)動汽輪發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)。這是一種全新的技術(shù)，其設(shè)計核心是使用釷作為激光源。與傳統(tǒng)激光不同的是，釷被激發(fā)后發(fā)射出的并不是相干光束，而是產(chǎn)生高聚集的熱量。剩余的過程則與通常的蒸汽熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)無異。

激光發(fā)電系統(tǒng)公司的創(chuàng)始人查爾斯·史蒂文斯指出，這樣的一個250千瓦的完整系統(tǒng)大約僅為228千克重，體積和重量都完全可以被汽車容納。按照推算，使用8克釷就可以讓汽車連續(xù)行駛4.8萬千米。這項技術(shù)最大的創(chuàng)新之處是使用放射性材料作為激光源，借此產(chǎn)生高聚集熱量.并由加速器激發(fā)釷金屬，而非自持的鏈?zhǔn)胶肆炎兎磻?yīng)。但是，釷作為核燃料的一種，用加速器激發(fā)其釋放能量，雖然與通常的核裂變反應(yīng)原理不同，但這種能量形式仍被稱為核能，裝載激光發(fā)電系統(tǒng)的汽車也被歸類為核動力汽車。

使用釷燃料的核動力汽車設(shè)想在可行性上可謂邁出了很大的一步，著名科學(xué)雜志《科學(xué)美國人》的特約編輯史蒂文·阿什利將釷燃料核動力汽車稱為“具有合理性內(nèi)核的設(shè)想”。科技正在以常人難以想象的速度發(fā)展，按照未來學(xué)家提出的加速回報定律，出現(xiàn)讓人們驚訝的新事物的周期將變得越來越短。或許在我們的有生之年，核動力汽車會變得和現(xiàn)在的智能手機(jī)一樣稀松平常。