核动力蒸汽汽车的构想是如何化为灰烬的?
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引擎盖下没有内燃机. 取而代之的是,在车辆后部有一个微型反应堆,通过分裂原子产生热量; 热量把水变成蒸汽,蒸汽再驱动涡轮旋转. 这听起来像科幻小说吗? 1957年福特展示这个想法时,没有人发笑; 相反,它被誉为原子时代最辉煌的汽车梦想. 那么,这个核动力蒸汽汽车的想法为什么化为了灰烬? 答案一部分藏在物理中,一部分藏在人类的恐惧中.
Ford Nucleon: 一个靠反应堆运转的梦想
福特于1957年发布的Ford Nucleon是汽车历史上最大胆的概念车之一. 但有趣的是: 这款车从未以全尺寸生产,只是以3/8比例的模型问世. 你今天可以在密歇根州迪尔伯恩的亨利·福特博物馆看到这款模型,它设想在车尾安装一个小型核反应堆,其蒸汽发动机遵循核潜艇的原理,通过铀裂变产生的热量运转.
福特的愿景确实雄心勃勃. 加油站的位置将被更换反应堆的服务站所取代. 车辆仅凭一个反应堆就能行驶5,000英里(约8,000公里) ——也就是说,你可以从伊斯坦布尔开到加尔各答再返回,燃料还没用完. 甚至这个设计如此超前,车主可以在每次更换反应堆时自行选择省油型还是高性能型的反应堆. 不是加满油箱,而是焕新发动机的特性; 想想看!
亮点
- Ford Nucleon于1957年发布,从未以全尺寸生产.
- 目标续航: 单个反应堆行驶8,000公里.
- 1937年关于镭的研究表明,要免受辐射伤害,需要50吨重的铅屏障.
- 即使是现代裂变反应堆也需要约1.5米厚的辐射屏蔽层.
- 这个概念在1958年之后几乎完全被遗忘.
核动力汽车为什么没有造出来? 真正的障碍在这里
现在坐稳了,因为故事最残酷的部分就在这里. 辐射不是免费的——它的代价极其沉重. 1937年进行的镭研究曾显示,一名驾驶员要免受辐射伤害,需要重达50吨的铅屏障. 50吨! 这与其说是一辆汽车,不如说是一艘船. 福特的工程师们也意识到了这一点; 整个设计的假设都寄托于一个希望:有一天能实现体积小得多的轻量屏蔽层. 那个希望从未实现.
即使到了今天,情况依然没有改变. 一台功率足以驱动汽车的现代裂变反应堆,仍然需要约1.5米厚的混凝土、水和/或钨屏蔽层,以保护操作员免受危险剂量的辐射. 试着想象把混凝土放进汽车后备箱——物理定律可不配合. 无论把反应堆缩小多少,它依然庞大、沉重、复杂且昂贵. 在道路交通上行驶的每一辆车上放置核材料的想法,再加上防护罩带来的巨大重量,正式终结了这个项目.
只有防护罩是问题吗? 不
在技术障碍之上,又叠加了社会氛围. 20世纪70年代,核能成为大规模公众抗议的主题. 事故风险、废料和缺乏透明度让人们感到恐惧,而行驶在道路上的数千个小型反应堆的想法也变得越来越不可想象. 这个概念在1958年之后消失了; 因为核能技术——即使到了今天——仍未准备好驱动一款量产的乘用车.
原子时代的汽车: 大胆概念的简短清单
Nucleon并不是这个梦想的唯一例子. 20世纪50年代的原子时代乐观主义,几乎试图在任何交通工具里塞进一个反应堆:
- 1957年Studebaker-Packard Astral: 提议采用原子能发电站或离子发动机的概念车.
- Simca Fulgur和Arbel Symetric: 受核时代影响的欧洲设计研究.
- 1954年Ford FX-Atmos: Ford从核时代诞生的dream car.
- 原子机车(1954年)和原子飞机(1955年)的提议也是同一想象力的产物.
那么Nucleon是一个认真的设计吗,还是仅仅一场作秀? 这仍在争论之中. 有人将其视为一种未来主义的梦想,仅仅寄托于 shields 可以做小变轻的希望; 也有人将其视为真正的工程希望,称其超越了所处的时代. 两种解读都可能正确——但都无法改变这个想法与物理学相撞的事实.
这个梦想为何如此长寿?
核能汽车的想法在1958年死去,但对蒸汽动力的兴趣并没有消失. 即使不是核能,蒸汽在汽车中的未来这一想法也流传了许多年. 以至于,专门面向业余和小规模蒸汽动力的Light Steam Power杂志在整个20世纪70年代持续出版,而人们对蒸汽动力的好奇心直到80年代依然存在. 20世纪60年代,蒸汽动力汽车也曾被认真考虑用来对抗烟雾污染; Aerojet在一辆Chevrolet Vega上安装了蒸汽涡轮机,Steam Power Systems则生产了一款名为Dutcher的车辆. General Motors也从1973年开始开发替代燃料汽车原型.
这个梦想的痕迹即使在今天仍能在流行文化中见到. Fallout游戏系列中搭载Atomic V8发动机的Chryslus Corvega,正是直接受Nucleon的启发. 更不用说一辆四十多年未生产的汽车,仍然活在游戏和复古未来主义美学之中.
今天核能汽车可行吗?
这就是你也好奇的那个核心问题的明确答案,40-60个字: 不可行. 将核能用于乘用汽车在今天在技术上仍然不可行; 因为足够的辐射防护所需的防护罩会使车辆无法使用,而核能技术无论在过去还是现在都未能达到适用于量产道路车辆的水平. 这个想法在物理定律面前化为灰烬.
不过,你想不想从噩梦中提炼出一丝希望? 核能与汽车相遇的唯一合理途径其实是间接的: 其实是为电动汽车充电,而电力来自核电站供电的电网. 也就是说,用清洁充电取代对放射性的恐惧; 反应堆去的地方是发电站,而不是方向盘. 与此同时,公众对核能的看法也在变化——近年来,对更多核电站用于发电的支持显著上升.