新能源汽车会用上核动力吗？

源济

新能源汽车会用上核动力吗？

作者 / Will.liu

我们目前利用核动力的流程，反应堆内部装有可控链式核反应的核燃料，核反应产生的热能作为电站的热源，蒸发水后带动汽轮机，汽轮机带动发电机，发电机产生电能。

其实核反应的原理非常简单，原子由原子核与核外电子组成，原子核由质子与中子组成。

当铀 235 的原子核受到外来的中子轰击时，一个原子核会吸收一个中子，并分裂成两个质量较小的原子核，同时放出 2—3 个中子。这裂变产生的中子又会去轰击周围的铀 235 原子核，引起新的裂变。如此持续进行，就是裂变的链式反应，链式反应会产生大量热能。用循环水（或其他物质）带走热量才能避免反应堆因过热烧毁。导出的热量可以使水变成水蒸气，推动汽轮机发电。

所以这就需要足够的水来循环，所以核电站基本都建立在水资源获取方便的河边、海边。

因为高速中子会四散分开，为了增加和减少中子轰击原子核的概率，就需要有控制设置来控制其反应过程和调节反应速度。一般都是硼、碳化硼、镉、银铟镉做成的控制棒（能吸收中子），用来控制反应堆的中子数量，这就是核反应堆的控制设施。插入控制棒，就能吸收四射的中子，完全插入，就能终止其裂变反应。

而铀及其裂变产物都有强放射性，会对环境和生物造成巨大伤害，因此要有可靠的防护措施；比如密封的燃料包裹壳体，要耐高压高温腐蚀和密闭的回路系统。防护措施不仅要防御辐射不外泄，还要有发生异常的防护安全冗余设施，比如硼水的紧急停堆系统，高压注水系统，消氢系统。在反应堆外围还要设置安全壳体，以免反应堆泄露，会直接暴露在外界环境中造成污染。（切尔诺贝利事故就是为了节省成本，外围没有设置安全壳体，导致放射性污染物直接进入了环境中，造成了数百公里的污染。）

所以，我们知道一个核动力转电力的系统需要：

核燃料、冷却系统、水循环系统、控制设施、防护设施，安全冗余设施，蒸汽循环系统，汽轮机，发电机这些部件。

如果要安全使用核燃料作为动力，以上这些设施都是必要的，这就意味着整个核动力系统的小型化，实际非常困难。

以核潜艇举例，这是目前实用的最小核动力载体了，其搭载的核动力仓所需的水资源可以方便从海里提取，但体积依旧不小。

比如中国 2013 年退役的“长征一号”核潜艇，后改为了中国核潜艇展馆，在青岛海军博物馆正式对外公开展出，其核反应仓就足足有一个大巴车的大小。

当然，如果你只想制造一个核弹，那就只需要核原料，一个壳体和中子激发装置，其他的啥都不需要，不需要冷却，不需要水，不需要控制、安全设备，这就可以做得很小。

美国冷战时期研发的 W54 型核弹头，直径 27cm，长 40cm,重 23KG，一个背包就可以背走的那种。

回到正文，那么小型载具能够用上核动力吗？

答案是能，如果不惧核污染的情况下。

历史上，美国曼哈顿计划于 1942 年启动，仅仅三年的研究后，在 1945 年 7 月 16 日成功进行了第一次核爆炸实测。

在原子弹爆炸后的第六年，1950 年的第一次“问号会议”中，美国陆军就提出了 TV1 核动力坦克计划。

核动力坦克的设计目标和新能源汽车的目标一样，为了长续航而不用进行燃料补给。使得核动力坦克能在后勤孱弱的地区，也能发起钢铁洪流的杀伤性。

当时对核动力辐射并无多少敬畏的军方甚至在坦克上增添了咖啡机这样高能耗设备，来提高士兵的舒适度，因为核动力可以解决一切的能源问题。

该型号的坦克也有常规能源版，TV1 的兼容版——TV8 坦克一开始使用克莱斯勒 V8 发动机提供动力。如果装配了微型核反应堆，则能解决续航的问题，可以连续开上万公里而不用添加燃料。

但是，坦克不能像战舰、潜艇一样用厚厚的保护层隔绝辐射，坦克内的核反应堆时刻辐射内部成员，且水源也成问题。强烈的辐射下，即便不考虑乘员的生命健康，也得采取每两小时更换乘员组，但这样反而大大增加了后勤压力。此外，坦克若被击毁，难免出现大范围的核泄漏，对周边的士兵、环境都是一种伤害。

在多重因素叠加下，最终让该项目被否决。

除了核动力坦克，实际历史上也出现过核动力汽车。早在 1957 年，福特就推出来概念车 Nucleon.

这款车也用水来冷却反应堆，并用热蒸汽驱动车辆，甚至还提出了在加铀站补充燃料的构想。看到这里，是不是很熟悉，就和现在的加氢站一样……

不过，在当时的核春天时代，人们以为找到了真正的无害能源，从上到下都没考虑到核辐射的严重性。

1950 年，甚至出现了「吉尔伯特 U-238 原子能实验室」这种玩具，里面含有真正的强辐射的铀矿石。

儿童们可以玩铅 210 与钋 210 组成的α粒子、钌 106 制成的β颗粒和锌 65 制成的γ射线，而它们都被简单地无防护地装在了透明的玻璃罩内。当时的儿童在家里，就能观察真正的核裂变。

而两千年后，凯迪拉克和奥迪也推出来核动力的概念车型。

奥迪 Mesarthim F-Tron Quattro 是核动力超跑，虽用核能驱动，却是新能源车。因为车辆使用核能转换的电能驱动。堪称续航最长的新能源车，一克燃料就可以不停地跑两年。

最重要的是，奥迪甚至还完成了反应堆的运行，让其成功的产生了能源！

而凯迪拉克 WTF 则是在 2009 年给凯迪拉克的一份百年庆生礼物。采用钍燃料，英文全称 World Thorium Fuel，首字母缩写即为 WTF。

这款 WTF 加一次燃料，续航里程就可达161 万公里，的确有点WTF的意思。要知道，许多燃油车恐怕到报废都跑不到这么长的里程。然而，奥迪的核动力汽车虽能提供动力，却遇到了和 TV8 坦克一样的问题，不能隔绝对成员的核辐射，也不能解决水源的问题。

所以，这两款车，终归在图纸上谈了下，或者也造出了概念车的结构，和进行了核反应堆的小型化设计，但最后还是没有变成可以上路的车。

综合来说，按照现有的安全技术，考虑到临界质量和辐射防护，潜在的高强度辐射泄露的危害性，在新能源汽车这种小型载体上，现阶段是不可能使用传统核动力的，尤其是在核能靠水蒸汽转电的传统方式，极度依赖水资源。而车辆在路上跑，是不可能沿途获得大量的水来发电。

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但是放射性同位素电池，也称核能电池，倒是有可能在未来使用在车上。是利用放射性物质的自然衰变的过程，并不需要原子的裂变，所以反应温和，辐射量较低。

一种原理是利用放射性物质的衰变，释放出带电粒子，从而获得持续电流，用这种方法，制造出了微型核电池。

微型核电池只有毫瓦级别的功率

2003 年研发出来的微型核电池采用的是镍 -63，它发射的β粒子在蜕变之前在硅材料中能行进 21μm，粒子的动能不足以让辐射跑到电池外面。但同时，这种电池只有毫瓦级别的功率，只能用于一些微型耗电场景，比如曾应用在心脏起搏器和人工心脏上。

另一种原理是利用衰变产生的热量，然后加热金属棒的一端，利用金属棒的温差产生电流效应（热电效应）。

航天员手持圆柱形核电池

这种方式最早应用在了太空领域，1961 年美国发射的第一颗人造卫星“探险者一号”就采用了此类核电池，给卫星供电并能在严寒地区提供热量。

这类电池也能做得很小，但是其热利用率只有 10%-20%，大部分热量需要导出到外部。

以上两种核电池使用方式，因为是依靠放射性原料本身的半衰辐射发电，辐射安全可控。且易于小型化，如果不计成本，是有可能装在车辆上的。

但如果算上成本，可能供一辆新能源车跑的核电池需要数千万甚至更多 money，而且民众对核辐射恐慌的态度.即便宣传该车的辐射电池安全可控，估计这种汽车也不敢光明正大地在日常的街道上行驶了。而核电池的用途，在成本可控后，更有可能是用在了军事领域上了。