核动力汽车研究1. 世界能源背景介绍世界上第一款核动力汽车—福特Nucleon1957年,福特曾推出一款空前绝后的核动力概念车Nucleon在两个后轮之间的核反应堆以铀元素的核裂变为能源,能够把水变成高压蒸汽,再推动涡轮叶片驱动汽车按照当时的设计思想,大约在8000公里核燃料耗尽之后,核燃料将能够在路边的“加铀站”得到补充这听起来非常刺激,就好像驾驶一辆原子弹在马路上飞驰世界上第二款核动力汽车—凯迪拉克WTF2009年,一名叫Lorus Kulesus的数字设计师设计了一款集流线型和空气动力学为一体的概念车,它拥有醒目的前格栅和24个独立车轮组成的巨大的轮胎,但这都不是它最特别的,最引人注目的是它的名字—Cadillac World Thorium Fuel Concept(凯迪拉克世界钍燃料概念车)顾名思义,这款车是一款核动力汽车,以钍元素作为核动力燃料这款概念车的车轮采用了四组共24个单独的车轮设计,并完全不需要轮胎的支持,单个车轮均有独立的电机控制所要做的就是每隔5年对轮胎进行一次保养但是,Lorus并没有真正研发出钍引擎,这纯粹是一辆概念车LPS钍引擎美国的LPS公司(Laser Power Systems)成立于2007年。
2011年,LPS公司宣称一个钍引擎的新型设计可以用在汽车上他们的想法是生产一款即经济有效又对消费者绝对安全的引擎LPS的CEO兼主席Charles Stevens说,他的设计只需要8克钍就能够驱动汽车行驶100年这款引擎用激光来得到钍元素中的能量,然后通过蒸汽把能力传递给涡轮,用涡轮驱动发电机发电,然后驱动电机具体这款引擎怎样运行目前还是保密的Stevens说一克钍提供的能量相当于7500加仑的汽油,因此,一辆钍动力车能以持续行驶300000英里,或5000小时另外,这辆200-250kW (268-335 马力)的钍引擎能够支撑一辆普通车的一生大部分拥有者不需要再次填充燃料,对于那些行驶里程特别长的,换一个拥有全新钍燃料的引擎只需几千美元Stevens还称,除了研发成本,钍动力汽车现在遇到的问题,就是怎样研发出足够小的微型涡轮机这种微型涡轮机能装到汽车上,又能提供足够的电力来发动汽车如果钍动力车推出,汽车对汽油的依赖将大大减少,但钍动力车的普及仍然会面临很多问题首先,它如何消除人们的“核恐惧”?第二,这肯定需要数百万美元去研发和生产,造价一定不菲,普通消费者能否有能力购买?第三,会不会产生核泄漏?LPS公司设计的引擎是很独特的,因为它不产生核反应。
尽管放射性物质被用来产生热量,但是称呼它“核动力汽车”并不完全正确对于LPS公司的设计,学者们各执一词拥有先进光学系统博士学位的科学家Stephen Granade说:“我不能说这个是错误的,尤其是Stevens先生没有给出任何书面的描述以及他具体做了什么,但是我有很多疑问—这个从物理上根本就行不通后来了解到LPS的发明不用核反应,而是用一个钍动力的激光来旋转涡轮后,Granade说,这还是行不通的要想实现一克的钍获得的能量同7500加仑汽油获得的能量相同,这个过程的能量效率需要比核反应的高50倍评估核电的安全状况的一个机构“Union of Concerned Scientists ”的一位核物理科学家Edwin Lyman声称,除非它包含衰变物质的热量,否则核动力汽车和钍引擎是不可能实现的后来了解到Stevens不利用核反应来产生热量后,Lyman还说,从物理上来说,引擎是讲不通的,因为他的意图还是要用衰变物质电力需要以某种方式产生,因为激光不会自己产生能量如果是利用衰变物质,一个可以行驶300000英里的机器需要的钍的数量要比钚多1亿倍,换句话说需要十亿吨钍Carnegie Endowment for International Peace”的一名化学工程师和分析师Deborah Gordon说一台钍引擎会产生数量惊人的垃圾。
由于热能的损失,这个引擎是没有效率的但是,并非所有的科学家不认同LPS公司的设计拥有加州大学洛杉矶分校航天工程博士学位的Lord Cole说可以把钍作为一种燃料用在汽车上,但是这是任重而道远的钍动力发动机的重量,尺寸以及温度在设计上是一个巨大的挑战LPS官网现在,2.5Mkw的高速发电机已经建成并由美国空军部(USAF)进行测试这台发电机仅2821英寸,360磅,其体积是常规发电机的十分之一功率为5Kw, 30Kw,90Kw,200Kw和1.2 Mkw的发电机也已经建成,并且在进行测试为了满足商业动力公司的需求,我们在设计更大的发电机这台特斯来涡轮机建造起来简单且便宜图片显示的已经完成了75%,但这只是一个有很大应用的原型设计这套完整的系统名为MaxFelaser,需要调整涡轮的大小以便作为能量源安装在发电机上建立一个完整的样机系统需要3至6个月,再需要6至12各月来开始小规模生产,12至24个月来进行大规模生产此时,基本是话费在3年时间里用2.5亿美元来进行小规模研究如果增加资金投入,这个计划能够提前完成,当然,资金投入是会有回报的,利润会很大而且来的很快利用激光激发钍中的能量,形成一个新的激光管路系统,利用它把水变成水蒸气驱动LPS涡轮高速发电机。
这能产生清洁的能量,可以满足任何动力系统的需求和应用比如大型中央电力系统,分布式电源系统,本地备用或备份电源系统,或小于家庭或企业系统以及可以被放入汽车,卡车或任何使用的内燃机驱动的机车内的250千瓦至1兆瓦系统使用钍燃料的优点:1.消除温室气体的产生;2.安全性显著提高;3.消除当前燃料生产的危害;4.在环境安全的模式中运行;5.防止核武器扩散;6.显著降低MaxFelaser的体积和复杂性;7.大幅降低燃料成本用LPS MaxFelaser驱动的钍激光来发电的成本是0.01美元每千瓦时利用钍发电,成本比煤少500倍,产生的电量比煤多一千八百万倍你必须使原子核足够热,必须有足够的原子核,必须给它们足够长的时间来裂变在这一点上,我们还没有建立能满足这些条件的反应堆,只有满足这些条件,才能使反应释放的能量大于消耗的能量,我们以后可能会研究出来,但是现在还没有钍核电池《英国每日科技》报道:中国成为世界上唯一一家掌握并应用钍核电池动力技术的国家,现已成功制造出绝密钍核电池,将助“嫦娥4号”探月目前,中国科学家们已经在银东基发展投资子公司丽港稀土(中国最大的绝密制造钍核电池动力钍金属公司),开发成功制造利用钍代替铀作为新型核燃料的钍核电池技术, 钍核电池高科技产品被列入中国重点火炬与星火计划、中国重点新产品计划和中国高新能源技术产业化推进项目。
一家香港媒体3月中旬报道,为了应对内地大中城市的雾霾,中国一批科学家被高层要求在十年内完成钍反应堆发电的研究财新记者经多方求证,此报道并不准确诸多科学家否认收到这样的高层指示有受访科学家称,指望一项尚在基础研究中的项目应对雾霾,遥远而不现实但科学家们确认,中国确实在此领域投入巨大科研力量和资金,并且中国有望在全球领先据《新海峡时报》报道,中国对钍元素的开发项目非常重视鉴于中国的钍元素储量,如果将钍元素用于发电,那么其发电量能够满足中国“2万年”的需求报道称,这一项目的初期预算为3.5亿美元,负责该项目的上海应用物理研究所已经招聘了140名拥有博士学位的研究人员到2015年,这一项目的参与人员计划达到750人3月5日,李克强总理在政府工作报告中指出,要优化能源结构,降低化石能源占比,提高非化石能源使用比例,要大力发展新能源包括核电工程4月18日,李克强总理在国家能源委员会会议上强调,当前要开工一批重大项目,要在采用国际最高安全标准、确保安全的前提下,适时在东部沿海地区启动新的核电重点项目建设李克强总理近期两次提及核电发展,充分显示了核能在中国未来能源结构调整中的重要意义英国路透社21日分析称,中国将很快开始建设一系列大型能源项目,包括核电站和水电站,这些基础设施的增建将有助于遏制中国经济增速放缓。
本月早些时候,中国方面强调,不会采取短期的强力措施来刺激经济,相反,会把重点放在有利于推动经济健康增长的中长期措施上报道指出,中国经济正在从投资和出口驱动型转变为消费拉动型,加快发展核电势必会对中国的经济转型起到促进作用《文汇报》专家指出,日本核危机将成为全球能源发展的转折点,许多国家纷纷寻找替代方案,中国则把眼光转往钍核能发电、风力和太阳能等领域实际上,钍核能发电在中国早已展开研究,真正关注的人不多,国际上普遍是以铀发电为主流,但钍取代铀进行核能发电更安全,危险废料也相对较少,成本也更低廉不久前,中国科学院已启动“未来先进核裂变能-钍基熔盐堆(反应炉)核能系统”项目,目标是20年之内,研发新一代核能系统据英国媒体的报道称,“这一事件没有引起公众的关注,除了一些对钍有浓厚兴趣的人但它可能标志着能源政策的战略领导地位正从缺乏生气、安于现状的西方转向一个愿意打破成规的崛起的技术大国银基发展(000511)2012年11月26日晚公告称,公司将向丽港稀土增资2亿元人民币,用于稀土固体废渣回收再利用生产线技术改造项目及增加流动资金,此举标志着公司正式进军稀土冶炼分离产业丽港稀土原股东共同承诺:2013年、2014年和2015年的净利润不低于5,000万元、8,000万元、10,000万元。
本次增资的稀土固体废渣回收再利用生产线技术改造项目总投资1.69亿元,扣除所得税后含建设期的投资回收期为4.26年项目完成后,每年能完成4000吨稀土固废渣处理回收,形成683.7吨高技术含量、高附加值的高纯单一稀土氧化物及11.04吨的钍系列产品该工艺既回收了稀土、氟、钍等有价金属资源,实现了稀土固体废渣资源化综合回收利用,又解决了稀土冶炼企业固体废渣的污染问题,发展前景广阔8 / 8。