车载式核反应堆，给核能汽车带来曙光？想多了！给美军基地供能的

美国人对核能汽车有多么痴心？

新能源汽车什么都好，就是充电太耗时间。有人就想了，能不能把核能应用到汽车上，这样汽车终生不用充电，彻底变成一次性产品。

这可不是异想天开，也不是突发奇想，而是老生常谈。因为早在50年前，就有科学家提出来，甚至有先驱者已经尝试过付诸实践。

核能汽车的优点，至少有三点：

1.不用充电，不用加油。只要你愿意，在汽车生命周期里，可以实现无限续航。

2.不排放尾气，没有环境污染。这在碳减排的今天，尤其显得珍贵。

3.动力输出强劲。不管是大型卡车，还是小型跑车，都需要强大的动力。而核能提供的动力，是传统燃油不可相比的。

20世纪50年代，正处于核能和平利用的初期，人类颇具雄心壮志，各行各业都对核能抱有期望，希望万事万物皆可核能。

美国人首先提出核能汽车、卡车、坦克的概念；核反应堆装上了破冰船、潜水艇；还有人提出了核动力火箭、核动力飞机。

1957年，福特造出第一辆核动力概念车Nucleon。据说，一次加料，可行驶9000公里。

法国人更加积极，他们甚至研制出了原型车，并且上了日内瓦车展。大有今天下单，明天提车的势头。

奥迪更是推出了核动力跑车的概念，准备走上时尚高端路线。

直到2009年，凯迪拉克还念念不忘核能汽车。推出一款核能概念跑车World Thorium Fuel，缩写WTF，使用钍元素作为核燃料，号称一次加料可以开上100年。所有零部件在不用维护的情况下，均可以使用100年，其中也包括核燃料。也就是说，这是一辆永远不需要加油、充电的车。不过，最后也只停留在概念阶段。

如此种种，都成了曾经吹过的牛。虽然抱负远大，但是现实打脸。

为什么研制失败了？

核能释放有三种方式，核聚变、核裂变、核衰变。目前真正实现商业化应用的，只有核裂变和核衰变。

核衰变相比于核裂变来说，功率太低。

核衰变供能的原理：放射性元素在衰变过程中会持续发热，温度达到几百摄氏度，半衰期能达到几十年，也就是说：它会持续发热几十年。通过热-电二极管，把热转化成电，这就是核电池了。

核电池的功率不会太高——不管你怎么倒腾，天花板就在那里。因为它本身的热功率就不高，再加上热-电转换还要损失一多半能量（转化效率只有10%-20%）。

最后的电功率仅100多瓦，连一个500-600瓦的微波炉也带不动。

因为功率不高，所以核电池一般安放在航天器，或其它的功率要求不高但是需要长久耗电的探测器上。

核裂变的功率当然是足够的，但是体积又太大。

要想把一座核反应堆装在汽车发动机的位置，在现有的工程技术条件下，是不可能做到的。上世纪五六十年代，更是不可能。

什么是「车载式微型核反应堆」？

既然核能汽车的路走不通，那就换条路，研制「车载式微型核反应堆」。

1954年，美国陆军启动了一项名为「陆军移动式核电计划」的项目，资助研发「移动式小型核电站」。依托此项目，美国一共建造并运营了多座小型核反应堆，包括ML-1、SL-1、SM-1A、PM-2A、PM-3A等。

不过这些型号，要么是技术指标不达标，要么是安全性不过关。

1961年-1965年之间，建造运营的第一款「车载式微型核反应堆」ML-1，挂在一辆卡车后面，可以运到各个地方。不依赖水源，采用氮气冷却剂，出口温度达到648℃，设计热动力3.3兆瓦，电功率0.4兆瓦。然而实际电功率只有0.14兆瓦，寿命也只有几百个小时。

另一款SL-1反应堆更不靠谱，在操作过程中，中央控制棒出现故障，导致堆芯熔化，造成人员伤亡。

后来的研究实验证明，在当时的技术条件下，根本不可能开发出满足条件的产品。研究从此被搁置。

2016年的时候，美国国防部打算重新考虑「车载式微型核反应堆」的研制。当时市面上比较看好的两个「车载式微型核反应堆」概念。一个是LANL实验室设计的微堆MegaPower；另一个是Filippone and Associates LLC设计的Holos气冷微堆。

到那时，核反应堆小型化已经成为新的趋势，各国都在研发自己的小型核反应堆。比如日本三菱重工的「车载式微型核反应堆」，采用模块化设计，核反应堆和发电机机组为两个模块，分开运输。核反应堆的大小，直径3米，长约4米，重量在40吨以内。预计在2030年部署。

「车载式微型核反应堆」与我们常见的「小型模块化反应堆（SMR）」有什么不同呢？

1.用途不同：「小型模块化核反应堆」适合于商用；而「车载式微型核反应堆」的更大价值在于军用。

2.输出功率不同：「小型模块化核反应堆」的功率一般在50到200兆瓦之间；「车载式微型核反应堆」的功率则在1到10兆瓦之间。

2019年的时候，美国国防部把微型核反应堆的设计合同给了BWXT、西屋、X-energy三家公司，分别资助它们1350万美元、1195万美元、1431万美元，用于「车载式微型核反应堆」的设计。

• 西屋公司设计的微堆eVinciTM，属于热管冷却反应堆。

• X-energy公司设计的微堆Xe-Mobile，属于高温气冷堆。

• BWXT公司一直是美国海军核动力系统的提供商，具体研制型号未公布。

2021年3月24日，美国BWXT公司和X-energy公司获得了美国国防部原型堆研究合同，以及资金支持。而西屋公司，则落选了。

2022年6月9日，BWXT公司宣布，五角大楼最后给了它们原型堆建造合同，并且授予了3亿美元的原型堆建造资金。

美国国防部给这个项目取名叫“Pele”。

该原型堆，采用第四代核电技术。第四代核电技术的固有安全性，非常适合于「车载式微型核反应堆」的需求。原型堆一旦实验成功，便会大规模建造。

「车载式微型核反应堆」的设计指标：功率在1-5兆瓦之间；满功率运行时长：3年以上；部署时间：3天以内，撤离时间：7天以内。

为什么美军这么热衷于「车载式微型核反应堆」？

俗话说：兵马未动，粮草先行。不管是古代战争，还是现代战争，不管是外国兵法、还是中国兵法，都不会忽略一点：后勤保障。打仗打的就是后勤。

随着新式武器的投入使用，比如电磁轨道炮、激光武器、作战机甲、战场机器人等等，电力需求很大。

美国军队的能源需求是迫切的。美军一天要用1000万加仑的燃油，一年需要30太瓦的电力。而且这消耗水平还是前些年的数据。现在、以及未来，美军计划广泛部署电子武器。按照美军的设想：各种穿戴移动设备，需要电力；大型定向武器、激光武器，需要电力......；电力将成为陆基、舰载、空基、天基武器的通用能源。

到那时，电力需求是一个天文数字。保守估计，将会是现在的10多倍。如此大的能源消耗，如果还靠化石能源，补给线将会垮掉。补给线压力过大，美国海外军事基地，就变得非常脆弱。

美国在全球有1245个军事基地（其中海外374个，国内871个）。表面上看，这些基地是“武力值”的体现。背后看不到的是，这些基地也是吞油巨兽，燃油保障工程极其庞大。现在美军的军事基地，一天至少消耗4300万升燃油。要把这么多的燃油运往世界各地的军事基地，请想一想，那得依靠多少辆卡车，多少长的管道？

其它国家的七寸是后勤保障，美军的七寸依然是。

为了保护好自己的七寸，美国把希望寄托在了核能上。毕竟1克铀释放的能量，等于2000公升石油释放的能量。

美国希望研制一种微型的、可以用卡车或飞机运输的核反应堆，能够运送到世界各地的美军基地。最重要的是，要保证绝对的安全，能够扛得住外部爆炸的袭击。这就是美国正在建造的「车载式微型核反应堆」原型堆。

「车载式微型核反应堆」一旦部署，后勤压力彻底得到释放，美军战斗力又将提升。所以美国才这么着急。

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