重振原子飛機:在機翼和同位素上飛行

為了拯救環境,應該有核動力飛機嗎?工程師們重新考慮幾十年前被廢棄的冷戰時期提案


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50多年前,航空航天工程師花費了超過10億美元(按1950年代的貨幣計算),設計了原子動力飛機,希望這種超高速噴氣機一次可以在空中飛行15,000英里(21,150公里)。他們預計一磅(半公斤)核材料將消除加油停留的需要。這是一個有趣的概念,但是由於對乘客和機組人員暴露於輻射的擔憂,核動力飛機在冷戰結束之前就被擱置了。隨著航空公司努力應對石油的高成本和對更清潔燃料的需求不斷增長,現在是否應該重新審視核能?

1946年至1961年間,美國空軍和現已解散的原子能委員會(其監管職責於1975年由核管理委員會或NRC接管)負責監督飛機核推進(ANP)計劃。但是,ANP的工程師和管理層在反應堆技術、如何最好地將核動力轉移到傳統發動機以及保護機組人員免受輻射的最佳材料方面陷入了爭論。最終,他們對康維爾B-36進行了改造,這是一種重達400,000多磅*(181,435公斤)、翼展為230英尺(70米)的混合螺旋槳/噴氣發動機轟炸機,在後炸彈艙內安裝了一個空冷反應堆。在機頭,飛機配備了一個12噸的鉛和橡膠遮蔽機組人員艙。康維爾飛機的原子版本,名為“和平締造者”,在1955年7月至1957年3月期間,在得克薩斯州和新墨西哥州進行了47次試飛。

但到了十年末,傳統飛機和發動機設計的進步使原子動力B-36過時,公眾開始擔心核反應堆在頭頂飛行的危險。該計劃還因其高昂的成本(按今天的美元計算,達數億美元,加利福尼亞州蒙特雷國際研究學院出版的《不擴散評論》編輯斯蒂芬·施瓦茨說)而未能產生商用飛機,促使約翰·F·肯尼迪總統於1961年取消了ANP。美國政府迅速將該專案的大部分資源轉移到太空探索和與蘇聯的登月競賽

然而,最近,對更清潔燃料的探索再次引發了人們對這種飛艇的擔憂。英國克蘭菲爾德大學航空航天工程學教授伊恩·波爾在最近一次由《倫敦時報》報道的講座中,呼籲“制定一項大型研究計劃,以幫助航空業從化石燃料轉向核能”。波爾是英國政府資助的歐米茄專案的技術負責人,該專案是曼徹斯特城市大學的一個部門,與工業界合作研究航空對環境的影響並提供可能的解決方案,他指出了對非煤油動力飛機的需求。

他總結道:“我認為核動力飛機是2050年之後的答案,如果我們想繼續享受航空旅行帶來的好處,而不受環境問題的阻礙,我們需要探索核動力。如果航空仍然依賴化石燃料,它將會遇到嚴重的麻煩。”

與核反應堆共享友好的天空可能足以讓即使是最有經驗的旅行者在整個夜間飛行中保持清醒,但核動力將有一些優勢。除了無需在航班之間加油外,理論上,只要能夠控制其反應堆產生的放射性廢物,核動力飛機就不會汙染環境(空軍的專案從未取得足夠的進展來提出解決這個問題的實用方法)。

美國海軍經常使用核反應堆為其航空母艦和潛艇提供動力。美國於1954年委託建造了第一艘核潛艇艦隊,即USS 鸚鵡螺號,並且今天仍然依靠它們作為其核戰爭威懾的一部分。據蒙特雷國際研究學院的不擴散研究中心稱,蘇聯在冷戰期間據報道建造了245艘核潛艇

波爾提議使用機翼上帶有發動機的反應堆的核動力飛機。“在撞擊前拋棄反應堆並用降落傘將其降落,可以降低反應堆在墜機事故中破裂的風險,”他告訴《倫敦時報》,並補充說,在最壞的情況下,如果反應堆周圍的裝甲板被刺穿,“會有幾平方英里的放射性汙染風險。”波爾拒絕就本文接受採訪。

但是,許多核物理學家和工程師並不支援核動力飛機,尤其是在2001年9月11日襲擊事件之後,恐怖分子駕駛大型噴氣式飛機撞向了世界貿易中心和五角大樓。憂思科學家聯盟的核安全專案(一個監督核電廠執行情況和監管核電廠的核管理委員會的組織)主任大衛·洛克鮑姆說:“自911事件以來,我們一直擔心如何防止壞人劫持飛機並將其撞到人口稠密地區上風的核電廠。”他諷刺地補充說:“現在讓我們把核反應堆放在飛機本身,這樣他們就可以在沒有核電廠上風的情況下襲擊大城市。” “對於世界上的恐怖分子來說,這真是聖誕禮物。”

洛克鮑姆擔心恐怖分子可能會劫持噴氣式飛機並將其用作核導彈,或者將它們拆開以獲取製造他們所謂的髒彈的材料。

無論遮蔽得多好,機組人員和乘客仍然會面臨很高的輻射暴露風險(除了所有旅行者僅僅透過升空而暴露的宇宙輻射)。此外,這些飛機必須如此之大(大約是747的兩倍),以至於機場必須在其現有航站樓之外建造特殊的停靠站。

核動力飛機“對任何人都不利”,輻射,科學與健康公司的創始人西奧多·羅克韋爾說,這是一家位於馬里蘭州切維蔡斯的非營利組織,倡導對低水平輻射科學政策進行客觀審查。在第二次世界大戰期間,羅克韋爾在美國能源部的橡樹嶺國家實驗室工作,他在那裡幫助開發了用於輻射遮蔽的新材料和設計。儘管他是核能的支持者,但他對使用核能為飛機提供燃料劃清了界限。

除了潛在的乘客危險外,他說,飛行員只能飛行有限的航班以防止過度暴露於核輻射,並指出,在幾次飛行後,他們將遭受的輻射遠遠超過核電廠工人。“要使電力有用,它必須是可預測的,”他說,“而核能是迄今為止在地球上最容易預測的。”

一種更有希望的綠色化石燃料替代品是生物燃料。商業航空替代燃料倡議(CAAFI)的執行董事理查德·奧爾特曼表示,該倡議是由美國聯邦航空管理局贊助的一個聯盟,旨在推動擺脫石油基噴氣燃料。CAAFI偏愛在現有基礎設施中工作的“即插即用”燃料,也就是說,它們可以與化石燃料互換,並且無需對飛機或機場進行改動。這些替代品包括來自可再生(植物)和不可再生(天然氣)來源的液體,這些液體在溫室氣體(GHG)生命週期基礎上優於煉油廠。奧爾特曼說,它們具有與化石燃料相同的安全性和密度,並且不會改變飛機的效能、航程或載客能力。

*注(08年12月5日):在本文發表後,對B-36的重量進行了更正。

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