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50多年前,航空航天工程师花费了超过10亿美元(按1950年代的货币计算),设计了原子动力飞机,希望这种超高速喷气机一次可以在空中飞行15,000英里(21,150公里)。他们预计一磅(半公斤)核材料将消除加油停留的需要。这是一个有趣的概念,但是由于对乘客和机组人员暴露于辐射的担忧,核动力飞机在冷战结束之前就被搁置了。随着航空公司努力应对石油的高成本和对更清洁燃料的需求不断增长,现在是否应该重新审视核能?
1946年至1961年间,美国空军和现已解散的原子能委员会(其监管职责于1975年由核管理委员会或NRC接管)负责监督飞机核推进(ANP)计划。但是,ANP的工程师和管理层在反应堆技术、如何最好地将核动力转移到传统发动机以及保护机组人员免受辐射的最佳材料方面陷入了争论。最终,他们对康维尔B-36进行了改造,这是一种重达400,000多磅*(181,435公斤)、翼展为230英尺(70米)的混合螺旋桨/喷气发动机轰炸机,在后炸弹舱内安装了一个空冷反应堆。在机头,飞机配备了一个12吨的铅和橡胶屏蔽机组人员舱。康维尔飞机的原子版本,名为“和平缔造者”,在1955年7月至1957年3月期间,在得克萨斯州和新墨西哥州进行了47次试飞。
但到了十年末,传统飞机和发动机设计的进步使原子动力B-36过时,公众开始担心核反应堆在头顶飞行的危险。该计划还因其高昂的成本(按今天的美元计算,达数亿美元,加利福尼亚州蒙特雷国际研究学院出版的《不扩散评论》编辑斯蒂芬·施瓦茨说)而未能产生商用飞机,促使约翰·F·肯尼迪总统于1961年取消了ANP。美国政府迅速将该项目的大部分资源转移到太空探索和与苏联的登月竞赛。
然而,最近,对更清洁燃料的探索再次引发了人们对这种飞艇的担忧。英国克兰菲尔德大学航空航天工程学教授伊恩·波尔在最近一次由《伦敦时报》报道的讲座中,呼吁“制定一项大型研究计划,以帮助航空业从化石燃料转向核能”。波尔是英国政府资助的欧米茄项目的技术负责人,该项目是曼彻斯特城市大学的一个部门,与工业界合作研究航空对环境的影响并提供可能的解决方案,他指出了对非煤油动力飞机的需求。
他总结道:“我认为核动力飞机是2050年之后的答案,如果我们想继续享受航空旅行带来的好处,而不受环境问题的阻碍,我们需要探索核动力。如果航空仍然依赖化石燃料,它将会遇到严重的麻烦。”
与核反应堆共享友好的天空可能足以让即使是最有经验的旅行者在整个夜间飞行中保持清醒,但核动力将有一些优势。除了无需在航班之间加油外,理论上,只要能够控制其反应堆产生的放射性废物,核动力飞机就不会污染环境(空军的项目从未取得足够的进展来提出解决这个问题的实用方法)。
美国海军经常使用核反应堆为其航空母舰和潜艇提供动力。美国于1954年委托建造了第一艘核潜艇舰队,即USS 鹦鹉螺号,并且今天仍然依靠它们作为其核战争威慑的一部分。据蒙特雷国际研究学院的不扩散研究中心称,苏联在冷战期间据报道建造了245艘核潜艇。
波尔提议使用机翼上带有发动机的反应堆的核动力飞机。“在撞击前抛弃反应堆并用降落伞将其降落,可以降低反应堆在坠机事故中破裂的风险,”他告诉《伦敦时报》,并补充说,在最坏的情况下,如果反应堆周围的装甲板被刺穿,“会有几平方英里的放射性污染风险。”波尔拒绝就本文接受采访。
但是,许多核物理学家和工程师并不支持核动力飞机,尤其是在2001年9月11日袭击事件之后,恐怖分子驾驶大型喷气式飞机撞向了世界贸易中心和五角大楼。忧思科学家联盟的核安全项目(一个监督核电厂运行情况和监管核电厂的核管理委员会的组织)主任大卫·洛克鲍姆说:“自911事件以来,我们一直担心如何防止坏人劫持飞机并将其撞到人口稠密地区上风的核电厂。”他讽刺地补充说:“现在让我们把核反应堆放在飞机本身,这样他们就可以在没有核电厂上风的情况下袭击大城市。” “对于世界上的恐怖分子来说,这真是圣诞礼物。”
洛克鲍姆担心恐怖分子可能会劫持喷气式飞机并将其用作核导弹,或者将它们拆开以获取制造他们所谓的脏弹的材料。
无论屏蔽得多好,机组人员和乘客仍然会面临很高的辐射暴露风险(除了所有旅行者仅仅通过升空而暴露的宇宙辐射)。此外,这些飞机必须如此之大(大约是747的两倍),以至于机场必须在其现有航站楼之外建造特殊的停靠站。
核动力飞机“对任何人都不利”,辐射,科学与健康公司的创始人西奥多·罗克韦尔说,这是一家位于马里兰州切维蔡斯的非营利组织,倡导对低水平辐射科学政策进行客观审查。在第二次世界大战期间,罗克韦尔在美国能源部的橡树岭国家实验室工作,他在那里帮助开发了用于辐射屏蔽的新材料和设计。尽管他是核能的支持者,但他对使用核能为飞机提供燃料划清了界限。
除了潜在的乘客危险外,他说,飞行员只能飞行有限的航班以防止过度暴露于核辐射,并指出,在几次飞行后,他们将遭受的辐射远远超过核电厂工人。“要使电力有用,它必须是可预测的,”他说,“而核能是迄今为止在地球上最容易预测的。”
一种更有希望的绿色化石燃料替代品是生物燃料。商业航空替代燃料倡议(CAAFI)的执行董事理查德·奥尔特曼表示,该倡议是由美国联邦航空管理局赞助的一个联盟,旨在推动摆脱石油基喷气燃料。CAAFI偏爱在现有基础设施中工作的“即插即用”燃料,也就是说,它们可以与化石燃料互换,并且无需对飞机或机场进行改动。这些替代品包括来自可再生(植物)和不可再生(煤和天然气)来源的液体,这些液体在温室气体(GHG)生命周期基础上优于炼油厂。奥尔特曼说,它们具有与化石燃料相同的安全性和密度,并且不会改变飞机的性能、航程或载客能力。
*注(08年12月5日):在本文发表后,对B-36的重量进行了更正。