¿Es cierto que ocho gramos de torio pueden alimentar un automóvil eléctrico promedio durante un siglo?

Answer 1

La declaración no es cierta en los Estados Unidos, a menos que uno incorpore predicciones muy optimistas sobre la eficiencia de los futuros autos eléctricos “promedio” y las centrales eléctricas y / o los bancos en la transición a hábitos de conducción más moderados (sí, claro). La afirmación parece surgir de la sinfonía de torio de moda últimamente, y debe señalarse que el viejo y viejo uranio es efectivamente una fuente de energía igual de buena bajo suposiciones relevantes de uso (es decir, que se puede usar cada núcleo).

Local:

1. Un “automóvil eléctrico promedio” obtiene aproximadamente 3 millas por kWh (por ejemplo, Nissan LEAF, Chevrolet Volt en modo totalmente eléctrico):
   http://www.consumerreports.org/c…
2. Un automóvil promedio en los Estados Unidos maneja 15,000 millas por año, lo que significa que el automóvil eléctrico promedio consumiría 5000 kWh / año, alternativamente, 500 MWh o 1.8E + 12 julios en un siglo.
3. La energía se puede liberar al romper el núcleo de torio de varias maneras, incluso por su desintegración alfa natural, pero en aras de la practicidad, suponga que está fisionada. (Equivalentemente, suponga que se transmuta con un 100% de eficiencia en U-233 fisible y luego se fisiona.) El contenido de energía es de aproximadamente 8E + 10 J / g de esta fuente. Tenga en cuenta que a este respecto, el torio es marginalmente diferente de U o Pu.
4. La energía se utilizará para hacer el trabajo de operar el vehículo al 100% de eficiencia. Por supuesto, esto no es prácticamente generoso, ya que una planta de energía típica es aproximadamente un 33% eficiente en convertir la energía térmica en energía eléctrica, y un motor típico podría ser ~ 85% eficiente en convertir la energía eléctrica en trabajo de eje. También tiene pérdidas de transmisión, pérdidas de batería, pérdidas en el sistema de carga …

Ahora haga los cálculos: ¿Cuántos gramos de torio necesita fisión por completo para ejecutar ese automóvil promedio durante un siglo de conducción estadounidense promedio? 1.8E + 12 / 8E + 10 = 22.5 gramos.

¿Cuántos gramos necesitaría si la termodinámica solo le proporciona el 33% de la potencia que produce, como lo hace en las centrales nucleares del mundo real? 22.5 / 0.33 = 68 gramos.

En las condiciones prevalecientes de energía nuclear LWR de alto consumo, no reproductiva, alimentada con uranio y de alto consumo obtenida con una eficiencia térmica del 33%, necesitaría usar aproximadamente 1,4 kg de combustible nuclear.

Answer 2

Supongo que lo más probable es que obtengas los 8 gramos postulando un reactor de torio de tamaño promedio (pero aún grande) tal vez un poco más pequeño que un reactor nuclear normal con una salida similar, y luego golpeándolo con las matemáticas. Contiene X kilogramos de torio. De los X kilogramos, una gran fracción de torio se consumirá por un total de Y kilogramos durante 5-10 años. Durante esos años producirá Z gwh de electricidad.

Un automóvil eléctrico consumirá más de 1 año A mwh de electricidad (si no tiene en cuenta las ineficiencias en la carga de la batería, la fricción, etc., no lo sé). Veces 100 = 100A. 100A es un pequeño porcentaje de Z gwh, llamémoslo B. B multiplicado por Ykg es igual, si acertas en matemáticas, son 8 gramos.

Pero si no tiene en cuenta algunos problemas de seguridad, terrorismo, practicidad, política y precio y reduce el requisito de 100 años a solo unos pocos años, entonces no es imposible fabricar un automóvil impulsado por fisión, aunque sea grande. Un camión es más posible.

“[-] i_invented_the_ipod 5 puntos hace 1 año *

Si realmente quería “el más pequeño”, hay isótopos con masas críticas mucho más pequeñas que el plutonio. Según Wikipedia, Cf-252 tiene una masa crítica de 2.73 Kg, que es ridículamente pequeña. Con un reflector de neutrones adecuado, probablemente podría hacer un reactor de estilo SNAP que cabría en su mano. Por supuesto, es un isótopo muy raro y costoso “.

¿Cuál es el reactor nuclear más pequeño que podemos construir? ¿Podemos tener teléfonos con energía nuclear, por ejemplo? • / r / askcience

El roadster Tesla tiene un motor eléctrico de 185 kwe. El Toyota Prius alrededor de 33kwe

Este es el reactor de fisión Snap 10-a de 500kwe de la década de 1960. Fue lanzado al espacio en 1965. Al igual que un RTG, utilizaba generadores termoeléctricos y no hierve algo para producir vapor y convertir un generador para producir electricidad.

El reactor en sí (la cosa metálica en la parte superior de la cosa en forma de cono blanco) medía 39,62 cm (15,6 pulgadas) de largo, 22,4 cm (8,8 pulgadas) de diámetro. Sin blindaje pesa 290 kg.

Los convertidores termoeléctricos (con forma de cono blanco largo) estaban hechos de materiales de germanio de silicio dopado. Obviamente es mucho más grande que el reactor. Sin embargo, los generadores termoeléctricos en realidad tienen mucho espacio vacío en su interior (ver foto a continuación). Es esa forma para encajar mejor en la parte superior de un cohete. En un automóvil, puede optimizar la forma para obtener menos volumen / volumen

Con una mejor tecnología y si hace que la potencia de salida diga más de 100 kwe solamente y use bancos de baterías de iones de litio para amortiguar la cantidad de electricidad producida, que aunque producida 24/7 es menor que el consumo máximo del motor eléctrico, entonces teóricamente podría hazlo mucho más pequeño.

A modo de comparación, este es el RTG (no un reactor de fisión) de la nave espacial Cassini. Está diseñado para producir alrededor de 0.2 kwe incluso después de 11 años (debido a la desintegración radiactiva, los RTG producen menos electricidad con el tiempo). Una cantidad mucho menor de electricidad ya que, por supuesto, la desintegración radiactiva es mucho menos poderosa que la fisión. La nave espacial Cassini tiene 3 RTG. Tenga en cuenta que, a diferencia de los reactores de fisión, los RTG no producen casi radiación gamma, principalmente alfa si elige el combustible adecuado, por lo que los requisitos de protección son mucho más fáciles. Solo se necesita metal delgado
Cassini – Huygens

Además, en el espacio solo puedes usar radiación para eliminar el calor. En tierra puede utilizar refrigeración por aire a través de ventiladores o mediante un radiador refrigerado por agua, que es más eficiente que la radiación. Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre ambos lados del generador termoeléctrico, más vatios producirá. Un RTG cassini o el Snap-10 teóricamente produciría más electricidad si estuviera en la tierra, incluso si se tiene en cuenta que se desvía una pequeña fracción de la potencia producida para hacer funcionar un sistema de enfriamiento basado en agua o aire

Answer 3

Teóricamente, tal vez, pero eso sería asumir un reactor de torio perfectamente eficiente que es algo que es muy poco probable que veamos.