[发明专利]核动力火车

说明书

[一]技术领域 本发明属于铁路运输领域，涉及火车所使用的动力源。

[二]背景技术 现有火车的动力源有燃煤、燃油、和电力三类，驱动火车在铁轨上行驶的火车头(机车)，第一代是用燃煤做动力源的蒸汽机时代，第二代是用燃油做动力的内燃机时代，第三代是用电力做动力的电力机车时代，第四代将用什么做铁路运输的动力源？这是很值得研究的世界交通运输网前沿重大课题，因为，它涉及到我国和世界各国国民经济发展的大动脉——铁路运输的发展方向。我国的电力机车是先从国外引进，后来经过消化吸收再创新才形成自己的品牌，成为出口到多国有自主知识产权的品牌产品，我国也出了一位研制三代电力机车的中国电力机车之父，支撑国内电力机车和高铁动车的发展，并出口到国外，成为国际高铁和电力机车领域内的有力競争者，高铁和电力机车既不是我国首先提出，也不是我国首先研制成功在国内运行的，即使能领跑世界高铁和电力机车的发展，也不能称为世界高铁和电力机车之父。如果我国最先提出比电力机车更先进、更经济的第四代铁路运输火车头的新动力源，並且在我国首先实施，那末，我国就可成为领跑世界第四代铁路运输机车之父，将发源于中国，首先在中国实施的第四代铁路运输机车走向世界。

[三]发明内容 核动力已广泛用于航母、潜水艇、巡洋舰。从上世纪50年代核动力汽车就已经被科学家们提上了研究日程，福特汽车推出过用铀元素核反应来制造核动力汽车，由于反应装置占据整个汽车的一半和造价等原因，认为无前途而放弃。经过半个多世纪，人类对核技术的控制能力有了大进步——激光控制核反应，同时也发现了钍元素核反应反射性弱，只需要一张薄薄的铝箔就可以阻挡钍元素的放射物质，不能被用来制造杀伤性武器，所以它有可能是未来电动车的最佳解决方案，2009年凯迪拉克推出WTF钍燃料概念车，核动力汽车研制又成为热门。核动力汽车的研究人类已走过半个多世纪尚未走进市场。本发明人在分析核动力汽车迟迟未走进市场的原因后，发明了用钍元素核反应能量做动力源的核动力火车。核动力火车的机车的空间比汽车大，核动力高铁和动车的经济效益远远高于核动汽车，並且是国家政府投资项目，能够集合全国技术和资金优势在很短时间内完成进入国内外国民经济大动脉——铁路火车大市场。

本发明的核动力火车，由核动力火车头1、车箱3和铁路3组成，核动力火车的动力源来自核动力火车头内钍元素的核反应堆所产生的热能。核动力火车头1内有激光控制的钍元素核反应堆1-1、水蒸汽循环装置1-2、蒸汽涡轮机1-3和1-4、驱动车轮1-5和发电机1-6，其特征在于：核动力火车的动力源来自钍元素核反应产生的热能，热能转换成高压蒸汽，高压蒸汽推动2个蒸汽涡轮机1-3和1-4、1个蒸汽轮机1-3直接驱动火车1的轮子1-5，另1个蒸汽轮机1-4用来驱动发电机1-6，发电机所发的电能供核动力火车中照明等用电设备。核动力 火车甚至终身不再需要加核燃料行驶到世界各火车站，沿铁路线不需要的电力机车供电网线和设备，因此，总平均运行费用远比电力机车火车低。

[四]附图说明 附图1是核动力火车的方框图。附图2是核动力火车头方框图。

[五]具体实施方式 由附图1可知：核动力火车由核动力火车头1、车箱3和铁路3组成，核动力火车的动力源来自核动力火车头内钍元素的核反应堆所产生的热能。

由附图2可知：核动力火车头1内有激光控制的钍元素核反应堆1-1、水与蒸汽循环装置1-2、蒸汽涡轮机1-3和1-4、驱动车轮1-5和发电机1-6。激光控制的钍元素核反应堆所产生的热量供给水与蒸汽循环装置1-2，水与蒸汽循环装置产生的高压蒸汽驱动2台蒸汽涡轮机1-3和1-4，其中1台1-3直接驱动核动力火车头的车轮1-5，另1台1-4驱动发电机1-6，发电机所发的电能供给核动力火车上的照明等用电设备。

1个钍元素的核能量就相当28390升汽油所含的能量，并且钍核反应产生的射性很弱，只需要一张薄薄的铝箔就可以阻挡钍元素核反应的放射物质，它也不能被用来制造杀伤性武器，因此，非常适合用来做火车和汽车的动力源，核动力火车只要1-2公斤钍核燃料就终身不再需要再加燃料，核动力汽车只需8克钍核燃料就可终身不再加燃料。

本发明的核动力火车工作原理类似核潜艇，用激光控制钍元素裂变反应后会产生大量的热量，此热量在封闭循环中形成高压蒸汽，所得的高压蒸汽用来驱动两个蒸汽涡轮机，一个用来直接驱动火车轮，另一个用来发电机发电，供核动力火车上的用电设备。

还应特别指出：核动力火车也可以利用现有电力机车成果，高压蒸汽只用1个蒸汽涡轮机拖动1台发电机发出电力供机车头所需的电力。核动力火车不需要沿铁路轨道上空架电力机车供电网，可在无电力供电的铁路轨道上行驶，具有更广泛应用价值，它可以在现有所有高铁、动车和铁路轨道上行驶。它与第三代火车使用电力源的电力机车火车相比，节省铁路沿线的电力机车供电网线和设备，因此，使高铁和动车的运行费用更低，更美观，经济效益和社会效益更好。