Сега изглежда странно, но само десетилетие след бомбардировката над Хирошима, която показа всички "прелести" на радиацията, светът буквално се влюби в атомната енергия. Дизайнерите на СССР и САЩ с ентусиазъм измислиха кой друг транспорт да инсталира ядрен реактор. В допълнение към ядрените подводници и ледоразбивачите, които съществуват и до днес, са проектирани ядрени самолети, автомобили и дори дирижабли. А инженерите от средата на ХХ век сериозно мечтаеха за гигантски влакове, които ще бъдат изтеглени в далечината от дизелов локомотив с атомно сърце на хиляди и хиляди километри.
Към тундрата по широка писта
Ако говорим за реалността, тогава за разлика от програмата за създаване на ядрени бомбардировачи - а СССР дори изпробва специално проектиран реактор във въздуха - историята на проектирането на ядрени мега-влакове не стига толкова далеч. Нито експериментални модели на локомотиви, нито коловози, съответстващи на плана. Всичко спря на нивото на черновите проекти. В същото време, за разлика от дълбоко класифицираната работа по създаването на един и същ самолет с атомно захранване, идеята за дизелови локомотиви, задвижвани от реактори, се популяризира във вестници, книги и научно-популярни списания. Вестник Гудок, издание на Министерството на железниците на СССР, пише през 1956 г.: „В условията на Север, Далечен Изток и пустините на Централна Азия не винаги е препоръчително да се електрифицират новопостроените железопътни линии. В тези условия е по-добре да се използват ядрени локомотиви, т.е.които биха могли да работят автономно, без да се доставят големи количества гориво или други материали … Разбира се, един ядрен локомотив ще бъде много по-тежък от парен локомотив или дизелов локомотив със същата мощност. Но ако такъв локомотив бъде изпратен на отдалечена магистрала, например до Арктика, тогава той ще работи там периодично през целия зимен сезон без допълнително снабдяване. Много лесно е да го превърнете в мобилна електроцентрала. Освен това той ще може да доставя енергия на бани, перални, оранжерии за отглеждане на зеленчуци. "тогава той ще работи там периодично през зимния сезон без допълнителни доставки. Много лесно е да го превърнете в мобилна електроцентрала. Освен това той ще може да доставя енергия на бани, перални, оранжерии за отглеждане на зеленчуци. "тогава той ще работи там периодично през зимния сезон без допълнителни доставки. Много лесно е да го превърнете в мобилна електроцентрала. Освен това той ще може да доставя енергия на бани, перални, оранжерии за отглеждане на зеленчуци."
Но леглата с краставици в Арктическия кръг, разбира се, не бяха върховната мечта за онези, които вярваха в светлото бъдеще на железопътния атом. Идеята за мега-влакове изглеждаше много по-амбициозна и претенциозна. Те трябваше да се състоят от могъщ ядрен локомотив и гигантски вагони, поставени на ултра широк коловоз, който ще бъде 2,5-3 пъти по-широк от приетия у нас стандарт - 1520 мм. В същото време товароносимостта на товарни автомобили от този клас може да бъде сравнима с тази на речен товарен кораб, а двуетажните пътнически автомобили биха предложили на пътниците безпрецедентно пространство и комфорт. Картината, представена при първото разпространение на нашата статия, е колективен визуален образ на такъв проект, направен от съвременен художник.
АЕЦ на колела
Промоционално видео:
Понякога чуваме за проекти на „атомни парни локомотиви“, но разбира се, никой нямаше да върти колелата на локомотив с мощност на пара. Предвиждаше се използването на електродвигатели като задвижване на колелата, което от своя страна ще се захранва от атомна електроцентрала, разположена вътре в локомотива, изградена по класическата схема. В резултат на ядрена реакция се генерира топлина, която се прехвърля към охлаждащата течност и тя отделя топлина на водата в парогенератора. Получената пара тече по тръбите към турбината, а турбината от своя страна задвижва вала на електрическия генератор в въртене.
Фигурата по-долу показва схема на едносекционен локомотив, в който и реакторът, и генераторът, и електродвигателите са вътре в едно тяло, само реакторът с топлообменник е покрит с преграда за биозащита. Има информация, че е обмислен и вариант с три секции, в който за реактора е отделен специален участък, изолиран чрез биозащита, свързан с други два съединителя.
Забележимо е броят на локомотивните оси: конструкторите предвиждаха, че огромното му тегло ще наложи натоварването да се разпределя по-равномерно върху коловоза. Идеята за влак с ядрен реактор е проста и няма фундаментални пречки за неговото изпълнение. Но защо тогава все още не караме в дворцови коли и не завладяваме арктическите простори на ядрените локомотиви?
Очевидно е, че въпросът за целесъобразността на изграждането на гигантски атомни влакове се разделя на две: възможността за използване на ядрена енергия в пътническия транспорт и техническата и икономическата обосновка на значително разширяване на железопътната линия.
Бетон и олово
Всъщност нищо не пречи използването на енергията на разпад на атомно ядро в транспортната индустрия и освен това активно се използва. Приблизително 75% от електроенергията във Франция се генерира в атомни електроцентрали, така че известните високоскоростни влакове TGV, захранвани от електричество от надземната контактна мрежа, могат в известен смисъл да се считат за "атомни влакове". Но възможно ли е или необходимо да носите цялата електроцентрала със себе си? Единствената причина за това е възможността за дългосрочна експлоатация на автомобила без зареждане, където няма гориво и подходяща инфраструктура. За ледоразбивачи при продължителни плавания в арктически води или подводници, които са нащрек в другото полукълбо, дългосрочната енергийна автономия е изключително важна. Това няма да пречи на стратегически бомбардировачи или противоводни самолети,които можеха да обикалят над океана с дни, далеч от домашното летище. Въпреки това ядрените самолети трябваше да бъдат изоставени и по същите причини, които възпрепятстваха изпълнението на проекти на локомотиви с ядрени реактори. И основната причина е биологичната защита.
Ядреният реактор на локомотива трябва да бъде изолиран с дебел слой от олово или бетон и от всички страни. Невъзможно е да се ограничиш до стената между реактора и кабината на водача - в края на краищата в този случай смъртоносното лъчение ще удари всичко, което е отстрани на пистата, под мостове и надлези, минаващи над коловозите. Общото тегло на такова биологично екраниране би било стотици тонове, освен това то щеше да заеме значителен обем. Ако вземем предвид, че ядрените реактори, създадени през 50-те години на миналия век, сами по себе си са големи по размер, тогава размерът и теглото на ядрен локомотив биха били просто титанични. Може би поради тази причина дизайнерите веднага започнаха да мислят за факта, че стандартната писта ще трябва да бъде заменена от ултра широка писта. Но достатъчно ли е просто да избутате релсите на разстояние, за да разрешите този проблем?
Защо развийте релсите
Както ни каза Виктор Михайлович Богданов, съветникът на директора на Научноизследователския институт по железопътния транспорт, в миналото наистина беше обсъждан много екзотичен проект за изграждане на ултра широки железопътни линии в СССР. Авторите на идеята предложиха да бъдат премахнати две вътрешни релси на двупътните железници. Останалите външни релси биха образували писта с ширина около шест метра!
„Първоначално у нас железопътните линии са проектирани с най-големи размери. Ако в Западна Европа максимално допустимото натоварване на метър коловоз е 6 тона, в САЩ на повечето магистрали е 8,5-9 тона, тогава в Русия тази стойност може да достигне 12 тона, обяснява Виктор Михайлович. - Конструкциите на коловозите (мостове, тунели, надземна инфраструктура на каналите) също са проектирани за вагони с увеличени размери. Дори има определен марж за извънгабаритни товари. Но всичко това, разбира се, не е предназначено за гигантски вагони и локомотиви, които биха могли да пътуват по шестметрова писта. Достатъчно е да се прецени възможният обем и тегло на такъв автомобил и става ясно, че при пълно натоварване (дори с осем оси) натоварването на метър писта ще бъде десетки тона. И това въпреки факта, че свойствата на пътеката, насипите, мостовете ще останат същите."
Очевидно е, че ядреният мега-влак не само ще трябва да положи по-широк коловоз, но и да преизчисли и създаде цялата инфраструктура. В резултат на това поради технически и икономически причини идеята за създаване на една широка писта от две стандартни беше отхвърлена. Много по-нататък в разработването на ултра широкомащабни (3000 мм) пътища отиде в нацистка Германия (нашето списание говори за това подробно в мартския брой), но и там нещата не надхвърлиха проектната документация и след срива на режима на Хитлер тази идея вече не беше върната, като се има предвид неговото проявление на икономически неоправдана гигантомания.
Чернобил.
Новини от юг
Ако Хирошима не пречи на любовта, която пламна преди половин век за всичко ядрено (с изключение на бомбите, разбира се), то катастрофата в Чернобил, напротив, предизвика вълна от радиофобия и отхвърляне на "мирния атом" в света. Мнозина се плашат от самата идея, че някъде в близост до човешки жилища атомен реактор ще се втурва по релсите. Какво става, ако се стигне до бедствие и локомотивът се срине? Ами ако тази катастрофа ще бъде „подпомогната“от терористи, които със сигурност няма да пропуснат възможността да разчертаят пътеката пред скоростния влак?
Но колкото и голям да е страхът от радиация, човечеството все повече се притеснява от перспективите за глобална енергийна криза, свързана с недостиг на изкопаеми горива, както и от екологични проблеми, които се изострят от атмосферното замърсяване от изгарянето на въглеводороди. Поради това не може да се изключи, че прогресът в областта на ядрените технологии (преди всичко в осигуряването на тяхната по-голяма безопасност) в близко бъдеще ще стане причина за възраждане на интереса към ядрения транспорт.
Напоследък в различни страни по света се разработват нови видове ядрени реактори - компактни и по-безопасни от съществуващите. Още през 90-те южноафриканската държавна компания Escom обяви намерението си да изгради т. Нар. Модулен реактор с топка (PBMR), а наскоро (30 януари 2020 г.) бе обявено, че компанията се надява да възобнови работата по проекта. Модулният реактор PBMR няма да има обичайните горивни пръчки. Като горивни клетки се предлага да се използват топки, състоящи се от графит, включително микроскопични включвания на уранов оксид в капсули от силициев карбид. През топките се издува инертен газ (най-подходящ е хелият), който премахва топлината, генерирана по време на реакцията. PMBR принадлежи към типа високотемпературни реактори,и загрятият газ има достатъчно енергия за директно задвижване на турбината с ниско налягане или пренасяне на топлина в друга топлоносител през топлообменника. Това значително подобрява ефективността на цялата система.
Но основното в такъв реактор е високата пасивна безопасност. По принцип не може да има прегряване с експлозия според сценария на аварията в Чернобил, тъй като в дизайна е вградена система за естествена обратна връзка. Дори ако потокът от охлаждащ газ спре и температурата започне да се повишава, когато се достигне определена стойност, реакцията ще спре сама по себе си.
Друг проект за компактен, безопасен и не твърде скъп ядрен реактор беше предложен от учени от Федералния университет в Рио Гранде до Сул (Бразилия). Въз основа на технологията на кипящ ядрен реактор, устройството използва и гориво под формата на топчета, пресичани с уранов оксид - водата обаче действа като охлаждаща течност.
Ако и тези, и много други подобни проекти бъдат приведени до декларираните параметри, ще бъде възможно да се мисли за използването на по-малки и по-безопасни ядрени устройства в транспорта. Кой знае, може би именно в Южна Африка или Бразилия - страна с големи разстояния и дългогодишен интерес към алтернативни източници на енергия - идеята за атомните влакове все пак ще намери втори вятър.
Автор: Олег Макаров