Nu verkar det konstigt, men bara ett decennium efter bombningen av Hiroshima, som visade alla "strålningar" av strålning, blev världen bokstavligen kär i atomenergi. Utformarna av Sovjetunionen och Förenta staterna kom entusiastiskt på vad andra transporter att placera kärnreaktorn på. Förutom kärnbåtar och isbrytare, som finns idag, designades kärnplan, bilar och till och med luftskepp. Och ingenjörerna i mitten av det tjugonde århundradet drömde allvarligt om gigantiska tåg som skulle dras i fjärran av en diesellokomotiv med ett atomhjärta i tusentals och tusentals kilometer.
Till tundran på ett brett spår
Om vi talar om verkligheten, till skillnad från programmet för att skapa kärnvapenbombare - och Sovjetunionen till och med testade en specialdesignad reaktor i luften, gick inte historien att designa kärnkraftsmega-tåg så långt. Varken experimentella modeller av lok, eller spår som motsvarar planen byggdes. Allt stannade på nivå med utkast. Till skillnad från det djupt klassificerade arbetet med skapandet av samma atomdrivna flygplan främjades idén om diesellokomotiv som drivs av reaktorer i tidningar, böcker och populära vetenskapsmagasiner. Tidningen Gudok, publiceringen av USSR: s järnvägsministerium, skrev 1956:”Under förhållandena i Norden, Fjärran Östern och öknarna i Centralasien är det inte alltid tillrådligt att elektrifiera nybyggda järnvägslinjer. Under dessa förhållanden är det bättre att använda kärnkraftslokomotiv,som skulle kunna fungera autonomt, utan tillförsel av stora mängder bränsle eller annat material … Naturligtvis kommer en kärnkraftlok vara mycket tyngre än en ånglok eller diesellokomotiv med samma kraft. Men om en sådan lokomotiv skickas till en avlägsen motorväg, till exempel till Arktis, kommer den att fungera där intermittent under hela vintersäsongen utan ytterligare tillförsel. Det är mycket lätt att förvandla den till ett mobilt kraftverk. Dessutom kommer den att kunna leverera energi till bad, tvättstugor, växthus för att odla grönsaker. "då kommer han att arbeta där intermittent under hela vintersäsongen utan ytterligare leveranser. Det är mycket lätt att förvandla det till ett mobilt kraftverk. Dessutom kommer den att kunna leverera energi till bad, tvättstugor, växthus för att odla grönsaker. "då kommer han att arbeta där intermittent under hela vintersäsongen utan ytterligare leveranser. Det är mycket lätt att förvandla det till ett mobilt kraftverk. Dessutom kommer den att kunna leverera energi till bad, tvättstugor, växthus för att odla grönsaker."
Men gurksängar i polcirkeln var naturligtvis inte den ultimata drömmen för dem som trodde på järnvägsatomens ljusa framtid. Tanken på megatåg såg mycket mer ambitiös och pretentiös ut. De var tänkta att bestå av en mäktig kärnkraftlok och jättevagnar, placerade på ett ultrabrett spår, som skulle vara 2,5–3 gånger bredare än den standard som antogs i vårt land - 1520 mm. Samtidigt kan lastkapaciteten för godsvagnar i denna klass vara jämförbar med kapaciteten för ett flodlastfartyg, och personbilar med dubbeldäck skulle erbjuda resenärer enastående utrymme och komfort. Bilden som presenteras på den första spridningen av vår artikel är en kollektiv visuell bild av ett sådant projekt gjord av en samtida konstnär.
NPP på hjul
Kampanjvideo:
Ibland hör vi om projekt med "ånga-lokomotiv", men naturligtvis var det ingen som skulle rotera hjulen på ett lok med en ångkraft. Det var planerat att använda elmotorer som en drivning för hjulen, som i sin tur skulle drivas från ett kärnkraftverk som finns inuti loket, byggt enligt det klassiska schemat. Som ett resultat av en kärnreaktion genereras värme, som överförs till kylmediet, och det avger värme till vattnet i ånggeneratorn. Den resulterande ångan strömmar genom rören till turbinen, och turbinen driver i sin tur den elektriska generatorens axel i rotation.
Figuren nedan visar ett diagram över en lokomotiv med en sektion, i vilken både reaktorn, generatorn och de elektriska motorerna är inuti en enda kropp, endast reaktorn med en värmeväxlare är täckt med en bioskyddspartition. Det finns information om att ett tresektionsalternativ också övervägs, i vilket en speciell sektion, isolerad genom bioskydd, ansluten till två andra kopplingar tilldelades reaktorn.
Anmärkningsvärt är antalet lokomotivaxlar: designarna förutsåg att dess enorma vikt skulle tvinga lasten att fördelas jämnare på banan. Idén om ett tåg med en kärnreaktor är enkel och det finns inga grundläggande hinder för dess genomförande. Men varför rider vi inte fortfarande i palatsbilar och erövrar de arktiska vidderna på kärnkraftslokomotiv?
Det är uppenbart att frågan om fördelningen med att bygga jätte-atomdrivna tåg delar upp i två: möjligheten att använda kärnenergi i persontransporter och den tekniska och ekonomiska motiveringen för en betydande utbyggnad av järnvägsspåret.
Betong och bly
Egentligen hindrar ingenting användningen av en förrådsenergi från en atomkärna i transportindustrin, och dessutom används den aktivt. Cirka 75% av elen i Frankrike genereras av kärnkraftverk, så de berömda höghastighets TGV-tågen, som drivs med el från det övre kontaktnätet, kan i någon mening betraktas som "atomtåg." Men är det möjligt eller nödvändigt att ta med sig hela kraftverket? Det enda skälet till detta är möjligheten till långsiktig drift av fordonet utan tankning där det inte finns bränsle och lämplig infrastruktur. För isbrytare på långa resor i arktiska vatten, eller ubåtar som varnar på en annan halvklot, är långsiktig energiautonomi oerhört viktigt. Det skulle inte störa strategiska bombplaner eller flygplan mot ubåtar,som kunde kretsa över havet i flera dagar, långt från hemflygfältet. Emellertid måste kärnkraftsflygplan överges och av ungefär samma skäl som förhindrade genomförandet av lokomotivprojekt med kärnreaktorer. Och det främsta skälet är biologiskt skydd.
Lokomotivens kärnreaktor måste isoleras med ett tjockt lager bly eller betong och från alla sidor. Det är omöjligt att begränsa sig till väggen mellan reaktorn och förarhytten - i detta fall kommer dödlig strålning att träffa allt som finns på sidorna av spåret, under broar och vid överfarter som passerar över spåren. Den totala vikten av sådan biologisk skärmning skulle vara hundratals ton, dessutom skulle den ta upp en betydande volym. Om vi tar hänsyn till att kärnreaktorer som skapades på 1950-talet själva var stora i storlek, skulle storleken och vikten på en kärnkraftslokomotiv vara helt enkelt titanisk. Kanske av denna anledning började formgivarna omedelbart att tänka på det faktum att standardspåret måste ersättas av ett ultrabrett spår. Men räcker det med att bara skjuta skenorna isär för att lösa detta problem?
Varför skruva loss skenorna
Som Viktor Mikhailovich Bogdanov, rådgivare för direktören för Scientific Research Institute of Railway Transport, berättade för oss förresten, ett mycket exotiskt projekt för byggandet av ultrabredda järnvägslinjer i Sovjetunionen diskuterades verkligen. Författarna till idén föreslog att ta bort två inre skenor på dubbelspåriga järnvägar. De återstående ytterskenorna skulle bilda ett spår på cirka sex meter breda!
”Ursprungligen i vårt land designades järnvägar med de största totala dimensionerna. Om i Västeuropa den maximala tillåtna belastningen per meter spår är 6 ton, i USA på de flesta motorvägarna är den 8,5-9 ton, då i Ryssland kan detta värde nå 12 ton, förklarar Viktor Mikhailovich. - Spårstrukturer (broar, tunnlar, luftledningsinfrastruktur) har också utformats för vagnar med ökade dimensioner. Det finns till och med en viss marginal för stor last. Men allt detta är naturligtvis inte utformat för jättevagnar och lok, som skulle kunna färdas på en sex meters bana. Det räcker med att uppskatta den möjliga volymen och vikten på en sådan bil, och det blir tydligt att vid full belastning (även med åtta axlar) kommer belastningen per meter spår att vara tiotals ton. Och detta trots att banans egenskaper, invallningar, broar kommer att förbli desamma."
Uppenbarligen skulle ett kärnkraftmegatåg inte bara behöva lägga ett bredare spår, utan omberäkna och skapa hela infrastrukturen. Som ett resultat av tekniska och ekonomiska skäl avvisades idén om att skapa ett brett spår från två standardspår. Mycket längre i utvecklingen av vägar med extremt bred spår (3000 mm) gick i Nazi-Tyskland (vårt tidskrift talade om detta i detalj i mars-utgåvan), men även där gick det inte längre än designdokumentationen, och efter Hitler-regimets kollaps återvände denna idé inte längre, med tanke på dess manifestation av ekonomiskt omotiverade gigantomania.
Tjernobyl.
Nyheter från söder
Om Hiroshima inte störde kärleken som blossade upp för ett halvt sekel sedan för allt kärnvapen (med undantag för bomber, naturligtvis), orsakade Ternobyl-katastrofen tvärtom en våg av radiofobi och avvisning av den "fredliga atomen" i världen. Många är rädda över själva idén att någonstans nära mänskliga bostäder kommer en atomreaktor att rusa längs skenorna. Tänk om en katastrof inträffar och lokomotivet kollapsar? Vad händer om denna katastrof kommer att "hjälpa" av terrorister som säkert inte kommer att missa möjligheten att ta sig framför det snabba tåget?
Men oavsett hur stor rädsla för strålning är mänskligheten mer och mer orolig för utsikterna för en global energikris förknippad med brist på fossila bränslen, liksom miljöproblem som förvärras av atmosfärisk förorening från förbränningen av kolväten. Därför kan det inte uteslutas att framsteg inom kärnteknologin (främst för att säkerställa deras ökade säkerhet) inom en snar framtid kommer att vara anledningen till återupplivandet av intresset för kärnkrafttransporter.
Nyligen, i olika länder i världen, utvecklas nya typer av kärnreaktorer - kompakta och säkrare än de existerande. Tillbaka på 90-talet tillkännagav det sydafrikanska statliga företaget Escom sin avsikt att bygga en så kallad modulreaktor för bäddbädd (PBMR), och nyligen (30 januari 2020) tillkännagavs att företaget hoppas återuppta arbetet med projektet. PBMR-modulreaktorn kommer inte att ha de vanliga bränslestavarna. Som bränsleceller föreslås det att använda kulor bestående av grafit, inklusive mikroskopiska inneslutningar av uranoxid i kiselkarbidkapslar. En inert gas (helium passar bäst) blåses genom kulorna, vilket tar bort värmen som genereras under reaktionen. PMBR tillhör typen av högtemperaturreaktorer,och den uppvärmda gasen har tillräcklig energi för att direkt driva lågtrycksturbinen eller överföra värme till ett annat värmeöverföringsmedium genom värmeväxlaren. Detta förbättrar effektiviteten i hela systemet.
Men det viktigaste i en sådan reaktor är hög passiv säkerhet. I princip kan det inte finnas någon överhettning med en explosion enligt scenariot för Tjernobyl-olyckan i det, eftersom ett naturligt feedback-system är inbyggt i konstruktionen. Även om flödet av kylgas upphör och temperaturen börjar stiga, när ett visst värde uppnås, kommer reaktionen att stanna av sig själv.
Ett annat projekt av en kompakt, säker och inte för dyr kärnreaktor föreslogs av forskare från Federal University of Rio Grande do Sul (Brasilien). Baserat på tekniken för en kokande kärnreaktor använder enheten också bränsle i form av bollar isär med uranoxid - men vatten fungerar som en kylvätska.
Om både dessa och många andra liknande projekt förs till de deklarerade parametrarna kommer det att vara möjligt att tänka på att använda mindre och säkrare kärnenheter i transport. Vem vet, kanske är det i Sydafrika eller Brasilien - ett land med långa sträckor och ett långvarigt intresse för alternativa energikällor - att idén om atomtåg ändå kommer att hitta en andra vind.
Författare: Oleg Makarov