Acum pare ciudat, dar la doar un deceniu după bombardarea de la Hiroshima, care arăta toate „farmecele” radiațiilor, lumea s-a îndrăgostit literalmente de energia atomică. Designerii URSS și Statele Unite au venit cu entuziasm la ce alte mijloace de transport pentru a pune reactorul nuclear. Pe lângă submarine nucleare și spărgătoare de gheață, care există până în prezent, au fost proiectate avioane nucleare, mașini și chiar dirijabile. Și inginerii de la mijlocul secolului al XX-lea au visat serios la trenuri uriașe care vor fi trase la distanță de o locomotivă diesel cu inima atomică timp de mii și mii de kilometri.
Spre tundră pe o pistă largă
Dacă vorbim despre realitate, atunci spre deosebire de programul pentru crearea de bombardiere nucleare - și URSS a testat chiar și un reactor special conceput în aer - istoria proiectării mega-trenurilor nucleare nu a mers atât de departe. Nu au fost construite modele experimentale de locomotive, nici piste corespunzătoare planului. Totul s-a oprit la nivelul desenelor. În același timp, spre deosebire de lucrările profund clasificate privind crearea acelorași aeronave cu motor atomic, ideea locomotivelor diesel alimentate de reactoare a fost promovată în ziare, cărți și reviste de științe populare. Ziarul Gudok, publicația Ministerului Căilor Ferate ale URSS, a scris în 1956: „În condițiile Nordului, Orientului Îndepărtat și în deșerturile Asiei Centrale, nu este întotdeauna recomandabil să electrificăm liniile de cale ferată nou construite. În aceste condiții, este mai bine să folosiți locomotive nucleare,care ar putea funcționa autonom, fără furnizarea de cantități mari de combustibil sau alte materiale … Desigur, o locomotivă nucleară va fi mult mai grea decât o locomotivă cu aburi sau o locomotivă diesel de aceeași putere. Dar dacă o astfel de locomotivă este trimisă către o autostradă de la distanță, de exemplu, în zona arctică, atunci va funcționa acolo intermitent pe tot parcursul întregului sezon de iarnă, fără a se furniza suplimentar. Este foarte ușor să-l transformi într-o centrală electrică mobilă. În plus, va putea furniza energie băilor, spălătoriei, serelor pentru cultivarea legumelor ".apoi va lucra acolo intermitent pe tot parcursul sezonului de iarnă, fără provizii suplimentare. Este foarte ușor să-l transformi într-o centrală electrică mobilă. În plus, va putea furniza energie băilor, spălătoriei, serelor pentru cultivarea legumelor ".apoi va lucra acolo intermitent pe tot parcursul sezonului de iarnă, fără provizii suplimentare. Este foarte ușor să-l transformi într-o centrală electrică mobilă. În plus, va putea furniza energie băilor, spălătoriei, serelor pentru cultivarea legumelor ".
Dar, desigur, paturile de castraveți din Cercul Arctic nu au fost visul suprem pentru cei care credeau în viitorul luminos al atomului feroviar. Ideea de mega-trenuri părea mult mai ambițioasă și mai pretențioasă. Se presupunea că ar fi alcătuit dintr-o locomotivă nucleară puternică și trăsuri uriașe, amplasate pe o pistă ultra-largă, care ar fi de 2,5-3 ori mai largă decât standardul adoptat în țara noastră - 1520 mm. În același timp, capacitatea de încărcare a mașinilor de marfă din această clasă ar putea fi comparabilă cu cea a unei nave de marfă fluvială, iar mașinile de pasageri cu punte dublă ar oferi călătorilor un spațiu și un confort fără precedent. Imaginea prezentată la prima răspândire a articolului nostru este o imagine vizuală colectivă a unui astfel de proiect realizat de un artist contemporan.
NPP pe roți
Video promotional:
Uneori auzim despre proiecte de „locomotive cu aburi atomice”, dar, desigur, nimeni nu avea de gând să rotească roțile unei locomotive cu putere de abur. S-a planificat utilizarea motoarelor electrice ca acționare pentru roți, care la rândul lor vor fi alimentate de o centrală nucleară situată în interiorul locomotivei, construită conform schemei clasice. Ca urmare a unei reacții nucleare, se generează căldură, care este transferată la lichidul de răcire și degajă căldură apei din generatorul de abur. Aburul rezultat curge prin conducte către turbină, iar turbina, la rândul său, conduce arborele generatorului electric în rotație.
Figura de mai jos arată o diagramă a unei locomotive cu o singură secțiune, în care reactorul, generatorul și motoarele electrice se află în interiorul unui singur corp, doar reactorul cu schimbător de căldură este acoperit cu o partiție de bioprotecție. Există informații conform cărora a fost luată în considerare și o opțiune în trei secțiuni, în care pentru reactor a fost alocată o secțiune specială, izolată prin bioprotecție, conectată la alți doi cuplatori.
De remarcat este numărul de axe locomotive: proiectanții au prevăzut că greutatea sa uriașă va obliga distribuirea uniformă a sarcinii pe șină. Ideea unui tren cu un reactor nuclear este simplă și nu există obstacole fundamentale pentru punerea în aplicare a acestuia. Dar, de ce, atunci nu mai călărim în mașini palat și cucerim extinderea arctică pe locomotive nucleare?
Evident, problema fezabilității construirii unor trenuri gigant cu motor atomic se împarte în două: posibilitatea utilizării energiei nucleare în transportul de pasageri și justificarea tehnică și economică a unei extinderi semnificative a căii ferate.
Beton și plumb
De fapt, nimic nu împiedică utilizarea energiei de descompunere a unui nucleu atomic în industria transporturilor și, în plus, este utilizată în mod activ. Aproximativ 75% din energia electrică din Franța este generată în centralele nucleare, astfel că celebrele trenuri TGV de mare viteză alimentate cu electricitate din rețeaua de contact aeriană pot fi, într-un anumit sens, considerate „trenuri atomice”. Dar este posibil sau necesar să transportați întreaga centrală electrică cu dvs.? Singurul motiv pentru aceasta este posibilitatea funcționării pe termen lung a vehiculului, fără a alimenta combustibilul acolo unde nu există combustibil și infrastructură adecvată. Pentru spargătorii de gheață în călătorii lungi în apele arctice sau submarinele în alertă într-o altă emisferă, autonomia energetică pe termen lung este extrem de importantă. Nu ar interfera cu bombardierele strategice sau cu aeronavele antisubmarine,care s-ar putea înconjura peste ocean zile întregi, departe de aerodromul de acasă. Cu toate acestea, aeronavele nucleare au trebuit să fie abandonate și, pentru aceleași motive, au împiedicat implementarea proiectelor de locomotive cu reactoare nucleare. Iar principalul motiv este protecția biologică.
Reactorul nuclear al locomotivei ar trebui să fie izolat cu un strat gros de plumb sau beton și din toate părțile. Este imposibil să vă limitați la peretele dintre reactor și cabina șoferului - până la urmă, în acest caz, radiațiile letale vor lovi tot ceea ce este pe părțile laterale ale pistei, sub poduri și pe pasaje care trec de-a lungul șinelor. Greutatea totală a unei astfel de scuturi biologice ar fi de sute de tone, în plus, ar avea un volum semnificativ. Dacă luăm în considerare faptul că reactoarele nucleare create în anii '50 aveau ele însele dimensiuni mari, atunci mărimea și greutatea unei locomotive nucleare ar fi pur și simplu titanice. Poate din acest motiv, designerii au început imediat să se gândească la faptul că pista standard ar trebui să fie înlocuită cu o piesă ultra-largă. Dar este suficient să împingeți șinele pentru a rezolva această problemă?
De ce deșurubați șinele
După cum ne-a spus Viktor Mikhailovici Bogdanov, consilier al directorului Institutului de Cercetare Științifică al Transporturilor Feroviare, în trecut, a fost discutat cu adevărat un proiect foarte exotic pentru construcția liniilor feroviare ultra-largi în URSS. Autorii ideii și-au propus să scoată două șine interioare pe căile ferate duble. Șinele rămase exterioare ar forma o cale de aproximativ șase metri lățime!
„Inițial, în țara noastră, căile ferate au fost proiectate cu cele mai mari dimensiuni generale. Dacă în Europa de Vest sarcina maximă admisibilă pe metru de cale este de 6 tone, în SUA pe majoritatea autostrăzilor - 8,5-9 tone, atunci în Rusia această valoare poate ajunge la 12 tone, explică Viktor Mikhailovici. - Structurile de cale (poduri, tuneluri, infrastructură catenară aeriană) au fost, de asemenea, proiectate pentru vagoane cu dimensiuni crescute. Există chiar și o anumită marjă pentru marfă supradimensionată. Dar toate acestea, desigur, nu sunt concepute pentru vagoane uriașe și locomotive, care ar putea circula pe o șină de șase metri. Este suficient să estimați volumul și greutatea posibilă a unei astfel de mașini și devine clar că la sarcină maximă (chiar și cu opt osii) sarcina pe metru de șină va fi de zeci de tone. Și asta în ciuda faptului că proprietățile căii, terasamente, poduri vor rămâne aceleași.
Evident, un mega-tren nuclear nu numai că ar trebui să așeze o cale mai largă, ci să recalculeze și să creeze întreaga infrastructură. Drept urmare, din motive tehnice și economice, ideea de a crea o pistă largă din două standarde a fost respinsă. Mult mai departe în dezvoltarea de drumuri ultra-largi (3000 mm) s-a dus în Germania nazistă (revista noastră a vorbit despre acest lucru în detaliu în numărul din martie), dar chiar și acolo nu a depășit documentația de proiectare, iar după prăbușirea regimului hitlerist, această idee nu a mai fost returnată, având în vedere manifestarea ei de gigantomanie nejustificată din punct de vedere economic.
Cernobâl.
Știri din sud
Dacă Hiroshima nu interfera cu dragostea care a izbucnit în urmă cu jumătate de secol pentru tot ceea ce nucleare (cu excepția bombelor, desigur), atunci catastrofa de la Cernobîl, dimpotrivă, a provocat un val de radiofobie și respingerea „atomului pașnic” din lume. Mulți se sperie de ideea că undeva în apropierea locuințelor umane, un reactor atomic se va repezi de-a lungul șinelor. Ce se întâmplă dacă un dezastru lovește și locomotiva se prăbușește? Ce se întâmplă dacă această catastrofă va fi „ajutată” de teroriști care, cu siguranță, nu vor rata ocazia de a face calea în fața trenului rapid?
Oricât de mare este teama de radiații, omenirea este din ce în ce mai îngrijorată de perspectivele unei crize energetice globale asociate cu o penurie de combustibili fosili, precum și de problemele de mediu care sunt exacerbate de poluarea atmosferică de la arderea hidrocarburilor. Prin urmare, nu se poate exclude faptul că progresele în domeniul tehnologiilor nucleare (în primul rând pentru asigurarea unei mai mari siguranțe a acestora) vor deveni în viitorul apropiat motivul renașterii interesului pentru transportul nuclear.
Recent, în diferite țări ale lumii, se dezvoltă noi tipuri de reactoare nucleare - compacte și mai sigure decât cele existente. În anii 90, compania de stat sud-africană Escom și-a anunțat intenția de a construi un așa-numit reactor modular cu pat de bilă (PBMR), iar recent (30 ianuarie 2020) a fost anunțată că compania speră să își reia activitatea. Reactorul modular PBMR nu va avea tije obișnuite de combustibil. Ca celule de combustibil, se propune utilizarea bilelor constând din grafit, inclusiv incluziuni microscopice ale oxidului de uraniu în capsulele de carbură de siliciu. Un bilet inert (heliul este cel mai potrivit) este suflat prin bile, care elimină căldura generată în timpul reacției. PMBR aparține tipului de reactoare la temperatură ridicată,iar gazul încălzit are suficientă energie pentru a conduce direct turbina de joasă presiune sau a transfera căldura într-un alt mediu de transfer de căldură prin schimbătorul de căldură. Acest lucru îmbunătățește considerabil eficiența întregului sistem.
Dar principalul lucru într-un astfel de reactor este siguranța pasivă ridicată. În principiu, nu poate exista supraîncălzire cu o explozie în funcție de scenariul accidentului de la Cernobâl, întrucât este conceput un sistem natural de feedback. Chiar dacă fluxul de gaz de răcire se oprește și temperatura începe să crească, atunci când se atinge o anumită valoare, reacția se va opri de la sine.
Un alt proiect al unui reactor nuclear compact, sigur și nu prea scump a fost propus de oamenii de știință de la Universitatea Federală din Rio Grande do Sul (Brazilia). Pe baza tehnologiei unui reactor nuclear care fierbe, dispozitivul folosește și combustibil sub formă de bile intercalate cu oxid de uraniu - cu toate acestea, apa acționează ca un agent de răcire.
Dacă ambele proiecte și multe alte proiecte similare sunt aduse la parametrii declarați, va fi posibil să ne gândim la utilizarea dispozitivelor nucleare mai mici și mai sigure în transport. Cine știe, poate este în Africa de Sud sau Brazilia - o țară cu distanțe lungi și un interes de lungă durată pentru sursele alternative de energie - că ideea trenurilor atomice va găsi totuși un al doilea vânt.
Autor: Oleg Makarov
