Nyt se näyttää outolta, mutta vain kymmenen vuoden kuluttua Hiroshiman pommituksesta, joka osoitti kaikki säteilyn "hurmat", maailma rakastui kirjaimellisesti atomienergiaan. Neuvostoliiton ja Yhdysvaltojen suunnittelijat keksivät innokkaasti mitä muuta kuljetusta ydinreaktorin käyttöön ottamiseksi. Tähän päivään asti olemassa olevien ydinsukellusveneiden ja jäänmurtajien lisäksi suunniteltiin ydinlentokoneita, autoja ja jopa ilmalaivoja. Ja 1900-luvun puolivälin insinöörit haaveilivat vakavasti jättiläisjunista, jotka johtaisivat etäisyyteen dieselveturilla, jonka atomisydän tuhansia ja tuhansia kilometrejä.
Tundraan leveällä radalla
Jos puhumme todellisuudesta, niin toisin kuin ydinpommittajien luontiohjelmassa - ja Neuvostoliitto jopa testasi erityisen suunniteltua reaktoria ilmassa - ydinvoimaloiden suunnittelemisen historia ei mennyt niin pitkälle. Veturien kokeellisia malleja tai suunnitelmaa vastaavia raiteita ei rakennettu. Kaikki pysähtyi luonnoksien tasolla. Samanaikaisesti, toisin kuin syvälle luokiteltuun työhön saman atomimoottorin lentokoneiden luomiseksi, ajatusta reaktoreilla toimivista dieselvetureista tuettiin sanomalehdissä, kirjoissa ja populaaritieteellisissä lehdissä. Neuvostoliiton rautatieministeriön julkaisu Gudok-sanomalehti kirjoitti vuonna 1956:”Pohjoisen, Kaukoidän ja Keski-Aasian aavikkojen olosuhteissa ei ole aina suositeltavaa sähköistää vasta rakennettuja rautateitä. Näissä olosuhteissa on parempi käyttää ydinvetureita,joka voisi toimia itsenäisesti ilman, että toimitetaan suuria määriä polttoainetta tai muita materiaaleja … Ydin veturi on tietysti paljon raskaampi kuin saman tehoinen höyryveturi tai dieselveturi. Mutta jos tällainen veturi lähetetään etäälle moottoritielle, esimerkiksi arktiselle alueelle, se toimii siellä ajoittain koko talvikauden ilman lisävarusteita. On erittäin helppo muuttaa siitä mobiili voimalaitos. Lisäksi se pystyy toimittamaan energiaa kylpyihin, pesuloihin ja kasvihuoneisiin vihannesten kasvattamiseksi. "sitten hän työskentelee siellä ajoittain koko talvikauden ilman lisävarusteita. On erittäin helppo muuttaa siitä mobiili voimalaitos. Lisäksi se pystyy toimittamaan energiaa kylpyihin, pesuloihin ja kasvihuoneisiin vihannesten kasvattamiseksi. "sitten hän työskentelee siellä ajoittain koko talvikauden ilman lisävarusteita. On erittäin helppo muuttaa siitä mobiili voimalaitos. Lisäksi se pystyy toimittamaan energiaa kylpyihin, pesuloihin ja kasvihuoneisiin vihannesten kasvattamiseksi."
Mutta napapiirin kurkkuvuoteet, tietysti, eivät olleet lopullinen unelma niille, jotka uskoivat rautatieatomin valoisaan tulevaisuuteen. Ajatus megajunista näytti paljon kunnianhimoisemmalta ja vaativammalta. Niiden piti koostua mahtavasta ydinvedosta ja jättiläisvaunuista, jotka oli asetettu erittäin leveälle kiskolle, joka olisi 2,5-3 kertaa leveämpi kuin maassamme hyväksytty standardi - 1520 mm. Samaan aikaan tämän luokan tavaraautojen lastikapasiteetti voisi olla verrattavissa jokijunalaivoihin, ja kaksikerroksiset henkilöautot tarjoavat matkustajille ennennäkemättömän tilan ja mukavuuden. Artikkelimme ensimmäisellä leviämisellä esitelty kuva on nykytaiteilijan tekemä kollektiivinen visuaalinen kuva tällaisesta projektista.
NPP pyörillä
Mainosvideo:
Joskus kuulemme "atomihöyryveturien" hankkeista, mutta tietysti kukaan ei aio pyörittää veturin pyöriä höyryvoimalla. Pyörien voimansiirtona oli tarkoitus käyttää sähkömoottoreita, jotka puolestaan saavat voimaa veturin sisällä sijaitsevalta ydinvoimalaitokselta, joka on rakennettu klassisen järjestelmän mukaisesti. Ydinreaktion seurauksena syntyy lämpöä, joka siirretään jäähdytysnesteeseen, ja se antaa lämpöä höyrygeneraattorin vedelle. Tuloksena oleva höyry virtaa putkien läpi turbiiniin, ja turbiini puolestaan ajaa sähkögeneraattorin akselia pyöriessä.
Alla olevassa kuvassa on esitetty kaavio yksiosaisesta veturista, jossa reaktori, generaattori ja sähkömoottorit ovat yhden rungon sisällä, vain lämmönvaihtimella varustettu reaktori on peitetty biosuojaus-osiolla. On tietoja, että harkittiin myös kolmiosaista vaihtoehtoa, jossa reaktorille allokoitiin biosuojauksella eristetty erityinen osa, joka oli kytketty kahteen muuhun kytkimeen.
Huomattavaa on veturien akselien lukumäärä: Suunnittelijat näkivät, että sen valtava paino pakottaisi kuorman jakautumaan tasaisemmin raiteelle. Idea ydinreaktorilla varustetusta junasta on yksinkertainen, eikä sen toteuttamiselle ole mitään perustavia esteitä. Mutta miksi sitten emme vieläkään ajele palatsiautoilla ja valloita arktisen alueen ydinvetureita?
Kysymys jättiläisillä atomimoottorilla varustettujen junien rakentamisen toteutettavuudesta jakautuu tietysti kahteen osaan: mahdollisuus käyttää ydinenergiaa matkustajaliikenteessä ja tekniset ja taloudelliset perusteet rautatien merkittävän laajentamisen kannalta.
Betoni ja lyijy
Itse asiassa mikään ei estä atomiytimen rappeutumisenergian käyttöä kuljetusteollisuudessa, ja lisäksi sitä käytetään aktiivisesti. Noin 75% Ranskan sähköstä tuotetaan ydinvoimalaitoksissa, joten kuuluisia nopeaja TGV-junia, jotka saavat sähköä ylikuormitusverkosta, voidaan tietyssä mielessä pitää "atomijunaina". Mutta onko mahdollista tai tarpeellista kuljettaa koko voimalaitos mukanasi? Ainoa syy tähän on mahdollisuus ajoneuvon pitkäaikaiseen käyttöön ilman tankkausta, jos polttoainetta ei ole ja sopiva infrastruktuuri. Jäänmurtajille arktisten vesien pitkillä matkoilla tai sukelluksen alla olevilla sukellusveneillä pitkäaikainen energian autonomia on erittäin tärkeää. Se ei häiritsisi strategisia pommittajia tai sukellusveneiden vastaisia lentokoneita,joka voi kiertää valtameren yli päiviä kaukana kodin lentokentästä. Ydinlentokoneista oli kuitenkin luovuttava, ja suunnilleen samoista syistä, jotka estävät ydinreaktoreilla varustettujen veturihankkeiden toteuttamisen. Ja tärkein syy on biologinen suoja.
Veturin ydinreaktori olisi eristettävä paksulla lyijy- tai betonikerroksella ja molemmilta puolilta. On mahdotonta rajoittua reaktorin ja kuljettajan ohjaamon väliseen seinään - loppujen lopuksi tappava säteily iskee kaiken, mikä on radan reunoilla, siltojen alla ja raiteiden yli kulkevien ylinäkökohtien yli. Tällaisen biologisen suojauksen kokonaispaino olisi satoja tonneja, lisäksi se vie huomattavan määrän. Jos otamme huomioon, että 1950-luvulla luodut ydinreaktorit olivat itse kooltaan suuria, niin ydinveturin koko ja paino olisivat yksinkertaisesti titaaninen. Ehkä tästä syystä suunnittelijat alkoivat heti miettiä tosiasiaa, että vakiorata olisi korvattava ultralaajalla kappaleella. Mutta riittääkö vain työntää kiskot toisistaan tämän ongelman ratkaisemiseksi?
Miksi avaa kiskot
Kuten rautatiekuljetusten tieteellisen tutkimusinstituutin johtajan neuvonantaja Viktor Mihailovich Bogdanov kertoi meille, aikaisemmin keskusteltiin todella eksoottisesta hankkeesta ultralaajuisten rautatien rakentamiseksi Neuvostoliittoon. Idean laatijat ehdottivat kahden sisäisen kiskon poistamista kaksiraiteisilta raiteilta. Jäljellä olevat ulkokiskot muodostavat noin kuuden metrin levyisen radan!
”Alun perin maassamme rautatiet suunniteltiin suurimmillaan. Jos Länsi-Euroopassa suurin sallittu kuorma raidemetriä kohti on 6 tonnia, Yhdysvalloissa suurimmalla osalla moottoriteitä - 8,5-9 tonnia, niin Venäjällä tämä arvo voi olla 12 tonnia, Viktor Mihhailovich selittää. - Raiterakenteet (sillat, tunnelit, ajojohtoinfrastruktuuri) on myös suunniteltu suuremmille vaunuille. Ylisuorille lastille on jopa tietty marginaali. Mutta kaikkea tätä ei tietenkään ole suunniteltu jättiläisille vaunuille ja veturille, jotka voisivat matkustaa kuuden metrin radalla. Riittää, kun arvioidaan tällaisen auton mahdollinen tilavuus ja paino, ja käy selväksi, että täydellä kuormalla (jopa kahdeksalla akselilla) kuorma raidemetriä kohden on kymmeniä tonneja. Ja tästä huolimatta siitä, että polun, penkereiden, siltojen ominaisuudet pysyvät samoina."
Ydinvoiman megajuna ei selvästikään tarvitse vain asettaa laajempaa rataa, vaan myös laskea uudelleen ja luoda koko infrastruktuuri. Seurauksena oli, että teknisistä ja taloudellisista syistä ajatus yhden leveän kappaleen luomisesta kahdesta standardiradiosta hylättiin. Natsi-Saksassa meni paljon eteenpäin erittäin laajamittaisten (3000 mm) teiden kehittämisessä (lehtemme puhui tästä yksityiskohtaisesti maaliskuun numerossa), mutta myös asiat eivät menneet suunnitteludokumentaation ulkopuolelle, ja Hitlerin hallinnon romahtamisen jälkeen tätä ajatusta ei enää palautettu, ottaen huomioon sen ilmentymä taloudellisesti perusteettomasta gigantomaniasta.
Tshernobylin.
Uutisia etelästä
Jos Hiroshima ei häirinnyt rakkautta, joka puhkesi puoli vuosisataa sitten kaikesta ydinvoimasta (tietysti pommeja lukuun ottamatta), Tšernobylin katastrofi päinvastoin aiheutti radiofobian aallon ja "rauhanomaisen atomin" torjumisen maailmassa. Monia pelkää ajatus siitä, että jossain lähellä ihmisten asuntoja atomireaktori rynnää kiskoilla. Entä jos katastrofi iskee ja veturi romahtaa? Entä jos terroristit "auttavat" tätä katastrofia, joka ei todellakaan menetä mahdollisuutta laittaa polku ylinopeutta ajavan junan eteen?
Mutta riippumatta siitä, kuinka suuri säteilypelko on, ihmiskunta on yhä enemmän huolissaan fossiilisten polttoaineiden pulaan liittyvästä maailmanlaajuisesta energiakriisistä sekä ympäristöongelmista, joita hiilivetyjen palamisen aiheuttama ilman pilaantuminen pahentaa. Siksi ei voida sulkea pois mahdollisuutta, että ydinalan tekniikan alalla tapahtuva edistyminen (ensisijaisesti niiden turvallisuuden varmistamisessa) tulee lähitulevaisuudessa syystä ydinvoiman kuljetuksen kiinnostuksen herättämiseen uudelleen.
Viime aikoina maailman eri maissa kehitetään uuden tyyppisiä ydinreaktorit - kompakteja ja turvallisempia kuin nykyiset. 90-luvulla eteläafrikkalainen valtionyhtiö Escom ilmoitti aikomuksestaan rakentaa ns. Pallo-sänky modulaarinen reaktori (PBMR), ja äskettäin (30. tammikuuta 2020) ilmoitettiin, että yritys toivoo jatkavansa projektityötä. Modulaarisessa PBMR-reaktorissa ei ole tavanomaisia polttoainesauvoja. Polttokennoina ehdotetaan käytettäväksi grafiitista koostuvia palloja, mukaan lukien uraanioksidin mikroskooppiset sulkeumat piikarbidikapseleissa. Inertti kaasu (helium sopii parhaiten) puhalletaan pallojen läpi, mikä poistaa reaktion aikana syntyneen lämmön. PMBR kuuluu korkean lämpötilan reaktorien tyyppiin,ja kuumennetulla kaasulla on riittävästi energiaa ohjaamaan matalapaineista turbiinia suoraan tai siirtämään lämpöä toiseen lämmönsiirtoaineeseen lämmönvaihtimen kautta. Tämä parantaa huomattavasti koko järjestelmän tehokkuutta.
Mutta tärkein asia tällaisessa reaktorissa on korkea passiivinen turvallisuus. Tšernobylin onnettomuuden skenaarion mukaan räjähdyksellä ei voida ylikuumentua, koska luonnollinen palautejärjestelmä on sisällytetty suunnitteluun. Vaikka jäähdytyskaasun virtaus pysähtyy ja lämpötila alkaa nousta, kun tietty arvo saavutetaan, reaktio pysähtyy itsestään.
Rio Grande do Sulin (Brasilia) liittovaltion yliopiston tutkijat ehdottivat toista kompakti, turvallinen ja ei liian kallis ydinreaktoriprojektia. Keittävän ydinreaktorin tekniikkaan perustuen laite käyttää myös uraanioksidin kanssa leikkaamien pallojen muodossa olevaa polttoainetta - vesi toimii kuitenkin jäähdytysnesteenä.
Jos molemmat näistä ja monista muista vastaavista hankkeista saatetaan ilmoitettuihin parametreihin, on mahdollista miettiä pienempien ja turvallisempien ydinlaitteiden käyttöä liikenteessä. Kuka tietää, onko Etelä-Afrikassa tai Brasiliassa - maassa, jolla on pitkät etäisyydet ja pitkään kiinnostunut vaihtoehtoisista energialähteistä - että atomijuna-ajatus löytää kuitenkin toisen tuulen.
Kirjoittaja: Oleg Makarov