Sada se čini čudnim, ali samo desetljeće nakon bombardiranja Hirošime, koje je pokazalo sve "čari" zračenja, svijet se doslovno zaljubio u atomsku energiju. Dizajneri SSSR-a i Sjedinjenih Država s oduševljenjem su smislili koji drugi transport staviti na nuklearni reaktor. Osim nuklearnih podmornica i ledoloma, koji postoje do danas, dizajnirani su nuklearni avioni, automobili, pa čak i zračni brodovi. A inženjeri sredine dvadesetog stoljeća ozbiljno su sanjali o džinovskim vlakovima koje bi dizelima lokomotiva s atomskim srcem povukla u daljinu tisućama i tisućama kilometara.
Do tundre na širokoj stazi
Ako govorimo o stvarnosti, tada za razliku od programa za stvaranje nuklearnih bombardera - a SSSR je čak testirao posebno dizajnirani reaktor u zraku - povijest dizajniranja nuklearnih mega-vlakova nije otišla toliko daleko. Nisu izgrađeni eksperimentalni modeli lokomotiva, niti tračnice koje odgovaraju planu. Sve se zaustavilo na razini nacrta nacrta. Istodobno, za razliku od duboko klasificiranog rada na stvaranju istog zrakoplova na atomski pogon, ideja dizelskih lokomotiva pokrećenih reaktorima promovirana je u novinama, knjigama i popularnoznanstvenim časopisima. Časopis Gudok, izdanje Ministarstva željeznica SSSR-a, pisao je 1956. godine: „U uvjetima sjevera, dalekog istoka i pustinjama središnje Azije, nije uvijek preporučljivo elektrificirati novoizgrađene željezničke pruge. U tim je uvjetima bolje koristiti nuklearne lokomotive,koja bi mogla raditi autonomno, bez isporuke velikih količina goriva ili drugog materijala … Naravno, nuklearna lokomotiva bit će mnogo teža od parne lokomotive ili dizel lokomotive iste snage. Ali ako se takva lokomotiva pošalje na udaljenu autocestu, na primjer, do Arktika, tada će tamo raditi povremeno tijekom cijele zimske sezone bez dodatnog opskrbe. Vrlo je lako pretvoriti ga u pokretnu elektranu. Osim toga, moći će opskrbljivati energijom kupkama, praonicama, staklenicima za uzgoj povrća. "tada će ondje povremeno raditi tijekom zimske sezone bez dodatnih zaliha. Vrlo je lako pretvoriti ga u pokretnu elektranu. Osim toga, moći će opskrbljivati energijom kupkama, praonicama, staklenicima za uzgoj povrća. "tada će ondje povremeno raditi tijekom zimske sezone bez dodatnih zaliha. Vrlo je lako pretvoriti ga u pokretnu elektranu. Osim toga, moći će opskrbljivati energijom kupkama, praonicama, staklenicima za uzgoj povrća."
No kreveti s krastavcima u Arktičkom krugu, naravno, nisu bili konačni san za one koji su vjerovali u svijetlu budućnost željezničkog atoma. Ideja o mega-vlakovima izgledala je mnogo ambicioznije i pretencioznije. Oni bi se trebali sastojati od moćne nuklearne lokomotive i divovskih vagona, postavljenih na ultra širokoj pruzi, koja bi bila 2,5-3 puta veća od standarda prihvaćenog u našoj zemlji - 1520 mm. U isto vrijeme, nosivost teretnih automobila ove klase mogla bi biti usporediva s volumenom riječnog teretnog broda, a putnici s dvostrukim palubama nudili bi putnicima neviđen prostor i udobnost. Slika predstavljena prilikom prvog širenja našeg članka skupna je vizualna slika takvog projekta koji je sačinio suvremeni umjetnik.
NPP na kotačima
Promotivni video:
Ponekad čujemo za projekte "atomske parne lokomotive", ali naravno nitko nije htio rotirati kotače lokomotive snagom pare. Planirano je da se električni motori koriste kao pogon za kotače, a zauzvrat će ih pokretati nuklearna elektrana smještena unutar lokomotive, izgrađena prema klasičnoj shemi. Kao rezultat nuklearne reakcije, stvara se toplina koja se prenosi na rashladno sredstvo i ona daje toplinu vodi u generatoru pare. Rezultirajuća para teče cijevima do turbine, a turbina zauzvrat pokreće osovinu električnog generatora u rotaciji.
Na slici ispod prikazan je dijagram lokomotive s jednim presjekom, u kojem su reaktor, generator i električni motori unutar jednog tijela, samo je reaktor s izmjenjivačem topline prekriven pregradom za zaštitu. Postoje informacije da je također razmatrana opcija s tri presjeka, u kojoj je za reaktor dodijeljen poseban odjeljak, izoliran biološkom zaštitom, povezan s dvije druge spojnice.
Primjećuje se broj osovina lokomotiva: dizajneri su predviđali da će njegova ogromna težina natjerati teret da se ravnomjernije rasporedi na kolosijek. Ideja vlaka s nuklearnim reaktorom je jednostavna i nema temeljnih prepreka za njegovu provedbu. Ali zašto se onda još uvijek ne vozimo u palačanskim automobilima i osvajamo arktička prostranstva na nuklearnim lokomotivama?
Očito je da se pitanje potrebe za izgradnjom divovskih vlakova s atomskim pogonom dijeli na dva: mogućnost korištenja nuklearne energije u putničkom prometu i tehničko-ekonomska opravdanost značajnog širenja željezničke pruge.
Beton i olovo
Zapravo, ništa ne sprječava upotrebu energije raspada atomskog jezgra u prometnoj industriji, i štoviše, ono se aktivno koristi. Otprilike 75% električne energije u Francuskoj proizvodi se u nuklearnim elektranama, tako da se poznati brzi TGV vlakovi koji pokreću strujom iz nadzemne kontaktne mreže u određenom smislu mogu smatrati "atomskim vlakovima". No, je li moguće ili potrebno sa sobom nositi cijelu elektranu? Jedini razlog za to je mogućnost dugotrajnog rada vozila bez dolijevanja goriva, gdje nema goriva i odgovarajuće infrastrukture. Za ledolomače na dugim putovanjima u arktičkim vodama ili podmornice na oprezu na drugoj hemisferi, dugoročna energetska autonomija izuzetno je važna. Ne bi se miješao u strateške bombardera ili protivpodmorničke zrakoplove,koji bi danima mogao kružiti preko oceana, daleko od matičnog aerodroma. Međutim, nuklearni su zrakoplovi morali napustiti, i to iz potpuno istih razloga koji su spriječili provedbu projekata lokomotiva s nuklearnim reaktorima. A glavni razlog je biološka zaštita.
Nuklearni reaktor lokomotive morao bi biti izoliran debelim slojem olova ili betona, i to sa svih strana. Nemoguće se ograničiti na zid između reaktora i vozačke kabine - uostalom, u ovom slučaju smrtonosno zračenje pogodit će sve što je na stranama staze, ispod mostova i na nadvožnjacima koji prolaze preko pruge. Ukupna težina takvog biološkog oklopa bila bi stotine tona, štoviše, uzela bi značajnu količinu. Ako uzmemo u obzir da su nuklearni reaktori stvoreni 1950-ih i sami bili velikih dimenzija, tada bi veličina i težina nuklearne lokomotive bili jednostavno Titanic. Možda su iz tog razloga dizajneri odmah počeli razmišljati o činjenici da bi se standardna staza trebala zamijeniti ultra širokom stazom. No, je li dovoljno samo gurati tračnice da se riješi ovaj problem?
Zašto odvrnuti tračnice
Kako nam je rekao Viktor Mihajlovič Bogdanov, savjetnik ravnatelja Znanstveno-istraživačkog instituta željezničkog prometa, u prošlosti se zaista raspravljao o vrlo egzotičnom projektu izgradnje ultra širokih željezničkih pruga u SSSR-u. Autori ideje predložili su uklanjanje dvije unutarnje šine na željeznicama s dva kolosijeka. Preostale vanjske šine oblikovale bi tračnicu širine oko šest metara!
„U početku su u našoj zemlji željeznice projektirane sa najvećim ukupnim dimenzijama. Ako je u zapadnoj Europi najveće dopušteno opterećenje po metru kolosijeka 6 tona, u SAD-u na većini autocesta je 8,5-9 tona, onda u Rusiji ta vrijednost može doseći 12 tona, objašnjava Viktor Mihajlovič. - Kolosiječne konstrukcije (mostovi, tuneli, nadzemna mrežna infrastruktura) također su dizajnirane za vagone povećanih dimenzija. Postoji čak i određena marža za preveliki teret. Ali sve to, naravno, nije dizajnirano za divovske vagone i lokomotive, koji bi mogli putovati na šest metara metračke staze. Dovoljno je procijeniti moguću zapreminu i težinu takvog automobila, a postaje jasno da će pri punom opterećenju (čak i s osam osovina) opterećenje po metru staze biti nekoliko desetaka tona. I to unatoč činjenici da će svojstva staze, nasipa, mostova ostati ista."
Očito, nuklearni mega-vlak ne bi morao samo položiti širi kolosijek, već bi ponovno izračunao i stvorio cjelokupnu infrastrukturu. Kao rezultat, iz tehničkih i ekonomskih razloga odbačena je ideja stvaranja jedne široke pruge iz dvaju standardnih. Mnogo dalje u razvoju ultra-širokih traka (3000 mm) cesta je išla u nacističkoj Njemačkoj (naš je magazin o tome detaljno govorio u martovskom izdanju), ali i tamo stvari nisu nadilazile dizajnersku dokumentaciju, a nakon pada Hitlerovog režima, ova se ideja više nije vraćala, s obzirom na to njegova manifestacija ekonomski neopravdane gigantomanije.
Černobil.
Vijesti s juga
Ako se Hiroshima nije miješala u ljubav koja je gorjela prije pola stoljeća zbog svega nuklearnog (osim bombi, naravno), onda je černobilska katastrofa, naprotiv, izazvala val radiofobije i odbacivanje "mirnog atoma" u svijetu. Mnogi se plaše same ideje da će negdje u blizini ljudskih prebivališta atomski reaktor juriti duž tračnica. Što ako dođe do katastrofe, a lokomotiva propadne? Što ako ovu katastrofu "pomognu" teroristi koji sigurno neće propustiti priliku da razabire stazu ispred brza vlaka?
No, bez obzira na to koliko je strah od zračenja, čovječanstvo je sve više zabrinuto zbog izgleda globalne energetske krize povezane s nedostatkom fosilnih goriva, kao i ekoloških problema koji su pogoršani atmosferskim zagađenjem izgaranjem ugljikovodika. Stoga se ne može isključiti da će napredak u području nuklearnih tehnologija (prvenstveno u osiguravanju njihove veće sigurnosti) u skoroj budućnosti postati razlog za oživljavanje interesa za nuklearni transport.
U posljednje vrijeme u raznim državama svijeta razvijaju se nove vrste nuklearnih reaktora - kompaktnije i sigurnije od postojećih. Još 90-ih, južnoafrička državna tvrtka Escom najavila je namjeru izgraditi takozvani modularni reaktor s kugličnim ležajem (PBMR), a nedavno (30. siječnja 2020.) objavljeno je da se tvrtka nada nastavku rada na projektu. PBMR modularni reaktor neće imati uobičajene šipke za gorivo. Kao gorivne ćelije predlaže se korištenje kuglica koje se sastoje od grafita, uključujući mikroskopske inkluzije uranovog oksida u kapsulama silicijevog karbida. Kroz kuglice se upuhuje inertni plin (najbolji je helij) koji uklanja toplinu koja nastaje tijekom reakcije. PMBR pripada vrsti visokotemperaturnih reaktora,i grijani plin ima dovoljno energije za izravno pokretanje turbine niskog tlaka ili za prijenos topline u drugi medij za prijenos topline kroz izmjenjivač topline. To uvelike poboljšava učinkovitost cijelog sustava.
Ali glavna stvar u takvom reaktoru je visoka pasivna sigurnost. U principu, ne može doći do pregrijavanja eksplozijom prema scenariju černobilske nesreće u njoj, jer je u dizajn ugrađen prirodni sustav povratnih informacija. Čak i ako se zaustavi protok rashladnog plina i temperatura počne rasti, kad se dosegne određena vrijednost, reakcija će se zaustaviti sama od sebe.
Još jedan projekt kompaktnog, sigurnog i ne previše skupog nuklearnog reaktora predložili su znanstvenici sa Federalnog sveučilišta u Rio Grande do Sul (Brazil). Na temelju tehnologije kipućeg nuklearnog reaktora, uređaj također koristi gorivo u obliku kuglica isprepletenih s uranijum-oksidom - međutim, voda djeluje kao rashladno sredstvo.
Ako se i ovi i mnogi drugi slični projekti dovedu do deklarisanih parametara, moći će se razmišljati o korištenju manjih i sigurnijih nuklearnih uređaja u prometu. Tko zna, možda je u Južnoj Africi ili Brazilu - zemlji s dugim udaljenostima i dugogodišnjim zanimanjem za alternativne izvore energije - ideja o atomskim vlakovima ipak pronašla drugi vjetar.
Autor: Oleg Makarov