Tagad tas šķiet dīvaini, bet tikai desmit gadus pēc Hirosimas bombardēšanas, kas parādīja visus starojuma "šarmus", pasaule burtiski iemīlēja atomenerģiju. PSRS un ASV dizaineri ar entuziasmu izdomāja, kādu citu transportu kodolreaktora ievietošanai. Papildus kodolzemūdenēm un ledlaužiem, kas pastāv līdz šai dienai, tika izstrādātas kodolmašīnas, automašīnas un pat dirižabļi. Un divdesmitā gadsimta vidus inženieri nopietni sapņoja par milzu vilcieniem, kurus tūkstošiem un tūkstošiem kilometru garu attālumu vilktu dīzeļlokomotīve ar atomu sirdi.
Uz tundru pa platu trasi
Ja mēs runājam par realitāti, tad atšķirībā no kodolbumbas sprādzienu radīšanas programmas - un PSRS pat pārbaudīja gaisā speciāli izstrādātu reaktoru - kodolierovilcienu projektēšanas vēsture nemaz nebija tik tālu. Netika būvēti ne lokomotīvju eksperimentālie modeļi, ne plāns. Viss apstājās uzmetumu līmenī. Tajā pašā laikā pretstatā dziļi klasificētajam darbam ar vienas un tās pašas ar atomiem darbināmas lidmašīnas izveidi laikrakstos, grāmatās un populārzinātniskajos žurnālos tika virzīta ideja par dīzeļlokomotīvēm, kuras darbina ar reaktoriem. Laikraksts Gudok, PSRS Dzelzceļa ministrijas izdevums, 1956. gadā rakstīja: “Ziemeļu, Tālo Austrumu un Vidusāzijas tuksnešu apstākļos ne vienmēr ir ieteicams elektrizēt jaunuzceltās dzelzceļa līnijas. Šajos apstākļos labāk ir izmantot kodollokomotīves,kas varētu strādāt autonomi, nepiegādājot lielu daudzumu degvielas vai citu materiālu … Protams, kodollokomotīve būs daudz smagāka nekā tvaika lokomotīve vai dīzeļlokomotīve ar tādu pašu jaudu. Bet, ja šāda lokomotīve tiek nosūtīta uz attālu šoseju, piemēram, uz Arktiku, tad tā tur darbosies ar pārtraukumiem visu ziemas sezonu bez papildu piegādes. Ir ļoti viegli to pārvērst par pārvietojamu spēkstaciju. Turklāt tas varēs piegādāt enerģiju vannām, veļas mazgātavām, siltumnīcām dārzeņu audzēšanai. "tad viņš tur ar pārtraukumiem strādās visu ziemas sezonu bez papildu piegādēm. Ir ļoti viegli to pārvērst par pārvietojamu spēkstaciju. Turklāt tas varēs piegādāt enerģiju vannām, veļas mazgātavām, siltumnīcām dārzeņu audzēšanai. "tad viņš tur ar pārtraukumiem strādās visu ziemas sezonu bez papildu piegādēm. Ir ļoti viegli to pārvērst par pārvietojamu spēkstaciju. Turklāt tas varēs piegādāt enerģiju vannām, veļas mazgātavām, siltumnīcām dārzeņu audzēšanai."
Bet gurķu gultas polārajā lokā, protams, nebija galvenais sapnis tiem, kas ticēja dzelzceļa atoma gaišajai nākotnei. Ideja par lielvilcieniem izskatījās daudz vērienīgāka un pretenciozāka. Viņiem vajadzēja sastāvēt no varenas kodola lokomotīves un milzu vagoniem, kas novietoti uz īpaši plata sliežu ceļa, kas būtu 2,5-3 reizes platāks par mūsu valstī pieņemto standartu - 1520 mm. Tajā pašā laikā šīs klases kravas automašīnu kravas ietilpība varētu būt salīdzināma ar upju kravas kuģa kravnesību, un divstāvu vieglie auto piedāvā ceļotājiem vēl nebijušu vietu un komfortu. Attēls, kas parādīts mūsu raksta pirmajā izplatījumā, ir šāda mūsdienu mākslinieka veidota projekta kolektīvs vizuālais tēls.
AES uz riteņiem
Reklāmas video:
Dažreiz mēs dzirdam par "atomu tvaika lokomotīvju" projektiem, bet, protams, neviens negrasījās pagriezt lokomotīves riteņus ar tvaika jaudu. Riteņu piedziņai bija paredzēts izmantot elektromotorus, kurus savukārt darbinās no atomelektrostacijas, kas atrodas lokomotīves iekšpusē un būvēta pēc klasiskās shēmas. Kodolreakcijas rezultātā rodas siltums, kas tiek pārnests uz dzesēšanas šķidrumu, un tas izdala siltumu ūdenim tvaika ģeneratorā. Iegūtais tvaiks caur caurulēm plūst uz turbīnu, un turbīna savukārt rotācijas režīmā virza elektriskā ģeneratora vārpstu.
Zemāk redzamajā attēlā parādīta vienas sekcijas lokomotīves shēma, kurā reaktors, ģenerators un elektromotori atrodas viena korpusa iekšpusē, tikai bioreaktoru ar siltummaiņu apseko bioreaktoru. Ir informācija, ka tika apsvērta arī trīs sekciju iespēja, kurā reaktoram tika iedalīta īpaša sekcija, kas izolēta ar bioaizsardzību un savienota ar diviem citiem savienotājiem.
Ievērības cienīgs ir lokomotīvju asu skaits: dizaineri paredzēja, ka tās milzīgais svars liks kravas vienmērīgāk sadalīt uz sliežu ceļa. Ideja par vilcienu ar kodolreaktoru ir vienkārša, un tā īstenošanai nav būtisku šķēršļu. Bet kāpēc tad mēs joprojām nebraucam ar pils automašīnām un iekarojam Arktikas plašumus ar kodollokomotīvēm?
Acīmredzami, ka jautājums par milzu vilcienu, kas darbināmi ar atomiem, celtniecības lietderību sadala divās daļās: iespēja izmantot kodolenerģiju pasažieru pārvadājumos un tehniskais un ekonomiskais pamatojums nozīmīgai dzelzceļa sliežu ceļa paplašināšanai.
Betons un svins
Patiesībā nekas neliedz atomu kodola sabrukšanas enerģiju izmantot transporta nozarē, turklāt tā tiek aktīvi izmantota. Aptuveni 75% elektrības Francijā tiek ražoti atomelektrostacijās, tāpēc slavenos ātrgaitas TGV vilcienus, ko darbina ar elektrību no kontaktstrāvas tīkla, savā ziņā var uzskatīt par “atomvilcieniem”. Bet vai ir iespējams vai nepieciešams visu spēkstaciju nēsāt līdzi? Vienīgais iemesls tam ir transportlīdzekļa ilgstoša darbība bez degvielas uzpildes, ja nav degvielas un piemērota infrastruktūra. Ledlaužiem, kuri veic ilgstošus reisus Arktikas ūdeņos vai zemūdenēm, kas ir trauksmaini otrajā puslodē, ārkārtīgi svarīga ir ilgtermiņa enerģijas autonomija. Tas netraucēs stratēģiskajiem spridzinātājiem vai zemūdens gaisa kuģiem,kas dienām varēja riņķot pāri okeānam, tālu no mājas lidlauka. Tomēr no kodollidmašīnām bija jāatsakās, un aptuveni tādu pašu iemeslu dēļ, kas neļāva īstenot lokomotīvju projektus ar kodolreaktoriem. Un galvenais iemesls ir bioloģiskā aizsardzība.
Lokomotīves kodolreaktoru no visām pusēm vajadzētu izolēt ar biezu svina vai betona slāni. Nevar aprobežoties ar sienu starp reaktoru un vadītāja kabīni - galu galā šajā gadījumā nāvējošs starojums sitīs visu, kas atrodas trases malās, zem tiltiem un uz pārvadiem, kas iet pāri trasēm. Šādas bioloģiskās ekranēšanas kopējais svars būtu simtiem tonnu, turklāt tas aizņemtu ievērojamu daudzumu. Ja mēs ņemam vērā to, ka 1950. gados radītie kodolreaktori paši bija lieli, kodollokomotīves izmērs un svars būtu vienkārši titānisks. Varbūt šī iemesla dēļ dizaineri nekavējoties sāka domāt par to, ka standarta trase būtu jāaizstāj ar īpaši plašu trasi. Bet vai šīs problēmas risināšanai pietiek tikai izstumt sliedes atsevišķi?
Kāpēc atskrūvēt sliedes
Kā mums pastāstīja Dzelzceļa transporta zinātniskās pētniecības institūta direktora padomnieks Viktors Mihailovičs Bogdanovs, iepriekš tiešām tika apspriests ļoti eksotisks projekts ultraplašu dzelzceļa līniju izbūvei PSRS. Idejas autori ierosināja noņemt divas iekšējās sliedes divsliežu dzelzceļos. Atlikušās ārējās sliedes veidotu apmēram sešus metrus platu sliežu ceļu!
“Sākotnēji mūsu valstī dzelzceļi tika projektēti ar visaugstākajiem gabarītiem. Ja Rietumeiropā maksimālā pieļaujamā slodze uz sliežu ceļa metru ir 6 tonnas, ASV lielākajā daļā šoseju - 8,5-9 tonnas, tad Krievijā šī vērtība var sasniegt 12 tonnas, skaidro Viktors Mihailovičs. - Sliežu ceļi (tilti, tuneļi, kontakttīkla infrastruktūra) ir izstrādāti arī vagoniem ar paaugstinātiem izmēriem. Pārmērīgām kravām ir pat zināma rezerve. Bet tas viss, protams, nav paredzēts milzu vagoniem un lokomotīvēm, kas varētu pārvietoties pa sešu metru sliežu ceļu. Pietiek novērtēt šādas automašīnas iespējamo tilpumu un svaru, un kļūst skaidrs, ka ar pilnu slodzi (pat ar astoņām asīm) slodze uz sliedes metru būs desmitiem tonnu. Un tas neskatoties uz to, ka ceļa, uzbērumu, tiltu īpašības paliks nemainīgas."
Acīmredzot kodolieroču vilcienam būtu ne tikai jāizliek plašāks sliežu ceļš, bet arī jāpārrēķina un jāizveido visa infrastruktūra. Tā rezultātā tehnisku un ekonomisku apsvērumu dēļ tika noraidīta ideja izveidot vienu platu trasi no diviem standarta variantiem. Daudz tālāk, attīstot īpaši plata platuma (3000 mm) ceļus, gāja nacistiskajā Vācijā (mūsu žurnāls par to sīkāk runāja marta numurā), taču arī tur lietas nepārsniedza projektēšanas dokumentāciju, un pēc Hitlera režīma sabrukuma šī ideja vairs netika atgriezta, ņemot vērā tā ekonomiski nepamatotas gigantomanijas izpausme.
Černobiļa.
Jaunumi no dienvidiem
Ja Hirosima neiejaucās mīlestībā, kas pirms pusgadsimta uzliesmoja attiecībā uz visu kodolenerģiju (izņemot, protams, bumbas), tad Černobiļas katastrofa, gluži pretēji, izraisīja radiofobijas vilni un "mierīgā atoma" noraidīšanu pasaulē. Daudzus biedē pati ideja, ka kaut kur netālu no cilvēku mājokļiem gar sliedēm plosīsies atomu reaktors. Ko darīt, ja notiek katastrofa un lokomotīve sabrūk? Ko darīt, ja šai katastrofai "palīdzēs" teroristi, kuri noteikti nepalaidīs garām iespēju izveidot ceļu ātruma vilciena priekšā?
Bet neatkarīgi no tā, cik lielas ir bailes no radiācijas, cilvēce arvien vairāk uztraucas par globālās enerģijas krīzes perspektīvām, kas saistītas ar fosilā kurināmā trūkumu, kā arī par vides problēmām, kuras saasina atmosfēras piesārņojums no ogļūdeņražu sadedzināšanas. Tāpēc nevar izslēgt, ka progress kodoltehnoloģiju jomā (galvenokārt nodrošinot to lielāku drošību) tuvākajā nākotnē kļūs par iemeslu tam, lai atjaunotu interesi par kodolenerģijas transportu.
Nesen dažādās pasaules valstīs tiek izstrādāti jauni kodolreaktoru veidi - kompakti un drošāki par esošajiem. 90. gados Dienvidāfrikas valstij piederošais uzņēmums Escom paziņoja par nodomu būvēt tā saucamo lodveida gultas modulāro reaktoru (PBMR), un nesen (2020. gada 30. janvārī) tika publicēta informācija, ka uzņēmums cer atsākt darbu pie projekta. PBMR modulārajam reaktoram nebūs parasto degvielas stieņu. Kā kurināmā elementi tiek ierosināts izmantot bumbiņas, kas sastāv no grafīta, ieskaitot urāna oksīda mikroskopiskos ieslēgumus silīcija karbīda kapsulās. Caur bumbiņām tiek izpūsta inerta gāze (vislabāk piemērota hēlija), kas noņem reakcijas laikā radīto siltumu. PMBR pieder pie augstas temperatūras reaktoru veida,un apsildāmajai gāzei ir pietiekami daudz enerģijas, lai tieši virzītu zema spiediena turbīnu vai pārnestu siltumu uz citu siltuma pārneses vidi caur siltummaini. Tas ievērojami uzlabo visas sistēmas efektivitāti.
Bet galvenais šādā reaktorā ir augsta pasīvā drošība. Principā nevar notikt pārkaršana ar eksploziju saskaņā ar Černobiļas avārijas scenāriju, jo projektā ir iebūvēta dabiskas atgriezeniskās saites sistēma. Pat ja dzesēšanas gāzes plūsma apstājas un temperatūra sāk paaugstināties, sasniedzot noteiktu vērtību, reakcija apstāsies pati par sevi.
Vēl vienu kompakta, droša un ne pārāk dārga kodolreaktora projektu ierosināja Rio Grande do Sul federālās universitātes (Brazīlija) zinātnieki. Balstoties uz viršanas kodolreaktora tehnoloģiju, ierīce izmanto arī degvielu bumbiņu formā, kas mijas ar urāna oksīdu, tomēr ūdens darbojas kā dzesēšanas šķidrums.
Ja abi šie un daudzi citi līdzīgi projekti tiks sasniegti deklarētajos parametros, būs iespējams padomāt par mazāku un drošāku kodolierīču izmantošanu transportā. Kas zina, iespējams, ka Dienvidāfrikā vai Brazīlijā - valstī ar lieliem attālumiem un ilgstošu interesi par alternatīvajiem enerģijas avotiem - atomu vilcienu ideja tomēr atradīs otro vēju.
Autors: Oļegs Makarovs