Файл: Применение Ядерной Энергии в работе транспортных средств.docx

Применение Ядерной Энергии в работе транспортных средств

Цели работы: Проследить историю создания транспортных средств, основанных на ядерной энергии, доказать их перспективность и необходимость применения в будущем.

Задачи: подготовить доклад, исследующий темы:

1. 
   применение атомных реакторов во флоте
   
2. 
   использование энергии атома в космических программах
   
3. 
   теоретическое использование атомной энергии в сухопутных средствах
   

План:

1. 
   Вступление
   
2. 
   Атомный Флот
   

• 
  Атомные ледоколы
  
• 
  Атомные крейсера
  

3. 
   Перспективы применения Ядерной энергии в космосе
   

• 
  Создание Ядерного Ракетного Двигателя
  
• 
  Ядерная Электродвигательная установка
  

4. 
   Проекты создания сухопутных транспортных средств
   

• 
  Атомный танк
  
• 
  Атомный автомобиль
  
• 
  Атомовоз – атомный локомотив
  

5. 
   Заключение
   
6. 
   Списки литературы
   

Вступление

Мы являемся свидетелями активного процесса индустриализации, примерно несколько десятков лет назад получила огромное развитие новая отрасль науки - ядерная физика. В настоящее время многие природные легкодоступные ресурсы планеты исчерпываются. Добывать сырье приходится на большой глубине или на морских шельфах. Уже в конце 20 века проблема поиска альтернативных источников энергии стала весьма актуальной. Несмотря на то, что наша планета поистине богата природными ископаемыми, такими как нефть, уголь, древесина и т.д., все эти богатства, к сожалению, исчерпаемы. К тому же, потребности человечества растут с каждым днем и приходится искать все более новые и совершенные источники энергии.

На протяжении долгого времени человечество находило те или иные варианты решения вопроса альтернативных источников энергии, однако настоящим прорывом в истории энергетики стало появление ядерной энергии. Ядерная теория прошла долгий путь развития, прежде чем люди научились применять ее в своих целях. Все началось еще в 1896 году, когда А.Беккерель зарегистрировал невидимые лучи, которые испускала урановая руда, и которые обладали большой проникающей способностью. В дальнейшем это явление получило название радиоактивности. История развития ядерной энергии содержит в

---

себе несколько десятков выдающихся фамилий, в том числе и советских физиков. Завершающим этапом развития можно назвать 1939 год – когда Ю.Б.Харитон и Я.Б.Зельдович теоретически показали возможность осуществления цепной реакции деления ядер урана-235. Далее развитие ядерной энергетики шло семимильными шагами.

Но из-за начавшейся войны, все исследования были перенаправлены в военную область. Первым примером ядерной энергии, который человек смог продемонстрировать всему миру, стала атомная бомба. Лишь спустя годы научное сообщество обратило свое внимание на более мирные области, где применение ядерной энергии могло бы стать действительно полезным.

Так начался рассвет самой молодой области энергетики. Стали появляться атомные электростанции (АЭС). Развитие ядерной энергетики происходило невероятно стремительно. Меньше чем за 100 лет она смогла достигнуть сверхвысокого уровня технологического развития. То количество энергии, которое выделяется при делении ядер урана или плутония, несравнимо велико – это сделало возможным создание крупных атомных электростанций промышленного типа. По самым приблизительным подсчетам энергию, которая выделяется при расщеплении 1 килограмма урана, можно сравнить с энергией, которая получается при сжигании 2 500 000 кг каменного угля.

  Перспективы мирного использования атомной энергии огромны. Атомные двигатели могут быть оборудованы на самолетах, локомотивах, автомобилях и пароходах. Применение атомных двигателей позволит, например, самолетам, имея на борту небольшой запас ядерного горючего, совершать беспосадочные полеты на очень большие расстояния и значительно увеличить скорость полета. Именно эта тема и является основной темой моего доклада.

Как правило, когда говорится о применении ядерной энергии, упоминаются Атомные Электростанции, Атомное оружие, и зачастую в тени остаются транспортные средства, основанные на работе атомного реактора. А ведь с энергией ядра, атомные ледоколы способны преодолевать огромные расстояния без дозаправки топливом, в условиях, когда эта дозаправка невозможна; в России возрождаются проекты ядерного ракетного двигателя для освоения дальнего космоса, когда энергии солнечных батарей недостаточно; наконец, в прошлом предлагались идеи создания атомовоза -локомотива с ядерной энергетической установкой, способного работать в труднодоступных северных регионах страны.

---

Эта тема интересна тем, что актуальна как никогда. Освоение ядерной энергии достигает на данный момент своего пика, мы намного ближе к созданию транспортных средств, способных работать автономно, используя энергию атома, чем наши предки, которые когда-то мечтали об этом. Особенно актуальна и перспективна эта тема для нас, ведь в России огромное количество территории находится в холодных, труднодоступных местах – это и Ледовитый Океан, и северные районы страны. Одним из способов их освоения является применение ядерной энергии, в целях добраться до этих регионов затратив как меньше ресурсов.

Ядерная Энергия может предоставить нам новый взгляд на транспортировку, путешествия, как это когда-то сделали первые поезда, самолеты, машины. Именно поэтому я считаю, что этому разделу науки стоит обратить особое внимание.

---

Атомный Флот

Прежде чем начать говорит о средствах транспорта, работающих на атомной энергии, следует сначала упомянуть про Ядерные Силовые Установки. Ядерная силовая установка (ЯСУ) — это силовая установка, работающая на энергии цепной реакции деления ядра. Она состоит из ядерного реактора и паро- или газотурбинной установки, в которой тепловая энергия, выделяющаяся в реакторе, преобразуется в механическую или электрическую энергию.

Области применения этой силовой установки многообразны: это и атомные корабли, атомные подводные лодки, различные космические и наземные программы по созданию транспортных средств. Плюсы установки в том, что она предоставляет практически неограниченную автономность передвижения (дальность хода), и большую мощность двигателей: и как следствие, возможность длительно использовать высокую скорость движения, транспортировать более тяжёлые грузы и способность работать в тяжёлых условиях.

Весь Атомный Флот можно разделить на надводный и подводный. Надводный морской флот – это суда военного и гражданского назначения. К военным относятся атомные крейсера и атомные авианосцы, к гражданским – атомные ледоколы, некоторые транспортные суда. К подводным судам относятся атомные подводные лодки.

Активные подготовки к созданию судов, применяющих ядерную энергию, начались в одно время в СССР и в США, в 50-ых годах ХХ века. Тогда шла гонка вооружений, достигшая своего пика как раз в одно время с разработками по созданию надводных атомных судов. Тяжело сказать, кто более преуспел в этой области: Советский Союз первым спустил атомный ледокол, США первыми произвели атомную подводную лодку и атомный авианосец. Продвижения в создании атомных крейсеров двигались одновременно.

Атомные ледоколы

Россия до сих пор сохраняет в особый статус в отрасли атомного ледокольного судостроительства - все десять существующих на сегодняшний день в мире атомных ледоколов принадлежат России, таким образом, наша страна единственная в мире обладающая атомным флотом.

На сегодняшний день крупнейшим и новейшим атомным ледоколом является атомоход «50 лет Победы». Он представляет собой модернизированный проект второй серии атомных ледоколов класса Арктика. «50 лет Победы» на 9 метров длиннее «Арктики». Эти самые 9 метров, обеспечившие мировой рекорд в 159 метров, — дань экологии. Именно столько занимает экологический отсек, который пришлось врезать в базовый корпус. Новый ледокол стал первым, отвечающим мировым нормам по сбросу отходов в океан — они вообще будут не сбрасываться, а утилизироваться в этом самом отсеке.

---

«50 лет Победы», как и все атомные ледоколы серии «Арктика», несет на борту два ядерных реактора, каждый мощностью в 171 МВт. Мощности этих двух установок достаточно, чтобы снабжать электричеством город с населением в 2 миллиона человек. Это, впрочем, вовсе не значит, что оба реактора одновременно работают в полном объеме. Как правило, капитаны сначала «выжигают» один реактор и только потом берутся за второй. А сдваивают двигательную установку в том случае, если возникают какие-либо проблемы с одним из реакторов.

Ядерная силовая установка (о которой я говорил выше) атомного судна состоит из двух автономных атомных паро-производящих установок, паротурбинной и гребной электрической установок. А также двух судовых электростанций, вспомогательных механизмов, обслуживающих систем, судовых устройств и оборудования.

Через активную зону реактора прокачивается вода I контура (вода высокой степени очистки). Вода нагревается до 317°С, но не превращается в пар, поскольку находится под давлением. Из реактора вода I контура поступает в парогенератор, омывая трубы, внутри которых протекает вода II контура, превращающаяся в перегретый пар с температурой 3000С. Далее вода I контура циркуляционным насосом снова подаётся в реактор. Следует заметить, что вода первого контура никогда не попадает в воду второго контура и утечка радиации, соответственно, не происходит.

Из парогенератора перегретый пар (теплоноситель II контура) поступает на главные турбины производства Кировского завода, каждая из которых, в свою очередь, состоит из трёх турбогенераторов. Пар вращает турбину, а затем конденсируется, вода проходит систему очистки и снова поступает в парогенератор.

III контур предназначен для охлаждения оборудования, в качестве теплоносителя используется вода высокой чистоты (дистиллят). Теплоноситель III контура имеет незначительную радиоактивность.

IV контур служит для охлаждения воды в системе III контура, используется морская вода. Также IV контур используется для охлаждения пара II контура при разводке и расхолаживании установки.

Вернемся назад к пару из второго контура, он поступает на две турбины, мощность каждой из которых составляет 37,5 тысяч лошадиных сил, а в паре они развивают и вовсе чудовищную мощность в 75 тысяч лошадиных сил. Благодаря вращению этих паровых турбин, шесть турбогенераторов вырабатывают электроэнергию. От генераторов электричество подаётся на три

---