Файл: Применение Ядерной Энергии в работе транспортных средств.docx

После TV8 ни один американский проект атомного танка не вышел из стадии технического предложения. Главной проблемой концепции танка с атомным двигателем было то, что большой запас хода не означал высокой автономности машины. Лимитирующим фактором становился запас боеприпасов, смазочных материалов для механических частей, ресурс гусеничных лент. В результате, как таковая элиминация из состава танковых частей машин-заправщиков и упрощение снабжения атомных танков горючими материалами на практике не приводила к сколь-нибудь существенному повышению автономности. В то же время, стоимость танков с атомным двигателем была бы значительно выше обычных. Для их обслуживания и ремонта требовался бы специально обученный персонал и особые ремонтные машины и оборудование.

Во-вторых, реактор, пригодный для монтажа на танке, по определению не может иметь достаточную защиту. В результате экипаж и окружающие люди или объекты будут подвергаться воздействию радиации. А в случае повреждения энергоустановки – а вероятность такого развития событий очень велика – атомный танк становится настоящей бомбой. Шансы экипажа выжить в момент аварии слишком малы, а выжившие станут жертвами острой лучевой болезни. В результате танки на атомном ходу так и остались оригинальной технической задумкой, возникшей на волне всеобщей «ядерной эйфории», но не давшей никаких практических результатов.

Атомный автомобиль

После освоения военного применения атомной энергии естественным стало стремление её гражданского использования. Гражданские конструкторы из Детройта пошли гораздо дальше своих коллег, они принялись за непосредственную разработку автомобиля, использующего энергию атома. За разработку атомного автомобиля инженеры Ford взялись в 1957 г., а уже год спустя широкой общественности был представлен первый атомный концепт автомобиля – атомобиль Ford Nucleon.

Принцип действия состоял в следующем: используя реакцию ядерного распада, происходил нагрев теплоносителя, который влиял на работу комплекса турбин. Основная турбина приводила автомобиль в движение, а вспомогательная использовалась для обеспечения приборов электроэнергией. После того, как теплоноситель передавал свою энергию турбинам, он конденсировался в жидкость, поступал в реактор, таким образом, замыкая цикл.

---

Кассета с ядерным топливом, ТВЭЛ (Тепловыделяющий Элемент), как и сам ядерный реактор у этого необычного авто располагались сзади. Реакторный отсек был защищён двойным дном и мощным слоем биологической защиты. Кассета быта легкосъёмной и после того, как ядерное топливо отрабатывало свой ресурс, менялась на новую. Предполагалось, что менять их будут на специальных автозаправках. Сам процесс замены должен был занимать не больше получаса. Учитывая, что на одной «заправке» машина должна была проходить от 8000 км и больше (предполагались кассеты разных ёмкостей - «эконом», «стандарт» и «супер») - время более чем приемлемое.

Кабина водителя была вынесена далеко вперёд, аж за переднюю ось. Причин тому было две. Во-первых, таким образом, экипаж машины максимально отдалялся от потенциально опасного ядерного отсека. И, во-вторых, кабина в этом случае уравновешивала установленную сзади тяжёлую биологическую защиту. Сама же кабина представляла почти сплошной стеклянный колпак с панорамным обзором. По бокам от неё были смонтированы воздухозаборники, предназначенные для охлаждения ядерного реактора.

Концепт атомобиля был выполнен в одну восьмую натуральной величины, однако производители клятвенно заверяли общественность, что они готовы хоть сейчас соорудить его в нормальном размере. Что все детали и узлы просчитаны, продуманы и прочерчены, и дело остаётся за самым малым. А именно - за малым ядерным реактором, который пока не создан, но будет создан вот-вот, буквально лет через пять. Однако по прошествии пяти лет ядерный реактор малых размеров так и не родился. Зато родился новый концепт атомобиля. Ещё более революционный и значительно более реальный. Уже хотя бы потому, что был сделан в натуральную величину.

Ford Seattle-ite был представлен на Всемирной ярмарке 1963 г. Это уже был поистине автомобиль будущего, имевший довольно мало общего с другими машинами. Одной из главных его фишек, кроме ядерной начинки, конечно, была сменная силовая установка. Она была смонтирована в легкосъёмной передней части автомобиля. По желанию можно было ездить либо в экономичном режиме, либо используя все ресурсы автомобиля по максимуму. Все органы управления подключались через шарнирные передачи за считанные минуты. В машине предусматривалось некое подобие современной GPS, только без использования спутников. Именно Seattle-ite начала 1960-х имел самый настоящий бортовой компьютер, который получал с приборов данные о пройденном километраже, поворотах и откладывал маршрут на «вшитой» в память карте, которая отображалась на цветном экране. Машина имела шестиколёсную схему, четыре передних колеса были ведущими и управляемыми. Такая конструкция резко улучшала манёвренность машины, да и тормозила она более эффективно, чем её четырёхколёсные братья. Лучше всего эффект четырёх ведущих ощущался на мокрой дороге, когда передняя пара фактически «осушала» своими покрышками дорогу для пары «ведомой».

---

Кабина машины была оснащена стёклами с переменной прозрачностью, вентиляционными жалюзи, а почти всё управление осуществлялось буквально кончиками пальцев. Дизайн автомобиля и сейчас вызывает у людей неподдельное восхищение.

Однако, дело опять упиралось в компактный ядерный реактор. Впрочем, в данном конкретном случае конструкторы перестраховались: машина могла работать и на топливных элементах. Однако тогда и нормальных топливных элементов, преобразующих органическое химическое топливо непосредственно в электричество, не существовало. Они появились лишь спустя два десятилетия. Ядерный реактор, компактный настолько, чтобы его можно было поместить в машину тоже был по тем временам нереализуем. Таким образом, атомобили так и остались концепт-карами и макетами.

Получив два концепта и ни одного атомобиля, человечество на некоторое время забыло про свою ядерную авто-мечту. Страсти по атомобилю несколько улеглись, но в 2009-м был получен третий атомный концепт автомобиля. На этот раз постаралась уже компания General Motors. А помог ей нью-йоркский дизайнер и изобретатель Лорен Кулесус. Свой прототип для марки Cadillac он назвал World Thorium Fuel Vehicle - «всемирный автомобиль на ториевом топливе». И это далеко не самая главная особенность нового атомобиля. Его можно назвать «вечмобилем», ибо запас его прочности и выносливости превосходит все мыслимые пределы.

Во-первых, на одной заправке Cadillac WTF будет ходить не 8 000, и даже не 80 000 км. Запас хода в Cadillac WTF вообще считается не в километрах, а в годах! Так вот, на одной заправке «вечмобиль» будет колесить не менее 100 лет. Во-вторых, все детали и узлы у авто многократно задублированы, поэтому никакая поломка не выведет его из строя. Одних только колёс предусмотрено 24, по формуле 4х6. Причём у каждого колеса - свой собственный электромотор. Заменять колёса не нужно, ни полностью, ни частично, требуется лишь их регулировать один раз в пять лет. В-третьих, машина имеет гибкую конструкцию. В зависимости от условий и от ситуации она может «льнуть» к дороге или, напротив, «вздыбиться». Конечно, не сильно, но на динамике и управляемости это отразится существенно. Ядерный реактор расположен в задней части машины. Работать он будет постоянно, а излишки энергии, например, на стоянке, вполне можно продавать в городские энергосети через специальные принимающие розетки. Но, к сожалению, и для этого авто маленький ториевый реактор ещё не построен.

Следует учитывать принципиальные особенности ядерного двигателя - это агрегат высокой технологии, дорогой и имеющий специфическую ядерную и радиационную опасность. Насколько целесообразно его использование в областях массового применения и широкой доступности: автотранспорте, железной дороге, других областях наземного транспорта, авиации? Сегодня, по-видимому, нет. Зато, может быть в будущем применение атомобилей уже не будет чем-то необычным, возможно, автомобиль использующий энергию атому войдет в наш обиход. Ведь в своё время ядерные двигатели продемонстрировали свою востребованность в судостроении и по-прежнему остаются привлекательными для освоения космического пространства.

---

Атомовоз – атомный локомотив

В СССР проекты атомных автомобилей или же атомных танков не рассматривали, считая их бесперспективными. Зато в Советском Союзе разрабатывался атомовоз – автономный локомотив, приводимый в движение за счёт использования атомной энергии. Связанно это было с тем, что в нашей стране, огромное количество земли находится в холодных, малодоступных местах, лишенных поступления различной энергии. Перед атомным поездом тогда ставился целый ряд задач: от работы в удаленных районах Крайнего Севера до питания электричеством небольших поселков в глуши. Кроме того, согласно советскому проекту, атомный поезд должен был обеспечивать неслыханные по объемам грузоперевозки.

Если говорить о реальности история проектирования атомных мегапоездов зашла не так далеко. Не были построены ни экспериментальные образцы локомотивов, ни соответствующие замыслу пути. Все остановилось на уровне эскизных проектов. При этом, в отличие от глубоко засекреченных работ по созданию того же самолета на атомной тяге, идея тепловозов, питающихся от реакторов, пропагандировалась в газетах, книгах и научно-популярных журналах. В газете «Гудок» — печатном органе Министерства путей сообщения СССР — в 1956 году писали: «В условиях Севера, Дальнего Востока и пустынь Центральной Азии не всегда целесообразно электрифицировать вновь строящиеся железнодорожные линии. В этих условиях лучше применять атомные локомотивы, которые могли бы работать автономно, без подвоза больших количеств топлива или других материалов… Конечно, атомный локомотив будет значительно тяжелее паровоза или тепловоза той же мощности. Но если такой локомотив направить на отдаленную магистраль, например, в Арктику, то он будет работать там с перерывами в течение целого зимнего сезона без дополнительного снабжения. Его очень легко превратить в подвижную электростанцию. Кроме того, он сможет снабжать энергией бани, прачечные, парники для выращивания овощей».

Куда более масштабно и пафосно выглядела идея мегапоездов. Они должны были состоять из могучего атомного локомотива и гигантских вагонов, поставленных на сверхширокую колею, которая в 2,5−3 раза превышала бы по ширине принятый в нашей стране стандарт — 1520 мм. При этом грузовместимость товарных вагонов этого класса могла бы быть сравнима с аналогичным показателем речного грузового судна, а двухэтажные пассажирские вагоны предложили бы путникам небывалый простор и комфорт.

---

В качестве привода для колес планировалось использовать электродвигатели, которые в свою очередь подпитывались бы от находящейся внутри локомотива атомной электростанции, построенной по классической схеме. В результате ядерной реакции вырабатывается тепло, которое передается теплоносителю, а он отдает тепло воде в парогенераторе. Образующийся пар поступает по трубам к турбине, а турбина в свою очередь приводит во вращение вал электрогенератора.

Идея поезда с ядерным реактором проста, и для ее реализации нет никаких препятствий фундаментального характера. Но почему же тогда мы до сих пор не покоряем арктические просторы на атомных локомотивах? Очевидно, что вопрос о целесообразности строительства гигантских поездов на атомной тяге распадается на два: о возможности применения ядерной энергии в пассажирском транспорте и о технико-экономической оправданности значительного расширения колеи железнодорожного пути.

Собственно, ничто не мешает использовать энергию распада атомного ядра в транспортной индустрии, и более того, она активно используется. Примерно 75% электроэнергии во Франции вырабатывается на АЭС, так что знаменитые высокоскоростные поезда TGV, питающиеся электричеством из контактной сети, можно в каком-то смысле считать «атомными поездами». Однако совсем другое дело это перевозка электростанции с место на место. Единственный довод за — это возможность долговременной эксплуатации транспортного средства без дозаправки там, где нет топлива и подходящей инфраструктуры. Для ледоколов, совершающих длинные вояжи в арктических водах, или подводных лодок, находящихся на боевом дежурстве в другом полушарии, долговременная энергетическая автономность крайне важна.

Ядерный реактор локомотива пришлось бы изолировать толстым слоем свинца или бетона, причем со всех сторон. Ограничиться стенкой между реактором и кабиной машинистов нельзя — ведь в таком случае убийственное излучение будет поражать все, что находится по сторонам от колеи, под мостами и на проходящих над путями эстакадах. Общий вес такой биологической защиты составил бы сотни тонн, к тому же она занимала бы значительный объем. Если же учесть, что ядерные реакторы, создававшиеся в 1950-х, сами по себе отличались большими габаритами, то размеры и вес атомного локомотива оказались бы просто титаническими.

Возможно, именно по этой причине проектировщики сразу стали задумываться о том, что стандартную колею придется заменить сверхшироким путем. Очевидно, что для атомного мегапоезда пришлось бы не просто прокладывать более широкую колею, но заново просчитывать и создавать всю инфраструктуру, а это ставит под вопрос экономическую выгодность проекта.

---