I{OT
20.02.2011, 18:40
http://img12.nnm.ru/7/b/9/7/f/a018c4d92d8cfbeb01b8113c540.jpg
Госмонополия "Российские железные дороги" и госкорпорация "Росатом" намерены в конце июля 2011 года представить макет поезда с атомной силовой установкой. Об этом, как передает "Интерфакс", заявил вице-президент РЖД Валентин Гапанович.
По словам топ-менеджера, поезд на атомной силовой установке состоит из 11 вагонов и представляет собой научно-выставочный комплекс. "Я посмотрел насыщение этого вагона - мне понравилось", - отметил Гапанович.
Сколько будет стоить строительство поезда, пока неизвестно. Также ничего не сообщается и о безопасности такого рода транспорта.
Об использовании атомной энергии в транспортной промышленности много писалось в середине XX века. Так, журнал "Популярная механика" приводил (http://www.popmech.ru/article/4168-podkinte-atoma-v-topku-33/) следующую цитату из газеты "Гудок" от 1958 года: "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".
Сейчас это кажется странным, но всего лишь какое-то десятилетие спустя после бомбардировки Хиросимы, показавшей все «прелести» радиации, мир буквально влюбился в атомную энергию. Конструкторы СССР и США увлеченно придумывали, на какой бы еще транспорт поставить ядерный реактор. Кроме атомных подводных лодок и ледоколов, которые существуют и по сей день, проектировались атомные самолеты, автомобили и даже дирижабли. А еще инженеры середины ХХ столетия всерьез мечтали о гигантских поездах, которые на тысячи и тысячи километров потянет вдаль тепловоз с атомным сердцем.
http://www.popmech.ru/images/upload/article/12017_1234964429_full.jpg
http://www.popmech.ru/images/upload/article/12863_1234964430_full.jpg
Монстр на рельсах
Односекционный локомотив, в котором и реактор, и генератор, и электромоторы расположены внутри единого кузова
В тундру по широкой колее
Если говорить о реальности, то в отличие от программы создания ядерных бомбардировщиков – а СССР даже испытывал в воздухе специально сконструированный реактор, – 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».
Но огуречные грядки за полярным кругом, разумеется, не были пределом мечтаний для тех, кто верил в светлое будущее железнодорожного атома. 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. Картинка, представленная на первом развороте нашей статьи, представляет собой выполненный современным художником собирательный визуальный образ такого проекта.
АЭС на колесах
Иногда приходится слышать о проектах «атомных паровозов», но конечно же никто не собирался вращать колеса локомотива силой пара. В качестве привода для колес планировалось использовать электродвигатели, которые в свою очередь запитывались 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.
На рисунке внизу показана схема односекционного локомотива, в котором и реактор, и генератор, и электромоторы находятся внутри единого кузова, только реактор с теплообменником прикрыты перегородкой биозащиты. Есть сведения о том, что рассматривался и трехсекционный вариант, в котором для реактора была выделена специальная, изолированная биозащитой секция, соединенная с двумя другими сцепкой.
Обращает на себя внимание количество осей локомотива: проектировщики предвидели, что его огромный вес заставит более равномерно распределять нагрузку на пути.
Идея поезда с ядерным реактором проста, и для ее реализации нет никаких препятствий фундаментального характера. Но почему же тогда мы до сих пор не ездим в вагонах-дворцах и 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.
Бетон и свинец
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». Но можно или нужно ли возить всю электростанцию с собой? 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. Не помешала бы она и стратегическим бомбардировщикам или противолодочным самолетам, которые могли бы сутками кружить над океаном вдали от аэродрома базирования. Однако от атомных самолетов пришлось отказаться, причем примерно по тем же причинам, которые помешали реализоваться проектам локомотивов с ядерными реакторами. И главная причина – биологическая защита.
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. Но достаточно ли для решения этой задачи просто раздвинуть рельсы?
Зачем развинчивать рельсы
Как рассказал нам советник директора ОАО «Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта» Виктор Михайлович Богданов, в прошлом действительно обсуждался весьма экзотический проект устройства в СССР сверхшироких железнодорожных магистралей. Авторы идеи предлагали на двухпутных железных дорогах снимать по два внутренних рельса. Оставшиеся внешние рельсы образовали бы собой колею шириной около шести метров! «Изначально в нашей стране железные дороги проектировались с наибольшими габаритными возможностями. Если в Западной Европе максимально допустимая нагрузка на метр пути равна 6 т, в США на большей части магистралей – 8,5–9 т, то в России это значение может достигать 12 т, – объясняет Виктор Михайлович. – Под вагоны увеличенных габаритов спроектированы и путевые сооружения (мосты, тоннели, инфраструктура контактной сети). Существует даже определенный запас для негабаритных грузов. Но все это, разумеется, не рассчитано на гигантские вагоны и локомотивы, которые могли бы ездить по шестиметровой колее. Достаточно оценить возможный объем и вес такого вагона, и станет понятно, что при полной загрузке (даже при наличии восьми осей) нагрузка на метр пути составит десятки тонн. И это при том, что свойства пути, насыпей, мостов останутся прежними». Очевидно, что для атомного мегапоезда пришлось бы не просто прокладывать более широкую колею, но заново просчитывать и создавать всю инфраструктуру. В итоге по техническим и экономическим соображениям идея создания одной широкой колеи из двух стандартных была отклонена. Гораздо дальше в области разработки сверхширококолейной (3000 мм) дороги зашли в нацистской Германии (об этом наш журнал подробно рассказывал в мартовском номере), но и там дело не пошло дальше проектной документации, а после краха гитлеровского режима к этой идее больше не возвращались, сочтя ее проявлением экономически необоснованной гигантомании.
Новости с юга
Если Хиросима не помешала вспыхнувшей полвека назад любви ко всему ядерному (кроме бомб, разумеется), то чернобыльская катастрофа, напротив, вызвала в мире волну радиофобии и неприятия «мирного атома». Многих пугает сама мысль о том, что где-то рядом с человеческими жилищами будет носиться по рельсам атомный реактор. Что, если случится катастрофа и локомотив разрушится? Что, если этой катастрофе «помогут» террористы, которые наверняка не упустят возможности разобрать путь перед мчащимся поездом?
Но как бы ни был велик страх перед радиацией, человечество все больше и больше волнуют перспективы глобального энергетического кризиса, связанного с дефицитом ископаемого топлива, а также проблемы окружающей среды, которые усугубляются загрязнением атмосферы в результате сжигания углеводородов. Поэтому нельзя исключить, что прогресс в области ядерных технологий (в первую очередь в вопросах обеспечения их большей безопасности) станет в недалеком будущем причиной возрождения интереса к атомному транспорту.
В последнее время в разных странах мира ведутся разработки новых типов ядерных реакторов – компактных и более безопасных, чем ныне существующие. Несколько лет назад южноафриканская государственная компания Escom объявляла о намерении построить так называемый модульный реактор с шариковой засыпкой (PBMR). В нем не будет привычных стержней с ТВЭЛ. В качестве топливных элементов в реакторе предполагается использовать шарики, состоящие из графита, включающего в себя микроскопические вкрапления оксида урана в капсулах из карбида кремния. Через шарики продувается инертный газ (лучше всего подходит гелий), который отводит тепло, возникающее в ходе реакции. PMBR относится к типу высокотемпературных реакторов, и разогретый газ обладает достаточной энергией, чтобы непосредственно приводить в движение турбину низкого давления или передавать тепло другому теплоносителю через теплообменник. Это значительно повышает КПД всей системы.
Но главное в таком реакторе – высокая пассивная безопасность. Никакого перегрева со взрывом по сценарию чернобыльской аварии в нем не может быть в принципе, так как в конструкцию встроена система естественной обратной связи. Даже если поступление охлаждающего газа прекратится и температура начнет расти, то при достижении определенного ее значения реакция остановится сама собой.
Другой проект компактного, безопасного и не слишком дорогого ядерного реактора предложен учеными Федерального университета Рио-Гранде-ду-Сул (Бразилия). Имея в основе технологию кипящего ядерного реактора, устройство также использует топливо в виде шариков с вкраплениями оксида урана – правда, в качестве охладителя выступает вода.
Если оба эти и многие другие подобные проекты будут доведены до заявленных параметров, можно будет подумать и об использовании менее габаритных и более безопасных ядерных устройств в транспорте. Кто знает, возможно, именно в южной африке или в Бразилии – стране с большими расстояниями и давним интересом к альтернативным источникам энергии – идея атомных поездов обретет второе дыхание.
Ноябрь 2008 | Автор: Олег Макаров
Идеей использования атомной промышленности в бытовых целях интересовались и американцы. Так, корпорация Ford в 1958 году создала концепт-кар Ford Nucleon, но ни одной рабочей модели так и не было создано. Кроме того, в середине 1950-х годов в местной прессе писали, что, возможно, скоро в США создадут атомный пылесос. Этот проект также не был реализован.
Сайты по теме
- РЖД (http://rzd.ru/)
- "Росатом" (http://www.rosatom.ru/)
источник (http://lenta.ru/news/2011/02/18/poezd1/)
Какой реактор будет использоваться в поезде не сообщается. Возможно модификация ГРЭМ.
Заместитель директора-генерального конструктора по стратегическому развитию ОАО "НИКИЭТ" Владимир ЕМЕЛЬЯНОВ о перспективах развития системы атомных станций малой мощности в регионах, не имеющих централизованного электроснабжения".
Владимир Степанович, на конференции "АСММ-Регионам-2010" Вы и Ваши коллеги представили доклад "Транспортабельная установка малой мощности ГРЭМ". Поясните, пожалуйста, что это за проект.
Это наземная транспортабельная атомная установка для выработки электроэнергии и тепла. Проект ГРЭМ основан на технологиях, созданных в нашем институте для установок космического базирования. Если хотите, то ГРЭМ — это попытка использовать космические технологии для наземных гражданских целей.
У нас есть ряд прототипов, в частности, реакторы ИВГ.1, РА, ИГР в Семипалатинске (НЯЦ РК). Добавлю к этому опыт наших партнёров — ФГУП "НИИ НПО "Луч" в России и Государственное научное учреждение "Объединенный институт энергетических и ядерных исследований — Сосны" Национальной академии наук Беларуси. Наши коллеги очень заинтересованы в работе, и мы поддерживаем с ними нормальные деловые связи.
ГРЭМ — это газоохлаждаемый реактор?
ГРЭМ — это транспортабельная ядерная энергоустановка на основе высокотемпературного газоохлаждаемого реактора. Теплоноситель — смесь гелия и ксенона. В России и США имеется определенный задел по экспериментальной отработке замкнутой газотурбинной установки с циклом Брайтона на основе газовой турбины малой мощности.
Какова мощность ГРЭМ?
Один мегаватт. Добавлю, что мощность ограничивается возможностями размещения радиационной и биологической защиты на транспортных средствах. То есть ограничения не реакторные, а инфраструктурные.
Один мегаватт электрический?
Да, один МВт электрический при к.п.д. примерно 40%. Кроме того, необходимо отметить, что помимо выработки электрической мощности установка ГРЭМ предназначена также для выработки тепловой энергии.
Мощность теплофикации составляет порядка 1,2 Гкал/час. Таким образом, коэффициент использования тепловой мощности составляет — 0,96-0,98.
Пожалуйста, чуть-чуть поподробнее, на что будет похожа установка ГРЭМ? Начнём с определения "транспортабельный". Как это будет выглядеть на практике?
На сегодняшний день, компоновка такова. На первом тягаче располагается вся реакторная установка совместно с контуром преобразования энергии.
Отдельный вопрос — защита. Оптимальная схема расположения радиационной защиты будет разработана на дальнейших стадиях НИОКР. Прорабатывается вопрос о расположении дополнительных блоков защиты на отдельных тягачах, на которых, кроме того, может быть размещено и дополнительное оборудование: кабели, трубы, теплофикационное и другое вспомогательное оборудование для подачи электроэнергии и тепла потребителям. Таким образом, количество тягачей будет определено на последующих стадиях разработки.
Следует подчеркнуть, что вопрос о создании транспортабельных ЯЭУ малой мощности как установок инновационного класса, относится к отдельному разделу юридических и институциональных вопросов МАГАТЭ.
Сколько весит ГРЭМ?
По предварительной оценке, от 45 до 55 тонн.
Насколько реально протащить такую тяжёлую технику по нашим зимним дорогам?
Могу повторить слова, сказанные нам на заводе МАЗ. У тягача "Ураган" с полной загрузкой платформы давление на грунт такое же, как у автомобиля "Жигули". А что такое "Ураган"? Это машина, которая "таскает" наши "Тополя".
Теперь о теплоносителе. Признаёмся честно, что от слов "гелиевый теплоноситель" нам становится не по себе. Он же текучий!
Прежде всего, не гелий, а гелий-ксеноновая смесь. Это классическая смесь инертных газов, используемая для космических ЯЭУ, для которых обеспечение минимальных массогабаритных характеристик является приоритетной задачей. Дело в том, что гелий обеспечивает максимальный теплосъём с твэлов газоохлаждаемого реактора, а ксенон, как тяжёлый инертный газ, позволяет использовать одноступенчатую турбину минимальных габаритов.
Для отработки теплообменного оборудования с газовым теплоносителем в ОКБМ есть большой гелиевый стенд, и он не вызывает никаких серьёзных проблем при эксплуатации.
Общий вопрос для всех проектов АСММ. Что случится с ГРЭМ в случае возникновения аварийной ситуации?
Он заглохнет.
То есть, проведение ремонтно-восстановительных работ на месте…
…не предусматривается.
Другая общая тема — физзащита. Не секрет, что требования по физической защите плохо сказываются на экономике малой энергетики. Говорят, что первую плавучую АЭС будут охранять 250 вооружённых людей. Что Вы можете сказать по физзащите ГРЭМ?
Могу сказать, что вопрос технического обеспечения режима нераспространения решается двумя моментами — видом топлива, в частности, его обогащением, и самой конструкцией аппарата.
С моей точки зрения, ГРЭМ не представляет никакого интереса ни для террористов, ни для желающих похитить ядерные материалы. ГРЭМ относится к разряду "ядерных батареек", которые с точки зрения нераспространения, по представлению МАГАТЭ, представляют собой самый безопасный класс ядерных ЯЭУ.
Извините, а как бригада повезёт установку обратно на завод по окончанию срока эксплуатации в заданной точке?
Это другая тема, и соответствующее оборудование должно быть для этого создано.
Я повторюсь. ГРЭМ — разработка новая, на стадии концептуального проекта. Поэтому на некоторые из ваших логичных вопросов пока я дать ответа не могу. Это концептуальная разработка, пусть и далеко продвинутая, но не надо думать, что проект ГРЭМ может быть завтра отправлен на завод для изготовления первого образца.
ГРЭМ родился из космического направления. Начавшиеся работы в рамках президентской программы по созданию космического реактора мегаваттного класса продвигают и подтверждают практическую реализуемость наших технологий и вселяют надежду, что малые реакторы ГРЭМ появятся и на Земле.
То есть, можно считать, что ГРЭМ станет результатом внедрения достижений космической отрасли в земное народное хозяйство?
Да, можно так считать.
Второе, что хотелось бы особенно отметить — большая заинтересованность, которая возникла к этой установке у белорусских специалистов. На мой взгляд, вполне возможно организовать создание проекта и опытного образца ГРЭМ в рамках союзного государства. Это стало бы реальным примером кооперации российских и белорусских атомщиков и придало бы проекту не только техническое, но и политическое звучание.
Осенью 2010 года в Минске прошло совещание структур союзного государства по атомной энергетике. Говорилось ли там об этом проекте?
С удовольствием докладываю, что в середине ноября в Москве прошёл V форум союзного государства, на котором был представлен доклад о проекте ГРЭМ.
Спасибо, Владимир Степанович, за интервью для электронного издания AtomInfo.Ru и удачи Вам в Вашей работе
Новое - это хорошо забытое старое (с)
Авиационные атомные силовые установки: история развития идеи и конструкции:
Часть 1. Работы в США — http://vfk1.narod.ru/JACU.htm
Часть 2. Работы в СССР — http://vfk1.narod.ru/JACU2.htm
И все же, атомный поезд - (1 апреля вроде бы еще далеко) - это не из той же серии что и Глонасс, нанотехнологии и возрождение отечественного автопрома?
Госмонополия "Российские железные дороги" и госкорпорация "Росатом" намерены в конце июля 2011 года представить макет поезда с атомной силовой установкой. Об этом, как передает "Интерфакс", заявил вице-президент РЖД Валентин Гапанович.
По словам топ-менеджера, поезд на атомной силовой установке состоит из 11 вагонов и представляет собой научно-выставочный комплекс. "Я посмотрел насыщение этого вагона - мне понравилось", - отметил Гапанович.
Сколько будет стоить строительство поезда, пока неизвестно. Также ничего не сообщается и о безопасности такого рода транспорта.
Об использовании атомной энергии в транспортной промышленности много писалось в середине XX века. Так, журнал "Популярная механика" приводил (http://www.popmech.ru/article/4168-podkinte-atoma-v-topku-33/) следующую цитату из газеты "Гудок" от 1958 года: "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".
Сейчас это кажется странным, но всего лишь какое-то десятилетие спустя после бомбардировки Хиросимы, показавшей все «прелести» радиации, мир буквально влюбился в атомную энергию. Конструкторы СССР и США увлеченно придумывали, на какой бы еще транспорт поставить ядерный реактор. Кроме атомных подводных лодок и ледоколов, которые существуют и по сей день, проектировались атомные самолеты, автомобили и даже дирижабли. А еще инженеры середины ХХ столетия всерьез мечтали о гигантских поездах, которые на тысячи и тысячи километров потянет вдаль тепловоз с атомным сердцем.
http://www.popmech.ru/images/upload/article/12017_1234964429_full.jpg
http://www.popmech.ru/images/upload/article/12863_1234964430_full.jpg
Монстр на рельсах
Односекционный локомотив, в котором и реактор, и генератор, и электромоторы расположены внутри единого кузова
В тундру по широкой колее
Если говорить о реальности, то в отличие от программы создания ядерных бомбардировщиков – а СССР даже испытывал в воздухе специально сконструированный реактор, – 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».
Но огуречные грядки за полярным кругом, разумеется, не были пределом мечтаний для тех, кто верил в светлое будущее железнодорожного атома. 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. Картинка, представленная на первом развороте нашей статьи, представляет собой выполненный современным художником собирательный визуальный образ такого проекта.
АЭС на колесах
Иногда приходится слышать о проектах «атомных паровозов», но конечно же никто не собирался вращать колеса локомотива силой пара. В качестве привода для колес планировалось использовать электродвигатели, которые в свою очередь запитывались 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.
На рисунке внизу показана схема односекционного локомотива, в котором и реактор, и генератор, и электромоторы находятся внутри единого кузова, только реактор с теплообменником прикрыты перегородкой биозащиты. Есть сведения о том, что рассматривался и трехсекционный вариант, в котором для реактора была выделена специальная, изолированная биозащитой секция, соединенная с двумя другими сцепкой.
Обращает на себя внимание количество осей локомотива: проектировщики предвидели, что его огромный вес заставит более равномерно распределять нагрузку на пути.
Идея поезда с ядерным реактором проста, и для ее реализации нет никаких препятствий фундаментального характера. Но почему же тогда мы до сих пор не ездим в вагонах-дворцах и 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.
Бетон и свинец
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». Но можно или нужно ли возить всю электростанцию с собой? 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. Не помешала бы она и стратегическим бомбардировщикам или противолодочным самолетам, которые могли бы сутками кружить над океаном вдали от аэродрома базирования. Однако от атомных самолетов пришлось отказаться, причем примерно по тем же причинам, которые помешали реализоваться проектам локомотивов с ядерными реакторами. И главная причина – биологическая защита.
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. Но достаточно ли для решения этой задачи просто раздвинуть рельсы?
Зачем развинчивать рельсы
Как рассказал нам советник директора ОАО «Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта» Виктор Михайлович Богданов, в прошлом действительно обсуждался весьма экзотический проект устройства в СССР сверхшироких железнодорожных магистралей. Авторы идеи предлагали на двухпутных железных дорогах снимать по два внутренних рельса. Оставшиеся внешние рельсы образовали бы собой колею шириной около шести метров! «Изначально в нашей стране железные дороги проектировались с наибольшими габаритными возможностями. Если в Западной Европе максимально допустимая нагрузка на метр пути равна 6 т, в США на большей части магистралей – 8,5–9 т, то в России это значение может достигать 12 т, – объясняет Виктор Михайлович. – Под вагоны увеличенных габаритов спроектированы и путевые сооружения (мосты, тоннели, инфраструктура контактной сети). Существует даже определенный запас для негабаритных грузов. Но все это, разумеется, не рассчитано на гигантские вагоны и локомотивы, которые могли бы ездить по шестиметровой колее. Достаточно оценить возможный объем и вес такого вагона, и станет понятно, что при полной загрузке (даже при наличии восьми осей) нагрузка на метр пути составит десятки тонн. И это при том, что свойства пути, насыпей, мостов останутся прежними». Очевидно, что для атомного мегапоезда пришлось бы не просто прокладывать более широкую колею, но заново просчитывать и создавать всю инфраструктуру. В итоге по техническим и экономическим соображениям идея создания одной широкой колеи из двух стандартных была отклонена. Гораздо дальше в области разработки сверхширококолейной (3000 мм) дороги зашли в нацистской Германии (об этом наш журнал подробно рассказывал в мартовском номере), но и там дело не пошло дальше проектной документации, а после краха гитлеровского режима к этой идее больше не возвращались, сочтя ее проявлением экономически необоснованной гигантомании.
Новости с юга
Если Хиросима не помешала вспыхнувшей полвека назад любви ко всему ядерному (кроме бомб, разумеется), то чернобыльская катастрофа, напротив, вызвала в мире волну радиофобии и неприятия «мирного атома». Многих пугает сама мысль о том, что где-то рядом с человеческими жилищами будет носиться по рельсам атомный реактор. Что, если случится катастрофа и локомотив разрушится? Что, если этой катастрофе «помогут» террористы, которые наверняка не упустят возможности разобрать путь перед мчащимся поездом?
Но как бы ни был велик страх перед радиацией, человечество все больше и больше волнуют перспективы глобального энергетического кризиса, связанного с дефицитом ископаемого топлива, а также проблемы окружающей среды, которые усугубляются загрязнением атмосферы в результате сжигания углеводородов. Поэтому нельзя исключить, что прогресс в области ядерных технологий (в первую очередь в вопросах обеспечения их большей безопасности) станет в недалеком будущем причиной возрождения интереса к атомному транспорту.
В последнее время в разных странах мира ведутся разработки новых типов ядерных реакторов – компактных и более безопасных, чем ныне существующие. Несколько лет назад южноафриканская государственная компания Escom объявляла о намерении построить так называемый модульный реактор с шариковой засыпкой (PBMR). В нем не будет привычных стержней с ТВЭЛ. В качестве топливных элементов в реакторе предполагается использовать шарики, состоящие из графита, включающего в себя микроскопические вкрапления оксида урана в капсулах из карбида кремния. Через шарики продувается инертный газ (лучше всего подходит гелий), который отводит тепло, возникающее в ходе реакции. PMBR относится к типу высокотемпературных реакторов, и разогретый газ обладает достаточной энергией, чтобы непосредственно приводить в движение турбину низкого давления или передавать тепло другому теплоносителю через теплообменник. Это значительно повышает КПД всей системы.
Но главное в таком реакторе – высокая пассивная безопасность. Никакого перегрева со взрывом по сценарию чернобыльской аварии в нем не может быть в принципе, так как в конструкцию встроена система естественной обратной связи. Даже если поступление охлаждающего газа прекратится и температура начнет расти, то при достижении определенного ее значения реакция остановится сама собой.
Другой проект компактного, безопасного и не слишком дорогого ядерного реактора предложен учеными Федерального университета Рио-Гранде-ду-Сул (Бразилия). Имея в основе технологию кипящего ядерного реактора, устройство также использует топливо в виде шариков с вкраплениями оксида урана – правда, в качестве охладителя выступает вода.
Если оба эти и многие другие подобные проекты будут доведены до заявленных параметров, можно будет подумать и об использовании менее габаритных и более безопасных ядерных устройств в транспорте. Кто знает, возможно, именно в южной африке или в Бразилии – стране с большими расстояниями и давним интересом к альтернативным источникам энергии – идея атомных поездов обретет второе дыхание.
Ноябрь 2008 | Автор: Олег Макаров
Идеей использования атомной промышленности в бытовых целях интересовались и американцы. Так, корпорация Ford в 1958 году создала концепт-кар Ford Nucleon, но ни одной рабочей модели так и не было создано. Кроме того, в середине 1950-х годов в местной прессе писали, что, возможно, скоро в США создадут атомный пылесос. Этот проект также не был реализован.
Сайты по теме
- РЖД (http://rzd.ru/)
- "Росатом" (http://www.rosatom.ru/)
источник (http://lenta.ru/news/2011/02/18/poezd1/)
Какой реактор будет использоваться в поезде не сообщается. Возможно модификация ГРЭМ.
Заместитель директора-генерального конструктора по стратегическому развитию ОАО "НИКИЭТ" Владимир ЕМЕЛЬЯНОВ о перспективах развития системы атомных станций малой мощности в регионах, не имеющих централизованного электроснабжения".
Владимир Степанович, на конференции "АСММ-Регионам-2010" Вы и Ваши коллеги представили доклад "Транспортабельная установка малой мощности ГРЭМ". Поясните, пожалуйста, что это за проект.
Это наземная транспортабельная атомная установка для выработки электроэнергии и тепла. Проект ГРЭМ основан на технологиях, созданных в нашем институте для установок космического базирования. Если хотите, то ГРЭМ — это попытка использовать космические технологии для наземных гражданских целей.
У нас есть ряд прототипов, в частности, реакторы ИВГ.1, РА, ИГР в Семипалатинске (НЯЦ РК). Добавлю к этому опыт наших партнёров — ФГУП "НИИ НПО "Луч" в России и Государственное научное учреждение "Объединенный институт энергетических и ядерных исследований — Сосны" Национальной академии наук Беларуси. Наши коллеги очень заинтересованы в работе, и мы поддерживаем с ними нормальные деловые связи.
ГРЭМ — это газоохлаждаемый реактор?
ГРЭМ — это транспортабельная ядерная энергоустановка на основе высокотемпературного газоохлаждаемого реактора. Теплоноситель — смесь гелия и ксенона. В России и США имеется определенный задел по экспериментальной отработке замкнутой газотурбинной установки с циклом Брайтона на основе газовой турбины малой мощности.
Какова мощность ГРЭМ?
Один мегаватт. Добавлю, что мощность ограничивается возможностями размещения радиационной и биологической защиты на транспортных средствах. То есть ограничения не реакторные, а инфраструктурные.
Один мегаватт электрический?
Да, один МВт электрический при к.п.д. примерно 40%. Кроме того, необходимо отметить, что помимо выработки электрической мощности установка ГРЭМ предназначена также для выработки тепловой энергии.
Мощность теплофикации составляет порядка 1,2 Гкал/час. Таким образом, коэффициент использования тепловой мощности составляет — 0,96-0,98.
Пожалуйста, чуть-чуть поподробнее, на что будет похожа установка ГРЭМ? Начнём с определения "транспортабельный". Как это будет выглядеть на практике?
На сегодняшний день, компоновка такова. На первом тягаче располагается вся реакторная установка совместно с контуром преобразования энергии.
Отдельный вопрос — защита. Оптимальная схема расположения радиационной защиты будет разработана на дальнейших стадиях НИОКР. Прорабатывается вопрос о расположении дополнительных блоков защиты на отдельных тягачах, на которых, кроме того, может быть размещено и дополнительное оборудование: кабели, трубы, теплофикационное и другое вспомогательное оборудование для подачи электроэнергии и тепла потребителям. Таким образом, количество тягачей будет определено на последующих стадиях разработки.
Следует подчеркнуть, что вопрос о создании транспортабельных ЯЭУ малой мощности как установок инновационного класса, относится к отдельному разделу юридических и институциональных вопросов МАГАТЭ.
Сколько весит ГРЭМ?
По предварительной оценке, от 45 до 55 тонн.
Насколько реально протащить такую тяжёлую технику по нашим зимним дорогам?
Могу повторить слова, сказанные нам на заводе МАЗ. У тягача "Ураган" с полной загрузкой платформы давление на грунт такое же, как у автомобиля "Жигули". А что такое "Ураган"? Это машина, которая "таскает" наши "Тополя".
Теперь о теплоносителе. Признаёмся честно, что от слов "гелиевый теплоноситель" нам становится не по себе. Он же текучий!
Прежде всего, не гелий, а гелий-ксеноновая смесь. Это классическая смесь инертных газов, используемая для космических ЯЭУ, для которых обеспечение минимальных массогабаритных характеристик является приоритетной задачей. Дело в том, что гелий обеспечивает максимальный теплосъём с твэлов газоохлаждаемого реактора, а ксенон, как тяжёлый инертный газ, позволяет использовать одноступенчатую турбину минимальных габаритов.
Для отработки теплообменного оборудования с газовым теплоносителем в ОКБМ есть большой гелиевый стенд, и он не вызывает никаких серьёзных проблем при эксплуатации.
Общий вопрос для всех проектов АСММ. Что случится с ГРЭМ в случае возникновения аварийной ситуации?
Он заглохнет.
То есть, проведение ремонтно-восстановительных работ на месте…
…не предусматривается.
Другая общая тема — физзащита. Не секрет, что требования по физической защите плохо сказываются на экономике малой энергетики. Говорят, что первую плавучую АЭС будут охранять 250 вооружённых людей. Что Вы можете сказать по физзащите ГРЭМ?
Могу сказать, что вопрос технического обеспечения режима нераспространения решается двумя моментами — видом топлива, в частности, его обогащением, и самой конструкцией аппарата.
С моей точки зрения, ГРЭМ не представляет никакого интереса ни для террористов, ни для желающих похитить ядерные материалы. ГРЭМ относится к разряду "ядерных батареек", которые с точки зрения нераспространения, по представлению МАГАТЭ, представляют собой самый безопасный класс ядерных ЯЭУ.
Извините, а как бригада повезёт установку обратно на завод по окончанию срока эксплуатации в заданной точке?
Это другая тема, и соответствующее оборудование должно быть для этого создано.
Я повторюсь. ГРЭМ — разработка новая, на стадии концептуального проекта. Поэтому на некоторые из ваших логичных вопросов пока я дать ответа не могу. Это концептуальная разработка, пусть и далеко продвинутая, но не надо думать, что проект ГРЭМ может быть завтра отправлен на завод для изготовления первого образца.
ГРЭМ родился из космического направления. Начавшиеся работы в рамках президентской программы по созданию космического реактора мегаваттного класса продвигают и подтверждают практическую реализуемость наших технологий и вселяют надежду, что малые реакторы ГРЭМ появятся и на Земле.
То есть, можно считать, что ГРЭМ станет результатом внедрения достижений космической отрасли в земное народное хозяйство?
Да, можно так считать.
Второе, что хотелось бы особенно отметить — большая заинтересованность, которая возникла к этой установке у белорусских специалистов. На мой взгляд, вполне возможно организовать создание проекта и опытного образца ГРЭМ в рамках союзного государства. Это стало бы реальным примером кооперации российских и белорусских атомщиков и придало бы проекту не только техническое, но и политическое звучание.
Осенью 2010 года в Минске прошло совещание структур союзного государства по атомной энергетике. Говорилось ли там об этом проекте?
С удовольствием докладываю, что в середине ноября в Москве прошёл V форум союзного государства, на котором был представлен доклад о проекте ГРЭМ.
Спасибо, Владимир Степанович, за интервью для электронного издания AtomInfo.Ru и удачи Вам в Вашей работе
Новое - это хорошо забытое старое (с)
Авиационные атомные силовые установки: история развития идеи и конструкции:
Часть 1. Работы в США — http://vfk1.narod.ru/JACU.htm
Часть 2. Работы в СССР — http://vfk1.narod.ru/JACU2.htm
И все же, атомный поезд - (1 апреля вроде бы еще далеко) - это не из той же серии что и Глонасс, нанотехнологии и возрождение отечественного автопрома?