Jetzt scheint es seltsam, aber nur ein Jahrzehnt nach der Bombardierung von Hiroshima, die alle "Reize" der Strahlung zeigte, verliebte sich die Welt buchstäblich in Atomenergie. Die Designer der UdSSR und der Vereinigten Staaten entwickelten begeistert die anderen Transportmittel, um den Kernreaktor in Betrieb zu nehmen. Neben Atom-U-Booten und Eisbrechern, die bis heute existieren, wurden Atomflugzeuge, Autos und sogar Luftschiffe entworfen. Und die Ingenieure der Mitte des 20. Jahrhunderts träumten ernsthaft von riesigen Zügen, die von einer Diesellokomotive mit atomarem Herzen über Tausende und Abertausende von Kilometern in die Ferne gezogen würden.
Zur Tundra auf breitem Weg
Wenn wir über die Realität sprechen, dann ging die Geschichte der Entwicklung von nuklearen Mega-Zügen im Gegensatz zum Programm zur Herstellung von Atombombern - und der UdSSR testete sogar einen speziell entwickelten Reaktor in der Luft - nicht so weit. Es wurden weder experimentelle Modelle von Lokomotiven noch dem Plan entsprechende Gleise gebaut. Alles blieb auf der Ebene der Entwurfsentwürfe stehen. Gleichzeitig wurde im Gegensatz zu den tief geheimen Arbeiten zur Schaffung des gleichen atomgetriebenen Flugzeugs die Idee von Diesellokomotiven mit Reaktoren in Zeitungen, Büchern und populärwissenschaftlichen Magazinen beworben. Die Zeitung Gudok, die Veröffentlichung des Eisenbahnministeriums der UdSSR, schrieb 1956: „Unter den Bedingungen des Nordens, des Fernen Ostens und der Wüsten Zentralasiens ist es nicht immer ratsam, neu gebaute Eisenbahnlinien zu elektrifizieren. Unter diesen Bedingungen ist es besser, Kernlokomotiven zu verwenden. Das könnte autonom arbeiten, ohne große Mengen an Kraftstoff oder anderen Materialien zu liefern … Natürlich ist eine Kernlokomotive viel schwerer als eine Dampflokomotive oder Diesellokomotive mit derselben Leistung. Wenn eine solche Lokomotive jedoch auf eine abgelegene Autobahn, beispielsweise in die Arktis, geschickt wird, wird sie dort während der gesamten Wintersaison ohne zusätzliche Versorgung zeitweise eingesetzt. Es ist sehr einfach, daraus ein mobiles Kraftwerk zu machen. Darüber hinaus können Bäder, Wäschereien und Gewächshäuser mit Energie versorgt werden, um Gemüse anzubauen. "dann wird er dort während der gesamten Wintersaison zeitweise ohne zusätzliche Versorgung arbeiten. Es ist sehr einfach, daraus ein mobiles Kraftwerk zu machen. Darüber hinaus können Bäder, Wäschereien und Gewächshäuser mit Energie versorgt werden, um Gemüse anzubauen. "dann wird er dort während der gesamten Wintersaison zeitweise ohne zusätzliche Versorgung arbeiten. Es ist sehr einfach, daraus ein mobiles Kraftwerk zu machen. Darüber hinaus können Bäder, Wäschereien und Gewächshäuser mit Energie versorgt werden, um Gemüse anzubauen."
Aber Gurkenbetten am Polarkreis waren natürlich nicht der ultimative Traum für diejenigen, die an die glänzende Zukunft des Eisenbahnatoms glaubten. Die Idee der Mega-Züge sah viel ehrgeiziger und anspruchsvoller aus. Sie sollten aus einer mächtigen Atomlokomotive und riesigen Wagen bestehen, die auf einer extrem breiten Spur stehen, die 2,5 bis 3 Mal breiter sein würde als der in unserem Land angenommene Standard - 1520 mm. Gleichzeitig könnte die Ladekapazität von Güterwagen dieser Klasse mit der eines Flussfrachtschiffs vergleichbar sein, und doppelstöckige Personenkraftwagen würden Reisenden beispiellosen Platz und Komfort bieten. Das Bild, das auf der ersten Strecke unseres Artikels präsentiert wird, ist ein kollektives visuelles Bild eines solchen Projekts eines zeitgenössischen Künstlers.
KKW auf Rädern
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Manchmal hören wir von Projekten von "Atomdampflokomotiven", aber natürlich wollte niemand die Räder einer Lokomotive mit Dampfkraft drehen. Es war geplant, Elektromotoren als Antrieb für die Räder zu verwenden, die wiederum von einem Kernkraftwerk in der Lokomotive angetrieben werden, das nach dem klassischen Schema gebaut wurde. Infolge einer Kernreaktion wird Wärme erzeugt, die auf das Kühlmittel übertragen wird und Wärme an das Wasser im Dampferzeuger abgibt. Der entstehende Dampf strömt durch Rohre zur Turbine, und die Turbine treibt wiederum die Welle des elektrischen Generators in Rotation an.
Die folgende Abbildung zeigt ein Diagramm einer einteiligen Lokomotive, bei der sich sowohl der Reaktor als auch der Generator und die Elektromotoren in einem einzigen Körper befinden. Nur der Reaktor mit einem Wärmetauscher ist mit einer Bioprotektionsabtrennung abgedeckt. Es gibt Informationen, dass auch eine dreiteilige Option in Betracht gezogen wurde, bei der ein spezieller Abschnitt, der durch Bioprotektion isoliert und mit zwei anderen Kopplern verbunden war, für den Reaktor zugewiesen wurde.
Bemerkenswert ist die Anzahl der Lokachsen: Die Konstrukteure sahen voraus, dass das enorme Gewicht dazu führen würde, dass die Last gleichmäßiger auf der Strecke verteilt wird. Die Idee eines Zuges mit einem Kernreaktor ist einfach und es gibt keine grundlegenden Hindernisse für seine Umsetzung. Aber warum fahren wir dann immer noch nicht in Palastautos und erobern die arktischen Weiten mit Atomlokomotiven?
Es ist offensichtlich, dass sich die Frage nach der Zweckmäßigkeit des Baus riesiger atomgetriebener Züge in zwei Teile aufteilt: die Möglichkeit der Nutzung der Kernenergie im Personenverkehr und die technische und wirtschaftliche Rechtfertigung eines signifikanten Ausbaus der Eisenbahnstrecke.
Beton und Blei
Tatsächlich hindert nichts die Nutzung der Zerfallsenergie eines Atomkerns in der Transportindustrie und wird darüber hinaus aktiv genutzt. Ungefähr 75% des Stroms in Frankreich wird durch Kernkraftwerke erzeugt, so dass die berühmten Hochgeschwindigkeits-TGV-Züge, die mit Strom aus dem Freileitungsnetz betrieben werden, in gewissem Sinne als "Atomzüge" betrachtet werden können. Aber ist es möglich oder notwendig, das gesamte Kraftwerk mitzunehmen? Der einzige Grund dafür ist die Möglichkeit eines Langzeitbetriebs des Fahrzeugs ohne Betankung, wenn kein Kraftstoff vorhanden ist und keine geeignete Infrastruktur vorhanden ist. Für Eisbrecher auf langen Reisen in arktischen Gewässern oder U-Boote in Alarmbereitschaft auf einer anderen Hemisphäre ist eine langfristige Energieautonomie äußerst wichtig. Es würde strategische Bomber oder U-Boot-Abwehrflugzeuge nicht stören.die tagelang über den Ozean kreisen könnte, weit weg vom Heimatflugplatz. Atomflugzeuge mussten jedoch aufgegeben werden, und zwar aus ungefähr den gleichen Gründen, die die Durchführung von Projekten von Lokomotiven mit Kernreaktoren verhinderten. Und der Hauptgrund ist der biologische Schutz.
Der Kernreaktor der Lokomotive müsste von allen Seiten mit einer dicken Schicht Blei oder Beton isoliert werden. Es ist unmöglich, sich auf die Wand zwischen Reaktor und Fahrerkabine zu beschränken - schließlich trifft tödliche Strahlung in diesem Fall alles, was sich an den Seiten des Gleises, unter Brücken und auf Überführungen befindet, die über die Gleise führen. Das Gesamtgewicht einer solchen biologischen Abschirmung würde Hunderte von Tonnen betragen, außerdem würde sie ein beträchtliches Volumen einnehmen. Wenn wir berücksichtigen, dass die in den 1950er Jahren gebauten Kernreaktoren selbst groß waren, dann wären Größe und Gewicht einer Kernlokomotive einfach titanisch. Vielleicht aus diesem Grund begannen die Designer sofort darüber nachzudenken, dass die Standardspur durch eine ultrabreite Spur ersetzt werden müsste. Aber reicht es aus, nur die Schienen auseinander zu drücken, um dieses Problem zu lösen?
Warum die Schienen abschrauben?
Wie uns Viktor Mikhailovich Bogdanov, Berater des Direktors des Wissenschaftlichen Forschungsinstituts für Eisenbahnverkehr, sagte, wurde in der Vergangenheit ein sehr exotisches Projekt für den Bau ultrabreiter Eisenbahnlinien in der UdSSR wirklich diskutiert. Die Autoren der Idee schlugen vor, zwei Innenschienen bei zweigleisigen Eisenbahnen zu entfernen. Die verbleibenden Außenschienen würden eine etwa sechs Meter breite Spur bilden!
„Ursprünglich wurden in unserem Land Eisenbahnen mit den größten Gesamtabmessungen entworfen. Wenn in Westeuropa die maximal zulässige Last pro Meter Gleis 6 Tonnen beträgt, in den USA auf den meisten Autobahnen 8,5 bis 9 Tonnen, dann kann dieser Wert in Russland 12 Tonnen erreichen, erklärt Viktor Mikhailovich. - Gleisstrukturen (Brücken, Tunnel, Oberleitungsinfrastruktur) wurden auch für Wagen mit größeren Abmessungen konzipiert. Es gibt sogar einen gewissen Spielraum für übergroße Fracht. Aber all dies ist natürlich nicht für Riesenwagen und Lokomotiven gedacht, die auf einer sechs Meter langen Strecke fahren könnten. Es reicht aus, das mögliche Volumen und Gewicht eines solchen Autos abzuschätzen, und es wird deutlich, dass bei Volllast (auch mit acht Achsen) die Last pro Meter Gleis mehrere zehn Tonnen beträgt. Und das trotz der Tatsache, dass die Eigenschaften des Weges, der Böschungen und Brücken gleich bleiben werden."
Offensichtlich müsste ein nuklearer Mega-Zug nicht nur eine breitere Strecke legen, sondern auch die gesamte Infrastruktur neu berechnen und erstellen. Aus technischen und wirtschaftlichen Gründen wurde die Idee, aus zwei Standardspuren eine breite Spur zu erstellen, abgelehnt. Viel weiter in der Entwicklung von Ultra-Breitspur-Straßen (3000 mm) ging es in Nazideutschland (unser Magazin sprach in der März-Ausgabe ausführlich darüber), aber selbst dort ging es nicht über die Konstruktionsdokumentation hinaus, und nach dem Zusammenbruch des Hitler-Regimes wurde diese Idee nicht mehr zurückgegeben seine Manifestation von wirtschaftlich ungerechtfertigter Gigantomanie.
Tschernobyl.
Nachrichten aus dem Süden
Wenn Hiroshima sich nicht in die Liebe einmischte, die vor einem halben Jahrhundert für alles Nukleare aufflammte (außer natürlich für Bomben), dann verursachte die Katastrophe von Tschernobyl im Gegenteil eine Welle von Radiophobie und Ablehnung des "friedlichen Atoms" in der Welt. Viele haben Angst vor der Vorstellung, dass irgendwo in der Nähe menschlicher Behausungen ein Atomreaktor entlang der Schienen rasen wird. Was ist, wenn eine Katastrophe eintritt und die Lokomotive zusammenbricht? Was ist, wenn diese Katastrophe von Terroristen "unterstützt" wird, die sicherlich nicht die Gelegenheit verpassen werden, den Weg vor dem rasenden Zug zu erkennen?
Unabhängig von der Angst vor Strahlung ist die Menschheit jedoch zunehmend besorgt über die Aussichten einer globalen Energiekrise, die mit einem Mangel an fossilen Brennstoffen verbunden ist, sowie über Umweltprobleme, die durch die Luftverschmutzung durch die Verbrennung von Kohlenwasserstoffen verschärft werden. Es kann daher nicht ausgeschlossen werden, dass Fortschritte auf dem Gebiet der Nukleartechnologien (vor allem bei der Gewährleistung ihrer größeren Sicherheit) in naher Zukunft zum Grund für die Wiederbelebung des Interesses am Nuklearverkehr werden.
In jüngster Zeit werden in verschiedenen Ländern der Welt neue Arten von Kernreaktoren entwickelt - kompakt und sicherer als die bestehenden. Bereits in den 90er Jahren gab das südafrikanische Staatsunternehmen Escom seine Absicht bekannt, einen sogenannten modularen Kugelbettreaktor (PBMR) zu bauen. Kürzlich (30. Januar 2020) wurden Informationen veröffentlicht, die das Unternehmen hofft, die Arbeit an dem Projekt wieder aufnehmen zu können. Der modulare PBMR-Reaktor hat nicht die üblichen Brennstäbe. Als Brennstoffzellen wird vorgeschlagen, Kugeln aus Graphit zu verwenden, einschließlich mikroskopischer Einschlüsse von Uranoxid in Siliciumcarbidkapseln. Ein Inertgas (Helium ist am besten geeignet) wird durch die Kugeln geblasen, wodurch die während der Reaktion erzeugte Wärme abgeführt wird. PMBR gehört zum Typ der Hochtemperaturreaktoren,und das erhitzte Gas hat ausreichend Energie, um die Niederdruckturbine direkt anzutreiben oder Wärme durch den Wärmetauscher auf ein anderes Wärmeübertragungsmedium zu übertragen. Dies verbessert die Effizienz des gesamten Systems erheblich.
Die Hauptsache in einem solchen Reaktor ist jedoch eine hohe passive Sicherheit. Grundsätzlich kann es bei einer Explosion nach dem Szenario des Tschernobyl-Unfalls zu keiner Überhitzung kommen, da in das Design ein natürliches Rückkopplungssystem eingebaut ist. Selbst wenn der Kühlgasfluss stoppt und die Temperatur zu steigen beginnt, stoppt die Reaktion von selbst, wenn ein bestimmter Wert erreicht ist.
Ein weiteres Projekt eines kompakten, sicheren und nicht zu teuren Kernreaktors wurde von Wissenschaftlern der Bundesuniversität von Rio Grande do Sul (Brasilien) vorgeschlagen. Basierend auf der Technologie eines kochenden Kernreaktors verwendet das Gerät auch Brennstoff in Form von Kugeln, die mit Uranoxid durchsetzt sind - Wasser wirkt jedoch als Kühlmittel.
Wenn sowohl diese als auch viele andere ähnliche Projekte auf die angegebenen Parameter gebracht werden, kann über den Einsatz kleinerer und sicherer Nukleargeräte im Verkehr nachgedacht werden. Wer weiß, vielleicht findet die Idee der Atomzüge in Südafrika oder Brasilien - einem Land mit großen Entfernungen und langjährigem Interesse an alternativen Energiequellen - dennoch einen zweiten Wind.
Verfasser: Oleg Makarov
