Железнодорожный транспорт. Первые локомотивы и современные поезда - Александр Алексеевич Прасол

К преимуществам этого вида тяги относили и соображения, что атомный локомотив не надо часто дозаправлять, а значит, его можно не менять на всем протяжении пути. Однако идеи так и оставались идеями. Всерьез разрабатывать тему создания ядерных локомотивов не брался никто из авторитетных ученых и инженеров.

Впервые в США занялись созданием атомного двигателя для локомотива лишь в 1952 году. Возможным это стало в силу ряда удачно сложившихся факторов. Профессор Лайл Борст (Lyle Borst), преподававший ядерные технологи в университете Юты, в свое время принимал участие в Манхэттенском проекте. Знания, полученные в Лос-Аламосе, и природная любознательность профессора весной 1952 года родила задумку дать старшей группе студентов максимально сложную задачу для выпускного проекта. Популярные публикации в научно-технических журналах натолкнули Борста на мысль, что это будет создание реактора, пригодного для использования в локомотивах, и двигательной установки на его основе. Требовательный профессор понимал, что в литературе практически не было открытых исследований на эту тему, а значит, находчивые студенты не смогут оттуда ничего передрать в свои дипломные проекты. Задача, поставленная Борстом, была столь сложной, что профессор подключил к ее решению даже своих аспирантов. За несколько месяцев предварительные исследования показали, что создание малого ядерного двигателя возможно. Это открывало большие перспективы в мирном использовании атома, в том числе, и перед самим профессором, и он лично возглавил группу исследователей.

Атомовоз Механик Иллюстреитед

Главной сложностью, вставшей перед студенческой командой, был размер реактора. Если вес почти не был проблемой (на американских железных дорогах водили грузовые поезда паровозы-гиганты «Big Boy», о которых мы рассказывали), то для установки атомного котла на локомотив требовалось строго соблюсти все габариты – высоту, а главное ширину реактора. Возникали и другие проблемы. Так как первоначальный состав группы почти не разбирался в локомотивостроении, с 1953 года Борст начал активно привлекать для работ сначала своих знакомых инженеров-железнодорожников, а позже и специалистов из таких известных фирм как Commonwealth Edison, Westinghouse и Babcock & Wilcox. Это стало возможно после получения федерального гранта на исследования осенью 1953 года. Полученная сумма хоть и была небольшой, но позволила спокойно проектировать ядерный локомотив, хотя о натурных испытаниях пока речи идти и не могло. Именно в этот период проект получил и название – X‐12 (своеобразная отсылка к знаменитым Х-лучам Рентгена). Создаваемый локомотив предназначался исключительно для грузовых перевозок, поскольку существующие перспективные технологии помочь в создании атомного пассажирского поезда пока не могли.

К середине 1954 года проект стал принимать видимые очертания. Локомотив Х‐12 должен был состоять из двух секций. В первой располагался реактор, турбина, конденсаторы и генераторы. Кроме того, в первой секции располагалась и кабина машинистов, потому реактор был хорошо экранирован. Все это весило 720 тонн, так что первая секция размещалась на трех трехосных тележках. Так же реактор выделял слишком много лишнего тепла, и вся вторая секция была занята радиаторами, утилизирующими это тепло.

Она имела две тележки – первую с тремя осями и вторую с двумя. Общая длина двух секций составляла 49 метров – тем самым хоть Х‐12 не был самым большим локомотивом на тот момент, он явно входил в первую пятерку. Борст и его группа решили не мудрить и использовали в локомотиве уже отработанную схему тепловоза, только заменив дизельный двигатель реактором и турбиной.

В локомотиве располагалась одна паровая турбина, питавшая четыре генератора, каждый мощностью 1,3 Мвт. Ведущими были все 9 осей первой секции и три оси первой тележки второй секции. В итоге локомотив выдавал 8000 лошадиных сил в обычном режиме и мог форсироваться до 10000 лошадиных сил на небольшое время.

К сожалению, в ограниченном объеме кузова атомовоза американским исследователям так и не удалось поместить двухконтурную систему передачи тепла, как это сделали в МВТУ имени Баумана, и в турбину поступала радиоактивная вода прямо из реактора, загрязняя ее. Потому предполагалось турбину сделать без возможности обслуживания – каждые полтора года загрязненная турбина вынималась бы из локомотива и заменялась на новую. Это хоть и привело бы к увеличению эксплуатационных расходов, но выгода от использования атомного реактора их все равно бы перекрывала.

Так же эта схема отличалась небольшим расходом ядерного топлива и возможностью оперативно изменять выходную мощность. Основной же минус подобной конструкции – быстрый износ конструкции реактора – предлагалось преодолеть, используя новые материалы, в том числе и еще находящиеся в разработке.

Управлять реактором должны были два специально обученных инженера, находящиеся в предельной близости к зоне реактора. По расчетам максимальный срок безопасной работы для них составлял год, сменами через три дня. Серьезное внимание было уделено экстренной остановке реактора в случае аварии локомотива.

В поисках инвесторов для воплощения проекта в жизнь в январе 1954 года Борст, так же, как сегодня действует Илон Маск, развернул бурную рекламную компанию Х‐12 в научно-популярной прессе. Об атомном локомотиве написало практически каждое научно-популярное издание в Америке и многие в мире.

В то время предполагалось строительство панамериканской железной дороги, проходящей через Северную и Южную Америки. По ней атомовозы должны были тянуть составы весом в 20000 тонн и состоящие из 120 грузовых вагонов со скоростью 80 километров в час. Было рассчитано, что постройка серии из 5 локомотивов полностью окупит себя за 12 лет. Но…

В 1955 году Борст представил проект своей группы на нескольких конференциях и выставках, но при высоком интересе публики у потенциальных заказчиков было много вопросов. Практически сразу от проекта отказались военные – они признали, что в будущем атомные поезда возможно займут свое место на железных дорогах, но пока все их требования удовлетворяли и обычные локомотивы. У частных фирм интереса была куда больше, наибольшую заинтересованность проявили в Babcock & Wilcox, где в 1955 году была собрана комиссия для анализа проекта. После 2-х месяцев исследований выводы были неутешительны – Х‐12 был признан хоть и перспективным, но чрезмерно опасным. А в случае аварии убытки были бы настолько большими, что перекрыли бы всю возможную выгоду.

В последнее время в разных странах мира ведутся разработки новых типов ядерных реакторов – компактных и более безопасных, чем ныне существующие. Еще в 90‐е годы южноафриканская государственная компания Escom объявляла о намерении построить так называемый модульный реактор с шариковой засыпкой (PBMR). В модульном реакторе PBMR не будет привычных стержней