Agora parece estranho, mas apenas uma década após o bombardeio de Hiroshima, que mostrou todos os "encantos" da radiação, o mundo literalmente se apaixonou pela energia atômica. Os projetistas da URSS e dos Estados Unidos, com entusiasmo, descobriram que outro meio de transporte para colocar o reator nuclear. Além de submarinos nucleares e quebra-gelos, que existem até hoje, foram projetados aviões, carros e até dirigíveis nucleares. E os engenheiros de meados do século XX sonhavam seriamente com trens gigantes que seriam puxados para longe por uma locomotiva a diesel com coração atômico por milhares e milhares de quilômetros.
Para a tundra em uma pista larga
Se falamos de realidade, então ao contrário do programa de criação de bombardeiros nucleares - e a URSS até testou um reator especialmente projetado no ar - a história do projeto de megatrens nucleares não foi tão longe. Não foram construídos modelos experimentais de locomotivas, nem pistas correspondentes ao plano. Tudo parou no nível dos projetos de rascunho. Ao mesmo tempo, em contraste com o trabalho profundamente classificado sobre a criação da mesma aeronave de propulsão atômica, a ideia de locomotivas a diesel movidas a reatores foi divulgada em jornais, livros e revistas científicas populares. O jornal Gudok, publicação do Ministério das Ferrovias da URSS, escreveu em 1956: “Nas condições do Norte, do Extremo Oriente e dos desertos da Ásia Central, nem sempre é aconselhável eletrificar as ferrovias recém-construídas. Nessas condições, é melhor usar locomotivas nucleares,que poderia funcionar de forma autônoma, sem o fornecimento de grandes quantidades de combustível ou outros materiais … Claro, uma locomotiva nuclear será muito mais pesada que uma locomotiva a vapor ou uma locomotiva a diesel com a mesma potência. Mas se tal locomotiva for enviada para uma rodovia remota, por exemplo, para o Ártico, ela operará lá de forma intermitente durante todo o inverno sem fornecimento adicional. É muito fácil transformá-lo em uma usina móvel. Além disso, poderá fornecer energia para banhos, lavanderias, estufas para o cultivo de hortaliças.”então, ele trabalhará lá intermitentemente durante o inverno, sem suprimentos adicionais. É muito fácil transformá-lo em uma usina móvel. Além disso, poderá fornecer energia para banhos, lavanderias, estufas para o cultivo de hortaliças.”então, ele trabalhará lá intermitentemente durante o inverno, sem suprimentos adicionais. É muito fácil transformá-lo em uma usina móvel. Além disso, poderá fornecer energia para banhos, lavanderias, estufas para o cultivo de hortaliças.”
Mas as camas de pepino no Círculo Polar Ártico, é claro, não eram o sonho final para aqueles que acreditavam no futuro brilhante do átomo ferroviário. A ideia de megatrens parecia muito mais ambiciosa e pretensiosa. Eles deveriam consistir de uma poderosa locomotiva nuclear e carruagens gigantes, colocadas em uma pista ultra larga, que seria 2,5-3 vezes mais larga que o padrão adotado em nosso país - 1520 mm. Ao mesmo tempo, a capacidade de carga dos vagões de carga dessa classe poderia ser comparada à de um navio de carga fluvial, e os vagões de passageiros de dois andares ofereceriam aos viajantes espaço e conforto sem precedentes. A imagem apresentada na primeira página de nosso artigo é uma imagem visual coletiva de tal projeto feito por um artista contemporâneo.
NPP sobre rodas
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Às vezes ouvimos falar de projetos de "locomotivas a vapor atômicas", mas é claro que ninguém iria girar as rodas de uma locomotiva com energia a vapor. Foi planejado o uso de motores elétricos como acionamento das rodas, que por sua vez seriam movidas por uma usina nuclear localizada no interior da locomotiva, construída de acordo com o esquema clássico. Como resultado de uma reação nuclear, o calor é gerado, que é transferido para o refrigerante e libera calor para a água no gerador de vapor. O vapor resultante flui através de tubos para a turbina, e a turbina, por sua vez, aciona o eixo do gerador elétrico em rotação.
A figura a seguir mostra o diagrama de uma locomotiva de seção única, na qual tanto o reator, o gerador e os motores elétricos estão dentro de um único corpo, apenas o reator com trocador de calor é coberto por uma divisória de bioproteção. Há informações de que também foi considerada uma opção de três seções, em que uma seção especial, isolada por bioproteção, conectada a outros dois acopladores foi alocada para o reator.
Digno de nota é o número de eixos de locomotivas: os projetistas previram que seu enorme peso obrigaria a uma distribuição mais uniforme da carga na via. A ideia de um trem com reator nuclear é simples e não há obstáculos fundamentais para sua implementação. Mas por que, então, ainda não andamos nos carros do palácio e conquistamos as extensões do Ártico em locomotivas nucleares?
É óbvio que a questão da oportunidade de construir gigantescos trens atômicos se divide em duas: a possibilidade de usar a energia nuclear no transporte de passageiros e a justificativa técnica e econômica de uma expansão significativa da via férrea.
Concreto e chumbo
Na verdade, nada impede o uso da energia de decaimento de um núcleo atômico na indústria de transportes e, além disso, ela é usada ativamente. Aproximadamente 75% da eletricidade na França é gerada por usinas nucleares, então os famosos trens TGV de alta velocidade, movidos pela eletricidade da rede de contato aérea, podem em certo sentido ser considerados "trens atômicos". Mas é possível ou necessário carregar toda a usina com você? A única razão para isso é a possibilidade de operação a longo prazo do veículo sem reabastecimento, onde não há combustível e infraestrutura adequada. Para quebra-gelos em longas viagens nas águas árticas, ou submarinos em alerta em outro hemisfério, a autonomia energética de longo prazo é extremamente importante. Não iria interferir com bombardeiros estratégicos ou aeronaves anti-submarinas,que poderia circular sobre o oceano por dias, longe do campo de aviação doméstico. No entanto, as aeronaves nucleares tiveram que ser abandonadas, e pelos mesmos motivos que impediram a implantação de projetos de locomotivas com reatores nucleares. E o principal motivo é a proteção biológica.
O reator nuclear da locomotiva teria que ser isolado com uma espessa camada de chumbo ou concreto, e por todos os lados. É impossível se confinar à parede entre o reator e a cabine do motorista - afinal, neste caso, a radiação letal atingirá tudo que estiver nas laterais da via, embaixo de pontes e nos viadutos que passam sobre a via. O peso total dessa blindagem biológica seria de centenas de toneladas, além disso, ocuparia um volume significativo. Se levarmos em conta que os reatores nucleares criados na década de 1950 eram eles próprios grandes em tamanho, então o tamanho e o peso de uma locomotiva nuclear seriam simplesmente titânicos. Talvez por esta razão, os designers começaram imediatamente a pensar no fato de que a pista padrão teria que ser substituída por uma pista ultralarga. Mas é suficiente apenas separar os trilhos para resolver esse problema?
Por que desparafusar os trilhos
Como nos disse Viktor Mikhailovich Bogdanov, assessor do diretor do Instituto de Pesquisa Científica do Transporte Ferroviário, no passado, um projeto muito exótico para a construção de linhas ferroviárias ultra-largas na URSS foi realmente discutido. Os autores da ideia propuseram a remoção de dois trilhos internos em ferrovias de via dupla. Os trilhos externos restantes formariam uma trilha de cerca de seis metros de largura!
“Inicialmente, em nosso país, as ferrovias eram projetadas com as maiores dimensões gerais. Se na Europa Ocidental a carga máxima permissível por metro de via é de 6 toneladas, nos Estados Unidos na maioria das rodovias é de 8,5-9 toneladas, então na Rússia esse valor pode chegar a 12 toneladas, explica Viktor Mikhailovich. - As estruturas das vias (pontes, túneis, infraestrutura catenária aérea) também foram projetadas para vagões com dimensões aumentadas. Existe até uma certa margem para cargas superdimensionadas. Mas tudo isso, é claro, não foi projetado para vagões e locomotivas gigantes, que poderiam viajar em uma pista de seis metros. Basta estimar o volume e o peso possíveis de tal carro, e fica claro que em plena carga (mesmo com oito eixos) a carga por metro de pista será de dezenas de toneladas. E isso apesar do fato de que as propriedades do caminho, aterros, pontes permanecerão as mesmas."
Obviamente, um megatrim nuclear não teria apenas que estabelecer uma linha mais larga, mas recalcular e criar toda a infraestrutura. Como resultado, por razões técnicas e econômicas, a ideia de criar uma pista larga a partir de duas pistas padrão foi rejeitada. Muito mais longe no desenvolvimento de estradas de bitola ultralarga (3000 mm) foi na Alemanha nazista (nossa revista falou sobre isso em detalhes na edição de março), mas mesmo aí não foi além da documentação do projeto, e após o colapso do regime de Hitler, essa ideia não foi mais retornada, considerando sua manifestação de gigantomania economicamente injustificada.
Chernobyl.
Notícias do sul
Se Hiroshima não interferiu no amor que irrompeu meio século atrás por tudo o que é nuclear (exceto bombas, claro), então o desastre de Chernobyl, ao contrário, causou uma onda de radiofobia e rejeição ao "átomo pacífico" no mundo. Muitos estão assustados com a ideia de que em algum lugar perto de habitações humanas um reator atômico estará correndo ao longo dos trilhos. E se ocorrer um desastre e a locomotiva entrar em colapso? E se essa catástrofe for "ajudada" por terroristas que certamente não perderão a oportunidade de decifrar o caminho em frente ao trem em alta velocidade?
Mas por maior que seja o medo da radiação, a humanidade está cada vez mais preocupada com as perspectivas de uma crise energética global associada à escassez de combustíveis fósseis, bem como com os problemas ambientais que são agravados pela poluição atmosférica proveniente da queima de hidrocarbonetos. Portanto, não se pode excluir que o progresso no campo das tecnologias nucleares (principalmente para garantir a sua maior segurança) se tornará em um futuro próximo a razão para o renascimento do interesse no transporte nuclear.
Recentemente, em diferentes países do mundo, novos tipos de reatores nucleares estão sendo desenvolvidos - compactos e mais seguros do que os existentes. Na década de 90, a estatal sul-africana Escom anunciou sua intenção de construir o chamado reator modular de leito esférico (PBMR) e, recentemente (30 de janeiro de 2020), foi anunciado que a empresa espera retomar os trabalhos no projeto. O reator modular PBMR não terá as barras de combustível usuais. Como células a combustível, propõe-se o uso de bolas de grafite, incluindo inclusões microscópicas de óxido de urânio em cápsulas de carboneto de silício. Um gás inerte (o hélio é o mais adequado) é soprado através das bolas, o que remove o calor gerado durante a reação. PMBR pertence ao tipo de reatores de alta temperatura,e o gás aquecido tem energia suficiente para acionar diretamente a turbina de baixa pressão ou transferir calor para outro meio de transferência de calor através do trocador de calor. Isso melhora muito a eficiência de todo o sistema.
Mas o principal em tal reator é a alta segurança passiva. Em princípio, não pode haver superaquecimento com uma explosão de acordo com o cenário do acidente de Chernobyl, uma vez que um sistema de feedback natural está embutido no projeto. Mesmo que o fluxo do gás de resfriamento pare e a temperatura comece a subir, quando um determinado valor for atingido, a reação irá parar por si mesma.
Outro projeto de um reator nuclear compacto, seguro e não muito caro foi proposto por cientistas da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (Brasil). Baseado na tecnologia de um reator nuclear em ebulição, o aparelho também usa combustível na forma de bolas intercaladas com óxido de urânio - porém, a água atua como refrigerante.
Se esses e muitos outros projetos semelhantes forem trazidos aos parâmetros declarados, será possível pensar em usar dispositivos nucleares menores e mais seguros no transporte. Quem sabe, talvez seja na África do Sul ou no Brasil - um país com longas distâncias e um antigo interesse por fontes alternativas de energia - que a ideia dos trens atômicos encontrará, no entanto, um segundo vento.
Autor: Oleg Makarov
