Атомный локомотив
Атомный локомотив
В последние 30 лет в мире существенно растет использование атомной энергии в промышленной энергетике (например, во Франции до 80 % электрической энергии получают от атомных электростанций). Атомные энергетические установки широко используются на судах, ледоколах и подводных лодках. В связи с этим естественно, что в нашей стране и в США были разработаны несколько проектов атомных локомотивов.
Определенный интерес у специалистов вызвал отечественный проект трехсекционного атомного локомотива с реактором на быстрых электронах типа БОР-60 тепловой мощностью 30 МВт, разработанный в 1983 — 1985 гг. во ВНИТИ (ныне ВНИКТИ), г. Коломна. Авторы назвали проект — локомотив с ядерной силовой установкой. Его эффективная мощность по проекту — 4400 кВт.
Принципиальными отличиями этого проекта от стационарных установок явились:
· использование в качестве рабочего тела для турбины не сжатого пара, а атмосферного воздуха, что избавляло локомотив от необходимости возить с собой запас воды в тендере и повышало его мобильность;
· применение транспортного реактора с жидкометаллическим охлаждением (легкоплавкие металлы) вместо водо-водяных реакторов, которые используются на атомных электростанциях. Легкоплавкие металлы (натрий и калий) имеют высокую температуру кипения и теплоемкость. Их использование дает возможность повысить температуру рабочего тела газовой (воздушной) турбины и, следовательно, ее кпд по сравнению с паросиловой установкой.
Две крайние секции локомотива А и Б — тяговые, средняя В с реактором, необмоторенная. Расчетные параметры: конструкционная скорость— 100 км/ч, осевая нагрузка до 225 кН, температура газа на входе в газовую турбину — 600 °С, кпд локомотива примерно 15 %.
Устройство крайних (головных) секций А и Б одинаковое, поэтому на рис, 8,а показано общее устройство головной секции А и средней В.
Локомотив состоит из следующих основных частей (см. рис. 8,а): ядерного реактора 1, натриево-натриевого теплообменника 2, воздухо-натриевого теплообменника 3, газотурбинной установки 4, электрического генератора 5А, тяговых электродвигателей 5Б, колесных пар 6, компрессора 8, регенератора 9 и вспомогательного дизеля 7.
Рекомендуемые материалы
В ядерный реактор 1 загружается «топливо» — обогащенный уран-238. Под обогащением природного урана-238 понимается повышение содержания в нем изотопа уран-235, который и является ядерным «горючим». В природном уране его содержится всего не более 0,7 %.
В результате в реакторе энергия распада ядер в ходе цепной реакции деления преобразуется в тепловую (ТЭ), которая отводится «зараженным» теплоносителем — натрием первого контура охлаждения. Его температура находится на уровне 800 °С. Жидкий металл с помощью насосов подается в натриево-натриевый теплообменник 2, где тепловая энергия передается от «зараженного» к «чистому» натрию второго контура охлаждения. «Чистый» натрий (700 °С) поступает в воздухо-натриевый теплообменник 3, где нагревает воздух до температуры 600 °С.
Рис. 8. Схема общего устройства и принцип работы атомного локомотива:
1 — ядерный реактор; 2,3 — теплообменники; 4 — газотурбинная установка; 5А — электрический генератор; 5Б — тяговые электродвигатели; 6 — колесные пары; 7 — вспомогательный дизель; 8 — компрессор; 9 — регенератор.
Далее работа атомного локомотива схожа с работой газотурбовоза, т.е. тот же газотурбинный двигатель, электрическая передача, колесные пары (рис. 8,6). В регенераторе 9 (устройство для повторного использования тепла) воздух после турбины, имея температуру
Рекомендация для Вас - 11 Червячные передачи.
400 °С, перемешивается и подогревает атмосферный воздух, подаваемый компрессором 8 в теплообменник 3. Вспомогательный дизель 7 предназначен для пуска газотурбинного двигателя и движения атомного локомотива при неработающем реакторе.
Проектом предусматривалась эксплуатация атомовоза в отдаленных малообжитых районах Сибири, например, при строительстве Якутско-Амурской магистрали (ЯАМ) или в качестве передвижной электростанции.
Основные проблемы, с которыми столкнулись сторонники такого типа тяги, — это обеспечение безопасности обслуживания, ремонта и эксплуатации атомных локомотивов, весогабаритные ограничения реактора (его масса составляет 140 т) и ряд других.
В этой связи более перспективным автономным видом тяги может стать локомотив с термоядерным или термохимическим источниками энергии, на котором в качестве топлива может использоваться обычная пресная вода или жидкий гелий. Воду путем гидролиза (при высоком напряжении) можно разложить на водород Н2 и кислород О2. В результате реакции горения водород вновь окисляется и превращается в воду, что исключает загрязнение окружающей среды, т.е. получим экологически чистый транспорт.
Рассматриваются возможности использования в энергетике и на транспорте гелия, с доставкой его космическими кораблями с поверхности планет, где гелий находится в жидком состоянии.
К сожалению, пока эти пути развития энергетики чрезвычайно дороги и требуют решения большого круга технических и экономических проблем.
