Локомотивостроение - 1960 - Атомные локомотивы

Конструкция локомотивов, работающих на атомной энергии, еще не создана. Имеется ряд эскизных проектов и технико-экономических расчетов, освещающих только возможные принципиальные решения проектирования атомовозов. В США фирма Алко создала специальное бюро для конструирования локомотивов, работающих на атомной энергии. Опубликованы данные проектов атомных локомотивов, разработанных научно-исследовательским отделом университета штата Юта в США, и данные об атомовозе с газовой турбиной.
По проекту университета Юта, атомный локомотив состоит из атомного реактора, конденсационной турбины и электрического генератора, питающего тяговые электродвигатели. Локомотив размещается в двух секциях: в первой — реактор с турбиной и генератором, во второй — конденсатор турбины. Тепло, получаемое в результате распада урана, через трубки и стенки реактора передается воде. Водяной пар питает конденсационную турбину с генератором.
Сложность осуществления такого локомотива и его эксплуатации заключается в защите окружающих от радиоактивного излучения. Особую опасность это излучение представляет при ремонте локомотива.
Чтобы уменьшить возможность прорыва раствора из реактора, предлагается осуществить его с двойными стенками и двойными трубками.
Для защиты окружающих от радиоактивного излучения реактор предполагается изолировать экранами толщиной около 1,2 м. Поскольку пар во время работы, а следовательно, и вспомогательное оборудование, соприкасающееся с паром и водой, становится радиоактивным, ремонт атомовоза обычными методами исключается. Идеальным условием считается создание оборудования локомотива, которое вообще не нуждалось бы в текущем ремонте и обслуживании.
Другой проблемой, требующей разрешения путем опытного исследования, является пуск, выключение и регулирование реактора под нагрузкой. В описании проекта указывается на особую трудность решения этого вопроса. Все случаи повреждения стационарных реакторов связаны с их пуском. Сложность пуска реакторов, трудности регулирования их мощности и большая инерция осложняют решение этой проблемы.
Заправка локомотива горючим должна производиться 2—3 раза в год на специальной установке с управлением на расстоянии.
Считается, что при благоприятных условиях работы атомовоз по экономической эффективности сможет конкурировать с современным тепловозом.
В проекте установлена примерная оптимальная мощность атомовоза 8—10 тыс. л. с. При меньшей мощности целесообразность применения атомной энергии на локомотивах снижается.
Стоимость постройки такого локомотива в серийном производстве примерно в два раза выше стоимости аналогичного по производительности тепловоза.
В иностранной печати имеются также сообщения о проекте газотурбинного атомовоза с турбиной мощностью 3000 л. с. Рабочим телом в этом случае служит воздух. Схема установки, по-видимому, должна быть двухконтурной: в первом контуре будет циркулировать жидкометаллический охладитель, получающий тепло в реакторе и отдающий его воздуху. При одноконтурной схеме и открытом цикле воздух будет заражен продуктами радиоактивного распада и, следовательно, опасен для окружающих.
Основные показатели такого атомовоза приведены в табл. 4.
Таблица 4
Основные показатели атомовозов

Сравнение эксплуатационных и технико-экономических показателей атомовоза и двух тепловозов общей мощностью 3000 л. с. говорит о том, что стоимость строительства атомовоза будет выше стоимости строительства тепловоза примерно в 3—3,5 раза, а эксплуатационные расходы на 1 км пробега и стоимость топлива выше в 2,5 раза.
В печати США и других стран указывается, что уже в настоящее время проектирование, постройка и эксплуатация локомотивов на атомной энергии не встречает непреодолимых трудностей. 

Рис. 6. Проект атомного локомотива с реактором и газовым охлаждением (ФРГ)*
1 — привод оси; 2 — передача; 3 — батарея баллонов с гелием; 4 — турбина низкого давления; 5 — компрессоры высокого и низкого давления; 6 — турбина высокого давления; 7 — холодильник с вентилятором; 8 — котел (обогревается гелием); 9 — защитный кожух реактора; 10 — урановые стержни в замедлителе; 11 — трубопровод для гелия.
*Verkehr und Technik, 1957, № 5, с. 134.

Однако отработка конструкции потребует времени. При этом эксплуатация такого локомотива будет целесообразна на неэлектрифицированных линиях. На участках, оборудованных контактной сетью, экономически более целесообразно применять электрическую тягу с питанием от мощных атомных электростанций.
На рис. 6 показан проект атомного газотурбовоза (ФРГ), который предусматривает создание более простой и компактной конструкции локомотива путем охлаждения реактора гелием или другим подобным газом и применением механической и гидромеханической передач.