Automobilio su radioaktyviuosius elementus naudojančia jėgaine koncepciją „Cadillac“ sukūrė dar 2009 m. Jis neturi nieko bendra su branduoliniais reaktoriais, tačiau turi tokį patį milžinišką potencialą ir beveik begalinį kuro tiekimą.
Torio lazeris
Amerikiečių kompanija Laser Power Systems sukūrė alternatyvų lazerio dizainą, pagrįstą silpnai radioaktyvaus elemento torio energijos naudojimu. Dėl daugelio savybių jis negali būti naudojamas kaip pramoninių ar mokslinių lazerių analogas. Tačiau instaliacija skleidžia milžiniškos galios šiluminę energiją ir tuo pačiu turi nepaprastai didelę mažas suvartojimas kuro.
Jo pagrindu „Cadillac“ dizaineriai sukūrė naujo tipo jėgainę automobiliams. Pseudo-lazerio spindulys šildo vandenį ar panašų aušinimo skystį specialioje talpykloje, paversdamas jį garais, kurie vėliau naudojami turbinai sukti. Jis savo ruožtu gali perduoti sukimo momentą automobilio ratams arba varyti generatoriaus veleną, kuris generuos elektrą. 230 kg sveriantis įrenginio galia apie 250 kW. Kaip kurą naudojamos torio druskos, kurių 1 gramas pagal energijos išeigą yra panašus į 7500 litrų benzino.
Koncepcinis automobilis
Šią elektrinę galima naudoti civilinėje transporto priemonėje – šiuo metu bandomas jos prototipas. Iš esmės keisti automobilio važiuoklės nereikia, tačiau nemažas instaliacijos svoris ir specifinė aušinimo sistema daro didelę įtaką automobilio kėbulo formai ir matmenims. Ypatingas dėmesys skiriamas antiradiacinei apsaugai – nors branduolio dalijimasis sistemoje nevyksta, pats toris yra gana intensyvus radiacijos šaltinis, keliantis grėsmę žmogaus organizmui.
Su automobilio priežiūra ir degalų papildymu problemų nekyla – 500 000 km pakanka 8 gramų degalų, todėl degalai gamykloje bus sumontuoti vieną kartą eksploatuojant automobilį. Priešingai nei plutonis ar uranas, toris beveik niekada nenaudojamas branduolinėje energetikoje, o jo rūdos atsargos planetoje yra 3-4 kartus didesnės. Dėl jų pramonės plėtros torio degalų kaina gali būti pakankamai maža, kad automobilį būtų pelninga gaminti ir eksploatuoti. Tačiau lieka atviras klausimas dėl panaudoto kuro laidojimo ir tokių automobilių poveikio aplinkai.
„Ir vienodu greičiu į pramonę įsiveržė pačių įvairiausių tipų atominės mašinos. Geležinkeliai sumokėjo milžiniškas sumas už teisę pirmiesiems įvesti atominę varomąją jėgą; atominis metalų lydymas buvo pradėtas taip skubėti, kad dėl netinkamo naujos energijos tvarkymo sprogo kelios gamyklos...“
H.G. Wellsas „Pasaulis išlaisvintas“
Kompaktiškų branduolinių reaktorių kūrimo problema žmonijai jau seniai rūpi. Neįtikėtinai ekonomiškas, beveik amžinas, gana aplinkai nekenksmingas (jei neatsižvelgsite į avarijos tikimybę) variklis galėtų išgelbėti Žemę nuo išteklių išeikvojimo, padėti išvalyti atmosferą ir palengvinti eilinio žmogaus gyvenimą. Tačiau kol kas branduoline energija juda tik dideli laivai ir povandeniniai laivai; kai kalbama apie automobilius ir traukinius, nežinoma. Nors istorija žino keletą bandymų pastatyti reaktorių ant ratų.
Matmenys yra pagrindinė problema, neleidžianti automobilyje įrengti branduolinio variklio. Vien aušinimo sistema, kuriai reikalingas nuolatinis šviežio aušinimo skysčio tiekimas, užima tiek vietos, kad branduolinio automobilio naudingoji erdvė sumažėja iki nulio. Stacionariose atominėse elektrinėse aušinimui naudojamas vanduo, gaunamas iš išorinių rezervuarų, branduoliniuose laivuose ir povandeniniuose laivuose taip pat netrūksta šilumą šalinančių medžiagų, tačiau antžeminis transportas turės gabenti visą aušinimo skysčio atsargą. Grynai teoriškai problemą galima išspręsti sukūrus valdomos termobranduolinės sintezės principu veikiantį reaktorių. Jis bus pastebimai saugesnis ir kompaktiškesnis nei esamos sistemos. Bet, deja, toks energijos šaltinis lieka tik fantazija. M103 turėjo būti perstatytas, kad būtų galima išbandyti branduolinio reaktoriaus važiuoklę. Tačiau Gynybos ministerija galiausiai nutraukė sudėtingo ir ne itin perspektyvaus projekto finansavimą. Kariuomenei teko ir kitų užduočių.
1 skyrius. Ford Nucleon (1957)
„Ford Nucleon“ koncepcinis automobilis tapo žinomiausiu branduoliniu automobiliu. Tomas turi visa linija priežastys. Tai tapo pirmuoju tokiu vystymu, taip pat vienu iš dviejų tokių automobilių, sukurtų bent jau modelio pavidalu ir pademonstruotu automobilių parodoje.
Klausimas „ar būtina sukurti atominę koncepciją“ tais laikais nekilo. „Nukleonas“ nebuvo privatus vienišo dizainerio bandymas, o rimto inžinierių ir technikų darbo rezultatas. Automobilis buvo apgalvotas nuo pirmo iki paskutinio varžto, atsižvelgiant į tai, kad reikia prižiūrėti kelyje bendras naudojimas ir keleivių poveikio rizikos veiksnys. Liko tik sukurti reikiamą variklį.
Rimčiausias atominės energijos naudojimo trūkumas yra per didelis reaktoriaus tūris. Nuotraukoje: Enrico Fermi II atominė elektrinė (Mičiganas, JAV)
Tačiau XX amžiuje dienos šviesą išvydo kelios branduolinių automobilių koncepcijos. Kai kurie yra maketų, kiti - ranka pieštų eskizų pavidalu. Galime išskirti du susidomėjimo antžeminiu branduoliniu transportu protrūkius – 1950–1960 m. ir 2010–2011 m. Pirmoji buvo susijusi su ginklavimosi varžybomis ir dviejų supervalstybių – SSRS ir JAV – noru pranokti viena kitą technologiškai. Be to, tais laikais mokslininkai nuoširdžiai tikėjo, kad atomas tuoj bus visiškai ir neatšaukiamai pavergtas (ir, tiesą sakant, taip yra iki šiol). Antrasis susidomėjimo laikotarpis turi kitokį pagrindimą. Šiandien valdomos termobranduolinės sintezės atradimas išties šmėžuoja horizonte, o įmonės iš anksto bando sukurti koncepciją, kur šis principas bus pritaikytas, taip aplenkdamos konkurentus. Na, pažiūrėkime, kokie reikšmingi šie pokyčiai.
Atominis bakas
Įdomi branduolinių antžeminių transporto priemonių plėtros sritis tapo atominio tanko tema. Kai atomas turėjo būti naudojamas tik karinėms reikmėms, šeštojo dešimtmečio pradžioje JAV armijos vadovybė skyrė rimtą dotaciją tanko, galinčio panaudoti branduolinės reakcijos galią, sukūrimui.
Tankas TV-1 buvo pristatytas trečiojoje konferencijoje apie tankų konstrukciją modelio pavidalu.
1954 m. kariuomenės vadovybės surengtoje trečiojoje konferencijoje apie tankų statybą (Klausimas III klausimas) pirmą kartą buvo iškeltas klausimas dėl galimybės sukurti tanko branduolinį variklį. Skirtingai nei automobilių koncepcijos, nebuvo rimtų problemų dėl masės ir tūrio: buvo visiškai įmanoma sumontuoti šiek tiek modifikuotą reaktorių iš povandeninio laivo ant bako. Pirmoji sunkaus branduolinio tanko koncepcija buvo pavadinta TV-1. Buvo manoma, kad transporto priemonė svers apie 70 tonų (pusė iš jų buvo variklis), o šarvų storis siekė 350 mm. Tačiau tais metais jie negalėjo išspręsti vienos problemos - apsaugoti įgulą. Jei automobilių dizaineriai galėjo sau leisti svajoti, tai kariuomenė neturėjo laukinės vaizduotės ir žiūrėjo į pasaulį iš operatyvinės pusės. Ir kažkas pasakė inžinieriams, kad vis tiek neįmanoma pastatyti branduolinio tanko.
1955 m. kitoje tokioje konferencijoje buvo pristatytas antrasis R32 projektas su lengvesniu reaktoriumi. Teorinis tanko svoris – 50 tonų, 120 mm šarvai, 90 mm lygiavamzdis pistoletas: ši koncepcija jau buvo panaši į tiesą. Tačiau sprendimo, kaip apsaugoti įgulą, nebuvimas nusiuntė R32 į istorijos šiukšliadėžę. Paskutinis bandymas statyti branduolinį tanką įvyko 1959 m., kai M103 sunkusis tankas
Technines specifikacijas „Ford“ inžinierių grupė gavo 1956 m., o po metų koncepcija buvo paruošta. Žinoma, „Ford Nucleon“ funkcionalumas buvo abejotinas. Tik dvi keleivio sėdynės ir mažytė bagažinė priekyje: automobilis galėjo tarnauti tik kaip pramoga transporto priemonė. Kaip šeimyninis automobilis jis aiškiai nebuvo geras. Tačiau toks tikslas nebuvo užsibrėžtas. Branduolinis įrenginys, užėmęs 2/3 transporto priemonės tūrio ir svorio, buvo mažesnė standartinio S2W reaktoriaus iš USS Nautilus povandeninio laivo kopija. Tiesa, iki „automobilinio“ dydžio sumažinti 35 tonas sveriančio 6 metrų aukščio koloso nepavyko: dizaineriai tai puikiai suprato. Ribotame tūryje reikėjo pastatyti patį reaktorių, garo generatorių ir dvi turbinas: viena turėjo sukurti sukimo momentą (kitaip tariant, sukti ratus), kita turėjo sukti elektros generatorių. Aušinimo problemą planuota išspręsti kondensuojant išmetamuosius garus atgal į vandenį.
William Ford šalia koncepcinio automobilio modelio, 1957 m
Iš esmės idėja atrodė įgyvendinama ir netgi įgyvendinama. Pagrindinis pranašumas buvo visiškas išmetamųjų teršalų nebuvimas į atmosferą ir didžiulis jėgos agregato patvarumas. Žinoma, naujų urano strypų pripildymas į senąjį reaktorių buvo problematiškas, todėl mašina buvo „papildoma“ keičiant reaktorių. Bet vieno degalų papildymo turėjo pakakti bent 8000 kilometrų (buvo svarstomi variantai iki 30000), tad tai nebuvo laikoma problema. Naudotus reaktorius planuota praturtinti gamyklinėmis sąlygomis – taip šiandien veikia, pavyzdžiui, įkrovimo ir keitimo stotys dujų balionai. Galiausiai, svarbiausias privalumas buvo „Nucleon“ triukšmingumas. Dėl proceso trūkumo vidaus degimas niekas, išskyrus vos girdimą turbinų dūzgimą, nesudrumstų aplinkinio pasaulio ramybės. Vis dėlto automobilis išliko labai talpus. Futuristinis dizainas, žinoma, šį įspūdį išlygino, tačiau inžinieriai suprato, kaip svarbu izoliuoti kabiną nuo reaktoriaus, todėl apsauginių plokščių masė ir matmenys atitiko paties variklio masę ir matmenis. Saugumo sumetimais, o ne menininko užgaidomis, salonas buvo perkeltas į priekį, siekiant kuo labiau atitolinti keleivius nuo pavojingos automobilio „širdies“. Kuro kapsulė buvo patalpinta toliausiai nuo salono esančioje dalyje – apačioje, po varikliu, su trigubu izoliacijos sluoksniu. Bet kas yra 1-2 metrai radioaktyviajai spinduliuotei? Nieko, žila.
„Ford Nucleon“ buvo gaminamas kaip 3/8 mastelio modelis ir buvo rodomas daugelyje parodų ir šou. Tačiau laikas praėjo, o kompaktiški reaktoriai vis tiek nepasirodė. Viso dydžio kopija Nebuvo prasmės statyti automobilius, juolab kad pats Fordas neturėjo pakankamai pajėgumų sukurti savo branduolinį variklį. Pirmaujantis Amerikos gamintojas povandeniniai reaktoriai Westinghouse Electric taip pat neskubėjo keisti savo konstrukcijų formos faktoriaus. Ir ambicingas projektas buvo atšauktas jam tikrai neprasidėjus. Tačiau po penkerių metų jis sulaukė tęsinio.
2 skyrius. „Ford Seattle-ite XXI“ (1962 m.)
1961 metais JT priėmė garsiąją deklaraciją, uždraudusią naudoti branduolinius ir termobranduolinius ginklus. Atitinkamai, daugybė laboratorijų, dirbančių šioje srityje, turėjo sustabdyti tyrimus. Reikėjo skubiai nukreipti pastangas taikia linkme. „Ford“ rinkodaros specialistai tame pastebėjo tam tikrą signalą ir iš karto pasiuntė inžinieriams užduotį: tęsti „Nukleono“ temą. Ir pasirodė „Ford Seattle-ite XXI“.
Šį kartą kūrėjai stengėsi nekartoti projektuojant padarytų klaidų ankstesnis modelis. Visų pirma jie išlaikė tradicinį automobilio išdėstymą: variklis priekyje, tada interjeras, tada normalaus dydžio bagažinė. Žinoma, automobilis pasirodė didžiulis, tačiau jis atitiko septintojo dešimtmečio amerikiečių dvasią ir nepažeidė paprasto žmogaus grožio sampratos. Iš karto atsirado problema. „Nukleone“ sunkusis reaktorius „gulėjo“ ant nevaldomo galinė ašis. Sietle-ite visą variklio masę reikėjo kažkaip padėti ant priekinės ašies, tuo pačiu užtikrinant normalų automobilio apsisukimo spindulį ir tinkamą valdymą. Buvo rasta gana originali išeitis iš situacijos: pagamintos dvi priekinės ašys. Visi keturi ratai apsisuko, ramiai atlaikydami reaktoriaus svorį.
Skirtingai nei jo pirmtakas, Seattle-ite buvo gaminamas 1:1 masteliu
Dar nuostabiau buvo galimybė „atsegti“ visą priekinę automobilio dalį ir pakeisti ją kita. Šiandien daugelis automobilių siūlomi su daugybe variklių. „Seattle-ite“ leido naudoti keičiamus jėgos agregatus; buvo manoma ekonomiška versija su 60 AG galia. ir greičio galia 400 AG.
Kadangi 1962 m. kompaktiško branduolinio variklio dar nebuvo, inžinieriai nelabai jaudinosi dėl jo konstrukcijos ir sistemų. Tačiau jie stengėsi į koncepciją įtraukti kuo daugiau fantastinių idėjų, kurios tuo metu dažnai buvo technologiškai neįmanomos. Kam gaišti laiką smulkmenoms, jei automobilio taip ir nepavyks (kol kas) pastatyti.
Reklaminis Sietlo įvaizdis: bendrovė tikėjosi, kad greitaižmogus pavergs atomą ir automobilis gali būti pradėtas gaminti
Taigi, į Ford dizainas„Seattle-ite XXI“ buvo pasiūlyta daug sprendimų, kurie buvo puse amžiaus pranašesni už savo laiką. Pavyzdžiui, koncepcinis automobilis neturėjo paties vairo. „Ford“ turėjo būti valdomas pirštais palietus specialų skydelį – modernaus jutiklinio ekrano prototipą. Taip pat buvo numatyta salone borto kompiuteris(taip pat su jutikliniu ekranu, kurio tuo metu dar nebuvo), menininkų sugalvota sąsaja kažkuo priminė Windows (priminsiu: Billui Gatesui tuo metu buvo 7 metai). Pagrindinė kompiuterio paskirtis buvo nubrėžti maršrutą – tai tapo GPS navigatoriaus prototipu. Atsižvelgta į visame kūne sumontuotus jutiklius eismo sąlygas, kitų automobilių artumas, oro sąlygos. Tiesą sakant, „Ford“ inžinieriai numatė parkavimosi jutiklių ir lietaus jutiklių atsiradimą automatinis įjungimasšepečiai Ford Seattle-ite XXI stiklas turėjo kintamo laipsnio pritemdymas priklausomai nuo šviesos srautas lauke.
Kitas akcentas buvo galimybė vietoj branduolinio variklio įrengti kuro elementų jėgos agregatą. Vėlgi, verta priminti, kad pirmasis efektyvus ir kompaktiškas kuro elementai pasirodė devintajame dešimtmetyje, o plačiai pradėti naudoti tik XXI amžiuje.
Jėgos bloko tvirtinimo prie automobilio schema: galima būtų pakeisti galingesniu
Ford Seattle-ite XXI, skirtingai nei jo pirmtakas, buvo gaminamas kaip viso dydžio maketas. Automobilis pasirodė labai žemas ir elegantiškas, ne vienoje automobilių parodoje susižavėjo (ypač kartu su reklaminėmis merginomis), tačiau technologinės kliūtys neleido sukurti net koncepcinio automobilio prototipo. Šiandien beveik visos fantastiškos idėjos, pasiūlytos Sietle-ite, yra lengvai įgyvendinamos. Išskyrus patį svarbiausią dalyką – kompaktišką branduolinį variklį. Todėl šis nuostabus automobilis ir toliau stebina dizainerių vaizduotę visame pasaulyje.
Vikšrinė atominė elektrinė
Sovietų Sąjungoje branduoliniai tankai ir automobiliai nebuvo kuriami, suvokiant, kad iš pradžių tai buvo fantastiški projektai. Tačiau mobili atominė elektrinė, telpanti į keletą visureigių, buvo ne tik suprojektuota, bet net pastatyta ir pradėta eksploatuoti. Nuostabus projektas vadinosi TPP-3.
Sovietų laikraščiuose pasirodė daugybė pirmosios energetinės savaeigės transporto priemonės (tos, kurioje buvo valdymo pultas) nuotraukų.
Pirmosios kalbos apie mobilią atominę elektrinę prasidėjo šeštojo dešimtmečio viduryje. Tokios sistemos kūrimą inicijavo Efimas Pavlovičius Slavskis, tuo metu buvęs pirmasis SSRS vidutinio dydžio mechaninės inžinerijos ministro pavaduotojas, o vėliau ir visos sovietinės branduolinės pramonės vadovas. Į plėtrą įsitraukė nemažai gamyklų ir institutų. Perspektyviausiu pripažintas Obninsko fizikos ir energetikos instituto projektas.
Pati elektrinė buvo nedidelio dydžio dvigubos grandinės vandeniu aušinamas reaktorius. Vanduo taip pat veikė kaip darbinis skystis; Generatoriaus turbina buvo varoma garais. Įranga buvo dedama ant važiuoklės, prailgintos iki 10 ritinėlių iš sunkiojo tanko T-10. Važiuoklė gavo bendrą pavadinimą „energetinė savaeigė transporto priemonė“.
Visą elektrinę sudarė keturios savaeigės energetinės transporto priemonės. Pirmajame – pats reaktorius su bioapsauga ir oro radiatoriumi, antrame – garo generatoriai ir cirkuliaciniai siurbliai, trečiame – turbogeneratorius, o ketvirtame – valdymo pultas ir atsarginė įranga. Stoties dislokavimas truko kelias valandas, ji negalėjo veikti važiuojant, nes visi savaeigiai energetiniai automobiliai turėjo būti sujungti laidais ir vamzdynais. Biologinį saugumą TPP-3 nebuvo taip sunku užtikrinti. Kadangi izoliacijos reikalaujantis reaktorius buvo ant atskiros motorinės savaeigės transporto priemonės, jis buvo tiesiog įdėtas į uždarą švino konteinerį, o eksploatacijos metu operatoriai prie šios savaeigės transporto priemonės nepriartėjo.
1960 metais mobilioji atominė elektrinė buvo paruošta eksploatuoti. 1961 m. spalio 13 d. įvyko pirmasis eksperimentinis stoties paleidimas. Ji pasirodė gerai, bandymai tęsėsi iki 1965 m. Bet buvo viena problema. Nei pramonininkams, nei mokslininkams nepavyko rasti prasmingo šio nuostabaus įrenginio panaudojimo. Iš pradžių jis buvo skirtas dirbti Tolimojoje Šiaurėje, tačiau tradicinės skysto kuro jėgainės pasirodė paprastesnės ir ekonomiškesnės. Ekonominis netikslumas privertė projektą uždaryti, o 1969 metais niekur nenaudotas TPP-3 buvo apgriautas.
Tuo pat metu buvo kuriama antroji mobili atominė elektrinė Pamir-630D. Kaip važiuoklė buvo naudojama MAZ sunkioji technika. Daugeliu atžvilgių ši stotis buvo sėkmingesnė nei TPP-3, tačiau pirmasis eksperimentinis jos paleidimas įvyko, deja, 1985 m., prieš pat Černobylio tragediją. Po avarijos dauguma branduolinių darbų dėl vienokių ar kitokių priežasčių buvo uždaryti, o perspektyvus Pamyras nebuvo išimtis.
3 skyrius. Ariel Atom (2010)
Praėjo amžinybė, kol žmogaus vaizduotė vėl atsigręžė į branduolinius automobilius. Tačiau šį kartą į verslą ėmėsi ne inžinieriai, o dizaineriai. Laimei, šiandien bet kuris save gerbiantis 3D menininkas mano, kad būtina nupiešti porą originalaus dizaino automobilių.
Singapūro dizainerį Muhammadą Imraną įkvėpė du automobiliai. Pirmasis yra „Ford Seattle-ite XXI“, o antrasis – lengvas angliškas sportinis automobilis „Ariel Atom“, kurį gamina nedidelė Somerseto įmonė. Sportinis automobilis turi gana keistą išdėstymą: jis neturi durų, stogo, bagažo skyrius; jis pagamintas standaus vamzdinio egzoskeleto pagrindu ir aprūpintas galingu 245 arklio galių „Honda“ varikliu. Dėl mažo svorio Ariel Atom iki 100 km/h gali įsibėgėti per fantastiškas 2,8 sekundės.
Singapūro dizainerio Muhammado Imrano Arielio atomas yra futuristinis, bet neįmanomas
Muhammado Imrano „Ariel Atom“ skiriasi nuo abiejų „prototipų“. Dizaineris siekė, kad jo koncepcija būtų kuo kompaktiškesnė. Atsižvelgdamas į tai, jis du automobilio keleivius pastatė ne šalia, o vieną po kito, vairuotojo kojomis siekdami beveik iki priekinio buferio (žinoma, iš vidaus). Pagal Mahometo idėją izoliuotas reaktorius turėtų būti įrengtas mašinos gale. Tiesa, Imrano techninis pasirengimas kiek glumina. Pavyzdžiui, gražus išmetimo vamzdžiai Radiacijos pavojaus ženklo pavidalu jie atrodo įspūdingai, bet kam branduoliniam automobiliui reikalinga išmetimo sistema kaip tokia? Bet kuriuo atveju singapūriečio koncepcija išliks gražia koncepcija, jo portfelio dalimi.
Serialas „Ariel Atom“ gaminamas Somersete ir neturi nieko bendra su branduoline energija
Bet ne viskas taip liūdna. Nes praėjus šešiems mėnesiams po Imrano eskizų, naujienose pasirodė branduolinis automobilis, sukurtas tikros mokslininkų grupės ir visiškai įmanomas šiuolaikinės technologinės plėtros sąlygomis.
4 skyrius. „Cadillac World Thorium Fuel“ (2011 m.)
Mažos įmonės „Laser Power Systems“ specialistai nusprendė pasukti teisingu keliu: pradėjo ne nuo futuristinio dizaino, o nuo technologinių galimybių ir praktinių užduočių. Visų pirma, jie nusprendė atsisakyti urano reaktoriaus, nes jis buvo sudėtingas ir pernelyg pavojingas transporto priemonių keleiviams. Toris buvo pasirinktas kaip alternatyva.
Iš esmės toris ne kartą buvo bandomas panaudoti branduolinėje pramonėje. Kadangi jis yra mažiau radioaktyvus, jis gali pakeisti šiandien naudojamą uraną ir plutonį. Be to, torio yra daug daugiau, todėl jis yra palyginti pigus. Tiesa, schema, kaip toris veikia branduoliniame reaktoriuje, yra gana išradinga. Pirma, torio-232 izotopas turi užfiksuoti šiluminį neutroną ir reakcijos metu virsti urano-233 izotopu; pastarasis jau tiesiogiai dalyvauja reakcijoje.
„Thorium“ išdėstymas yra toks pat, kaip „Ford“ inžinierių sukurtas „Nucleon“ koncepcijai.
Šį mėnesį sukanka 50 metų, kai iš surinkimo cecho vartų išriedėjo „Volga-Atom“ – pirmasis civilinis automobilis, varomas ne deginant iškastinį kurą, o naudojant atominę energiją.
1949 metais Sovietų Sąjunga tapo antrąja šalimi pasaulyje, sėkmingai pagaminusia ir išbandžiusią atominio ginklo prototipą. Viena vertus, tai, žinoma, buvo rimta sovietų mokslininkų ir inžinierių sėkmė. Kita vertus, tai buvo ne mažiau rimtas smūgis sovietinės vadovybės pasididžiavimui. Juk lenktynėse tarp dviejų šalių antra vieta yra paskutinė. Būtent tada daugelis šalies vadovų pradėjo galvoti apie tas sritis, kuriose SSRS galėtų imtis lyderystės. Visų pirma dėl taikaus branduolinės energijos naudojimo projektų.
Iš automobilio į automobilį
1957 metų „Ford Nucleon“ kaip energijos šaltinį turėjo naudoti kompaktišką branduolinį reaktorių. Kabina buvo pastatyta už priekinės ašies, o sunkusis reaktorius kartu su biologine apsauga buvo sumontuotas toli už nugaros. „Ford“ inžinierių skaičiavimais, „Nucleon“ vienu degalų pakrovimu galėjo nuvažiuoti 5000 mylių (8000 km), po to reikėjo visiškai pakeisti visą elektrinę, o savininkas galėjo pasirinkti bet kurią elektrinę – galingesnę ar ekonomiškesnę. .
Lenktynės dėl taikaus atomo
1949 m. SSRS vyriausybė, išklausiusi mokslininkų, tarp kurių buvo akademikas Piotras Kapica, Mokslų akademijos prezidentas Sergejus Vavilovas ir „sovietinės atominės bombos tėvas“ Igoris Kurchatovas, argumentus, nusprendė pastatyti pirmąjį grynai civilinį. branduolinis objektas – atominė elektrinė. 1954 metų spalį Obninsko atominė elektrinė buvo oficialiai įtraukta į Mosenergo tinklą, o paprasti žmonės turėjo galimybę uždegti lemputę branduoline elektra. Sovietų Sąjunga laimėjo pirmąjį „taikaus atomo“ estafetės etapą.
Bet ir amerikiečiai nemiegojo. 1952 metais Grotono laivų statykloje buvo nuleistas povandeninis laivas Nautilus, kuris turėjo tapti pirmuoju branduoliniu povandeniniu laivu pasaulyje. Iki 1954 m., kai buvo pastatyta Obninsko atominė elektrinė, „Nautilus“ buvo paleistas, o 1955 m. sausį išplaukė į jūrą, tapdamas pirmąja transporto (nors ir ne civiline) transporto priemone, varoma atominio skilimo energijos.
Atomas diržuose
Kuriant „Volga-Atom“, esamos GAZ-21 važiuoklės konstrukcijos niekaip nepavyko sustiprinti. Dėl to maketo idėja buvo pasiskolinta iš 1962 metų koncepcinio automobilio Fordas Seattle-ite XXI su dviem priekinėmis ašimis. Visi keturi „Volga-Atom“ priekiniai ratai buvo vairo (du iš jų važiavo). Nepaisant ilgo gaubto, yra vietos biologinei apsaugai ir aušinimo sistemai variklio skyrius nebuvo pakankamai. Teko naudoti priekinę salono dalį, o vairuotojo sėdynė buvo pastatyta gale.
Tačiau Sąjunga jau buvo pasirengusi reaguoti. 1953 metais SSRS Ministrų Taryba nusprendė pastatyti branduolinį ledlaužį. Laivas buvo paguldytas 1956 m. pavadintoje Leningrado laivų statykloje. Marty, po metų ji buvo paleista, o po to prasidėjo atominės elektrinės įrengimas, kurį sukūrė Nižnij Novgorodo mechanikos inžinerijos eksperimentinio projektavimo biuro (OKBM) komanda, vadovaujama Igorio Afrikantovo. 1959 m. gruodį atominis ledlaužis „Lenin“ buvo oficialiai perduotas SSRS karinio jūrų laivyno ministerijai ir nors tuo metu „Nautilus“ jau veikė ir net sugebėjo savo jėgomis pasiekti Šiaurės ašigalį, rezultatas galėjo būti laikoma bent lygiaverte. Svarbu, kad ledlaužis „Leninas“ buvo grynai civilinis laivas, o „Nautilus“ – karo laivas, nes tarptautinės bendruomenės akyse civilinių branduolinių projektų svoris buvo žymiai didesnis. Po kelerių metų į vandenyną įplaukė dar keli branduoliniais varikliais varomi civiliai laivai – amerikietis Savannah (1964) ir vokietis Otto Hahn (1968) (japonų laivas Mutsu labai vėlavo dėl techninių problemų ir buvo baigtas 1990 m.). Bet, vaizdžiai tariant, jie atvyko į startą, kai lenktynės jau buvo pasibaigusios.
Kaip veikia branduolinis variklis?
Pirmosios kartos dizainas yra klasikinis „patrankos dizainas“. Subkritinės urano poveržlės ant stūmoklio ir cilindro galo suartėja, padidindamos kritiškumą, o dalijimosi reakcija įkaitina cilindruose esantį darbinį skystį (helį). Helis plečiasi ir stumia stūmoklį, dirbdamas. Paskirstymo velenas išstumia kadmio sugėriklio strypą, reakcija išnyksta. Antroje kartoje kaip kuras naudojamas dujų fazės urano heksafluoridas, kuris taip pat yra darbinis skystis. Grafito moderatorius daromas akytas, kad dujos veiksmingiau susimaišytų ir jame įvyktų dalijimosi reakcija.
Švarus dizainas ir turinys
Nepaisant to, ideologinė pergalė atominėse lenktynėse vis dar negalėjo būti laikoma visiškai gryna, o sovietų mokslininkai, inžinieriai ir lyderiai ieškojo galimybės įtvirtinti savo sėkmę. Reikėjo netradicinių idėjų, viena jų atkeliavo diplomatiniais kanalais.
1957 metais „Ford“ visuomenei pristatė vieną ambicingiausių koncepcijų savo istorijoje – „Ford Nucleon“. Dizaineriai savo ateities automobilio viziją pavaizdavo ir net ne viso dydžio makete, o 3:8 mastelio maketu. Nukleonas atrodė itin futuristiškai, tačiau neįprasčiausias dalykas buvo ne jo išvaizda, o siūlomas energijos šaltinis yra labai kompaktiškas branduolinis reaktorius. Toliau mastelio modelis ir konceptualus jo aprašymas nepasiteisino, tačiau visuotinai priimta, kad „Ford Nucleon“ tapo savotišku atominio amžiaus simboliu.
Aklavietės šaka
Susidūręs su mastelio mažinimo problemomis, Kamnevas pasiūlė sukurti šalutinį produktą – branduolinę mašiną kelių tiesimui, tiksliau, branduolinį kelio volą. Slavskis išsakė šią idėją Chruščiovui, ir jis apsidžiaugė sužinojęs, kad naudojant tokį volą, naudojant reaktoriaus generuojamą šilumos perteklių galima nutiesti kelią tiesus kaip rodyklė ir lygus kaip veidrodis, net tankiausi miškai, minimaliomis sąnaudomis. Viena tokia čiuožykla buvo pastatyta iki 1959 metų pabaigos, ją liudininkas apibūdina taip: „Net didžiausiuose karjeruose tokių milžinų nemačiau. Septynių aukštų pastato aukščio ir 20 m pločio mašina nutiesia tiesų ir lygų kelią miške, tiesiog sukepindama viršutinį dirvožemio sluoksnį, kurio temperatūra viršija 500 laipsnių. Sibire atlikti bandymai paliko 25 kilometrų ilgio nuostabiausio kelio ruožą tiesiai per taigą, maždaug pusiaukelėje tarp Tomsko ir Novosibirsko. Kelias būtų buvęs išasfaltuotas iki galo, bet ištiko bėda: pavargęs čiuožyklos operatorius užmigo už svirtelių, o vienetinė statybinė mašina nugrimzdo į pelkę, kurios dugne vis dar. melas. A tobulas kelias vienišas prasideda ir baigiasi vidury taigos – tarsi paminklas praėjusios eros atominei fantazijai.
„Ford Nucleon“ buvo pristatytas įvairiose parodose, o 1958 m. vienoje Amerikos automobilių parodoje jį pamatė antrasis Sovietų Sąjungos ambasados sekretorius Vladimiras Sinyavinas. Jis buvo didelis entuziastas technikos pažanga ir entuziastingai aprašė automobilio idėją savo pranešime. Kadangi jame buvo paminėtas atominis projektas, ataskaita buvo atidžiai išstudijuota namuose. Kariškiai tuo nesidomėjo, nes tai, kas buvo aprašyta, laikė tuščia fantazija, bet tik tuo atveju ataskaita buvo išsiųsta SSRS Vidutinės inžinerijos ministerijai, kuri tada buvo atsakinga už viską. branduoliniai projektai. Jį matė vienas iš viceministrų, legendinis Efimas Pavlovičius Slavskis. Taip ir prasidėjo nežinoma istorija nuostabus automobilis, kuris gali sukelti perversmą visoje pasaulio automobilių pramonėje.
Branduolinis variklis generavo daug šilumos, kuriai išsklaidyti reikėjo efektyvios aušinimo sistemos. Inžinieriai neturėjo tokio dizaino patirties, todėl ieškojo sprendimų šeštojo dešimtmečio amerikietiškuose koncepciniuose automobiliuose, pavyzdžiui, 1951 m. „Buick Le-Sabre“ (nuotraukoje) ar 1958 m. „Ford X 2000“. Nepaisant visų savo pretenzingumo, jie turėjo svarbų pranašumą: jie leido pritaikyti didžiules aušinimo sistemos oro įleidimo angas prie bendro kėbulo dizaino.
Pasiekti neįmanomą
Slavskiui ši idėja pasirodė įdomi ir jis konfidencialiai paprašė kelių branduolinių fizikų ištirti galimybę įgyvendinti tokį projektą. Atsakymas buvo visiškai nedviprasmiškas: „Tuščios fantazijos! Kitame susitikime Kremliuje Slavskis atsainiai paminėjo tai kaip pokštą – štai kokias nesąmones daro amerikiečiai. Jis tikėjosi, kad Chruščiovas juoksis kartu su juo, bet reakcija buvo visiškai kitokia. Nikita Sergejevičius klausėsi ministro ir staiga rimtai pasakė: „Kodėl mums nepagaminus tokio automobilio? Juk ledlaužis pasiteisino! Bandymai įtikinti generalinį sekretorių buvo nesėkmingi; Chruščiovas ranka mostelėjo į šalį visus prieštaravimus: „Jei šie fizikai negali, susiraskite kitus“.
Ir tokių fizikų buvo rasta. Norint sukurti automobilį, varomą branduoline energija, buvo sukurtas Automobilių projektavimo biuras (AKB), vadovaujamas Aleksandro Eduardovičiaus Kamnevo. Baterija kūrė atominę elektrinę.
Pagal patrankos schemą
AKB fizikai, remdamiesi Lenino ledlaužio atomine elektrine, greitai įsitikino, kad jos sumažinti nepavyks. Neįsivaizduojama buvo pastatyti automobilį esamam reaktoriui – automobilis buvo toks didžiulis. Fizikai sprendė šią problemą iki 1960 m., bet nesėkmingai, kol kitame susitikime kažkas sušuko jų širdyse: „Tai neveikia, net jei į variklio cilindrus įpilama urano! - ir tai suteikė Kamnevui idėją, kuri pasirodė labai vaisinga.
Idėja buvo tokia. Tradiciniam reaktoriui reikia gana nemažo radioaktyvaus urano kiekio. Kai kuro masė mažėja, neutronų dauginimo koeficientas krenta, o reaktorius nustoja būti kritinis - jis „išnyksta“. Tuo tarpu reaktoriaus kritiškumas priklauso ne tik nuo į jį įkeliamos radioaktyviosios medžiagos masės, bet ir nuo jo konstrukcijos bei konfigūracijos. Kamnevas pasiūlė naudoti klasikinę „patrankų schemą“, gerai žinomą branduoliniams fizikai nuo pirmųjų atominių bombų iš urano konstrukcijos (pažangesnės plutonio bombos buvo pagamintos naudojant kitą schemą - sprogstamą). Jo darbo esmė ta, kad susiliejus dviems sodrinto urano gabalėliams, prasideda grandininė reakcija, padidėja neutronų dauginimo koeficientas ir reakcija tampa savaime išsilaikanti. Bomboje tai eina dar toliau – prasideda stiprėjanti grandininė reakcija ir įvyksta sprogimas. Bet tai darbas įprastinis variklis vidaus degimas yra mažų sprogimų serija! Jums tereikia laiku sustabdyti reakciją, kad uždarytumėte variklio ciklą.
Atominė širdis
1961 m. pabaigoje projektas buvo beveik baigtas. A21 variklis buvo visiškai tradicinis keturių cilindrų blokas, kuriame stūmoklių ir cilindrų galuose buvo poveržlės iš urano, prisodrinto 235 izotopu. Cilindro gale taip pat buvo poveržlė iš grafito, neutronų moderatorius. Darbinis skystis buvo pumpuojamas į cilindrus heliu. Suspaudimui progresuojant, urano masės priartėjo viena prie kitos, o neutronų dauginimo koeficientas pradėjo didėti. Dėl šilumos išsiskyrimo helis įkaito ir pradėjo plėstis, stumdamas stūmoklį aukštyn – tai buvo darbinis eiga. Sureguliuoti greitį ir sustabdyti variklį buvo galima naudojant amortizatoriaus strypus, kurie buvo išdėstyti vožtuvų vietoje ir pratęsiami savarankiškai besisukančio skirstomojo veleno su kintamomis kumštelių fazėmis. Sunaudojus branduolinį kurą, fazės pasikeitė, kad kompensuotų kuro „sudegimą“. Kaip avarinis reaktoriaus „gesinimas“ superkritinių avarijų atveju buvo numatytas boro rūgšties tirpalo įpurškimas į cilindrus. Visas agregatas buvo patalpintas į visiškai sandarų apvalkalą su bioapsauga, išvesti tik antrojo aušinimo kontūro vamzdynai ir magnetinė sankaba, sukanti pavarų dėžės pavarą.
Po šešis mėnesius trukusių derinimų ir eksperimentų ant stovo sumontuotas variklis tris mėnesius dirbo visiškai normaliai, o nominali rida – apie 70 000 km. Atėjo laikas tai išbandyti. Važiuoklės projektavimui buvo įtraukti inžinieriai iš specialiai sukurtos darbo grupės Gorkio automobilių gamykla(DUJOS). Vykdoma užduotis juos labai nustebino. Reikėjo gerokai sustiprinti pakabą: A23 svėrė ne 200 kg, kaip standartinis GAZ-21 variklis, o beveik 500. Tuo pačiu variklis pasižymėjo absoliučiai fantastiškomis tiems laikams charakteristikomis: 320 AG galia. ir sukimo momentas didesnis nei 800 N m žemos apsukos(60 aps./min.). Reikalavimai taip pat numatė visišką patekimo po gaubtu pašalinimą, nebuvimą Degalų sistema Ir sumontuoti mazgai, o ypač - produktyvios aušinimo sistemos buvimas.
„Volgos atomas“
1965 metų balandį automobilis nukeliavo į bandymų poligoną netoli Seversko. Variklio kūrime dalyvavusio Valentino Semenovo, kuris sugebėjo vairuoti automobilį (ar automobilį?) prisiminimais, pojūčiai buvo labai neįprasti: automobilis buvo labai sunkus, bet variklio galia kompensavo. padidėjęs svoris. Įsibėgėjimas buvo greitas, bet stabdymas prasčiau. Ir variklis labai įkaito, o automobilyje, nepaisant vėsaus Sibiro pavasario, buvo labai karšta.
Bandymai parodė, kad dizainas yra gana funkcionalus tikras išteklius rida buvo daugiau nei 60 000 km. Tačiau po viso šito energijos vienetas jį reikėjo pakeisti, o tai labai varginanti ir eikvojanti civilinei įrangai. Todėl fizikai pradėjo dirbti su antruoju variklio variantu – su dujinės fazės degalais urano heksafluorido pavidalu, o ne kietuoju uranu. Heksafluoridas vienu metu tarnavo kaip darbinis skystis vietoj helio, kuris pirmajame variante taip pat sukėlė daug rūpesčių, išgaruodamas per menkiausius tarpiklių įtrūkimus ir net per sienas (jo lygiui palaikyti variklyje buvo sumontuotas helio cilindras ir automatine sistema išlaidų kompensacija). Tiesa, grafito stabdiklį reikėjo padaryti porėtą, kad dujos veiksmingiau susimaišytų ir joje vyktų dalijimosi reakcija. Naujas variklis buvo mažiau galingas (200 AG, 600 N m), o rida su vienu degalų įkrovimu sumažėjo iki maždaug 40 000 (pagal bandymų rezultatus). Tačiau norint „papildyti degalų“, nebereikėjo keisti viso variklio, pakako į cilindrus pumpuoti naują urano heksafluorido atsargą.
Iš pradžių buvo planuota pagaminti keletą eksperimentinės mašinos demonstruoti juos parodose ir pavažinėti garbiems svečiams. Tačiau kol dizaineriai kūrė variklį ir patį automobilį, situacija pasikeitė. Chruščiovas atsistatydino iš generalinio sekretoriaus pareigų, o jį pakeitęs Brežnevas tokių ambicijų neturėjo. Taigi projektas buvo uždarytas be didelio triukšmo. Ir du prototipai automobiliai (be variklių, kurie buvo pašalinti nukenksminimui ir utilizavimui) ilgam laikui stovėjo sąvartyne ir vėliau buvo sunaikinti. Su jais ėjo beribis ir beatodairiškas to laikmečio entuziazmas, kuriame žmonės nebijojo griebti atomą už uodegos.
Kas atsitiks, jei pasakysime, kad išmetamų teršalų perteklius kenksmingų medžiagų Ar benzino ar įprasto dyzelinio kuro deginimą galima išspręsti naudojant branduolinį variklį? Ar tai padarys jums įspūdį? Jei ne, tada jums net nereikia pradėti skaityti šios medžiagos, bet tie, kurie domisi šia tema, esate laukiami, nes mes kalbėsime apie branduolinį variklį automobiliui, kuris veikia torio-232 izotopu.
Keista, kad torio-232 pusinės eliminacijos laikas yra ilgiausias tarp torio izotopų ir yra labiausiai paplitęs. Šį faktą apmąstę amerikiečių kompanijos Laser Power Systems mokslininkai paskelbė apie galimybę sukurti variklį, kuris kaip kurą naudotų torį ir tuo pačiu yra absoliučiai realus šiandienos projektas.
Jau seniai nustatyta, kad toris, naudojamas kaip kuras, turi tvirtą poziciją ir „dirbdamas“ išskiria milžinišką energijos kiekį. Mokslininkų teigimu, vos 8 gramai torio-232 leis varikliui veikti 100 metų, o 1 gramas pagamins daugiau energijos nei 28 tūkstančiai litrų benzino. Sutikite, tai negali padaryti įspūdžio.
Pagal generalinis direktorius„Laser Power Systems“ specialistų komanda Charlesas Stevensas jau pradėjo eksperimentus su nedideliais torio kiekiais, tačiau artimiausias tikslas – sukurti technologiniam procesui reikalingą lazerį. Apibūdindami tokio variklio veikimo principą, galime pateikti klasikinės jėgainės veikimo pavyzdį. Taigi, pagal mokslininkų planus, lazeris šildys vandens indą, o gautais garais bus valdomos mini turbinos.
Tačiau, kad ir koks proveržis atrodytų LPS specialistų pareiškimas, pati idėja panaudoti branduolinį torio variklį nėra nauja. 2009 m. Lauren Kuleusus parodė pasaulio bendruomenei savo ateities viziją ir pademonstravo Cadillac World Thorium Fuel Fuel Concept Car. Ir, nepaisant futuristinės išvaizdos, pagrindinis koncepcinio automobilio skirtumas buvo energijos šaltinio buvimas baterijos veikimo laikas, kuriame kaip kuras buvo naudojamas toris.
„Mokslininkai turi rasti pigesnį energijos šaltinį, palyginti su anglimi, su mažu anglies dvideginio išmetimu arba visai jo degimo metu. Priešingu atveju šios idėjos iš viso nebus galima išvystyti“ – Robertas Hargrave'as, torio savybių tyrimo ekspertas.
Įjungta Šis momentas„Laser Power Systems“ specialistai visapusiškai sutelkė savo pastangas kurdami gamybinį variklio modelį masinė produkcija. Tačiau vienas iš labiausiai svarbius klausimus Kaip į tokią naujovę reaguos „naftos“ interesus lobistinės šalys ir įmonės? Tik laikas parodys atsakymą.
Įdomus:
- Gamtinės torio atsargos viršija urano atsargas 3-4 kartus
- Ekspertai vadina torą, ypač torį-232, „ateities branduoliniu kuru“.
Automobilis su branduoliniu varikliu – šis pirmasis ženklas, kuris varomas praktiškai be atliekų ir visais atžvilgiais yra aplinkai nekenksmingas automobilis, dabar buvo rodomas ne tik mokslininkų svajonėse ir pasiekimuose, bet ir realybėje.
Lazerinės energijos sistemos – būti branduoliniu varikliu!
Laser Power Systems inžinieriai, vadovaujami išradėjo Charleso Stevensono, sugebėjo ne tik sukurti branduolinio variklio koncepciją, bet ir sėkmingai ją įgyvendinti. Naujasis koncepcinis automobilis vadinasi Cadillac World Thorium Fuel ( Cadillac WTF). Tik pažiūrėk į šį gražų vaikiną:
„Cadillac WTF“ techninė informacija
Variklio rektoriui skirtas kuras buvo silpnai radioaktyvus toris – gana retas ir brangus metalas. Tačiau vos vienas gramas šios medžiagos gali pakeisti daugiau nei 30 000 litrų įprastų degalų, naudojamų vidaus degimo varikliuose!
Paprasti skaičiavimai rodo, kad jei į automobilio variklį „įpilama“ tik 8 gramai torio, automobilis veiks nuolat. užteks... šimtui metų! Be to, reakcijos metu išsiskiriančios energijos pertekliaus užteks ir akumuliatoriui bei kitiems panašiems prietaisams įkrauti!
Visos koncepcijos sistemos kardinaliai skiriasi nuo tradicinių analogų. Torio energija efektyviausiai suaktyvina visas vidines programas, veikdama panašiai kaip žmogaus nervų sistema. Pagrindiniai automobilio komponentai turi saugos funkciją netikėto gedimo atveju, todėl Cadillac WTF ir toliau pilnai funkcionuoja be remonto.
Skirtingai nei modernių automobilių, koncepcinis automobilis turi... 24 ratus, po 6 kiekvienoje pusėje. Kiekvienas iš jų yra gana siauras ir aprūpintas įmontuotu indukciniu elektros varikliu. Tokius ratus reikės reguliuoti kas 5 metus, jų nereikės keisti.
Pats Cadillac WTF dizainas yra labai lankstus, automobilis gali transformuotis kaip raumuo, todėl valdymas tampa intuityvus. Pavyzdžiui, ratų kampas keičiasi priklausomai nuo kelio dangos. Saugumo sumetimais automobilio reaktorius buvo įrengtas koncepcinio automobilio gale.
Tiesą sakant, nežinau, kur šiuolaikiniai autoservisai ir techninės priežiūros dirbtuvės samdys automobilių remonto meistrus, jei tokie automobiliai masiškai pasirodys eksploatuojami: čia jiems reikės bent inžinieriaus diplomo su atitinkamu išsilavinimu!
O kas atsitiks su pasaulio padėtimi energetikos srityje, jei toris šioje srityje parodys save teigiamai automobilių pramonė nauja karta? Sunku įsivaizduoti, tačiau šias pozicijas gali užimti Australija ir Indija - šios šalys sudaro apie 30% šio metalo telkinių iš visų planetos telkinių.
Laikas parodys, ar naujos kartos automobilių gamyba bus paremta radioaktyvaus skilimo varikliais. Ir aš norėčiau: sunku net įsivaizduoti, kokią didžiulę aplinkos problemą turės žemiečiai, kuri išnyks! Kas gali tam užkirsti kelią, nebent galbūt tarptautinių degalų holdingų nenoras, kurie įgis visas teises į technologiją, o vėliau arba slėps ją neribotam laikui, arba pabrangins prieigą prie jos. Vienintelis raminantis faktas – yra pavyzdžių, jog elektromobiliai vis tiek randa visko didesnis pritaikymas automobilių pramonėje ir taršos faktas aplinką neleis tarptautiniams kuro koncernams užgniaužti torio technologijos.
