Ефим Балабанов - Ядерные реакторы

Для работы атомной электростанции не нужен воздух. Она потребляет ничтожные количества ядерного топлива — урана или тория. По весу они в два с половиной миллиона раз меньше, чем соответствующие по запасу энергии количества угля. Атомная электростанция не дает дыма. Получающееся некоторое количество радиоактивных «осколков» может быть использовано для изготовления радиоактивных препаратов. Ядерный реактор электростанции излучает большое количество нейтронов и радиоактивных излучений, которые в основном поглощаются бетонной защитой. Но часть нейтронов может быть использована для облучения различных элементов с целью получения радиоактивных изотопов, которые используются в народном хозяйстве.

Атомный двигатель.Атомная энергия может быть использована не только для получения электричества.

Сейчас вполне возможна установка атомного двигателя на больших морских судах (рис. 65). Теплоноситель, выходящий из ядерного реактора, нагревает воду паровых котлов. Пар может быть использован обычным способом: либо для работы паровых машин, связанных с гребным валом, либо (что энергетически значительно выгоднее) для вращения паровой турбины. Паровая турбина имеет очень большое число оборотов, поэтому ее нельзя связывать прямо с гребным валом. Между турбиной и гребным валом устанавливается редуктор — прибор, позволяющий получать уменьшенное число оборотов вала.

Расчеты показывают, что для кругосветного плавания морского судна водоизмещением 15–20 тысяч тонн необходимо всего 800–900 граммов урана 235.

Такое судно практически не связано с топливной базой. Оно может плавать месяцы и даже годы без пополнения запасов горючего. Отработанное, нуждающееся в химической обработке ядерное горючее может складываться в больших свинцовых ящиках. После нескольких месяцев хранения большая часть радиоактивных веществ в основном распадется, и восстановление ядерного горючего можно будет произвести на находящемся на берегу предприятии.

Уже сейчас при недостаточно совершенной еще ядерной технике эксплуатация атомных двигателей на больших судах обойдется не дороже, чем эксплуатация тепловых машин, использующих химическое топливо.

Атомный двигатель не требует для своей работы воздуха и поэтому может быть вполне успешно использован на подводной лодке (рис. 66).

Такая лодка является уже в полном смысле подводной. Она может двигаться под водой неограниченное время. Ей не нужно, как это приходится делать современной лодке, время от времени подниматься на поверхность воды для зарядки аккумуляторов. Атомная подводная лодка может действовать под водой длительное время. Необходимый для дыхания команды кислород может запасаться в конденсированном виде в баллонах или извлекаться при помощи электролиза прямо из морской воды. Сейчас подводные лодки используются в основном для военных целей. Атомные подводные лодки могут быть использованы и для пассажирских и грузовых перевозок. В любую погоду, и зимой, и летом, они смогут плавать от Мурманска до Владивостока вдоль нашего северного и восточного побережья. Им не страшны мощные ледяные поля, преграждающие путь надводным кораблям: они пройдут подо льдами.

Можно, как мы уже указывали, построить совсем маленький ядерный реактор, состоящий из 15 литров простой воды и 700–800 граммов урана 235или другого расщепляющегося материала. Пар этого котла может быть использован для вращения небольшой турбины. Казалось бы, такой маленький реактор можно установить на любой транспортной установке, даже на легковом автомобиле. Однако этот реактор, так же как и любой другой, излучает очень большое количество нейтронов и гамма-лучей. Для того чтобы оградить водителя, пассажиров и даже прохожих от этих опасных излучений, надо окружить пятнадцатилитровый реактор слоем бетона или другого равноценного по поглощению материала толщиной не менее полутора — двух метров.

Нечего, конечно, и думать об установке такого реактора на легковом и даже на грузовом автомобиле. Применение атомных двигателей на малых транспортных установках является пока делом будущего. Не следует обольщаться надеждой на то, что удастся когда-нибудь найти легкий материал, тонкий слой которого сможет поглотить излучения реактора. Таких материалов в природе не существует. Надо искать другие пути получения и использования атомной энергии.

Имеется реальная возможность построить атомный теплоэлектровоз (рис. 67). Такое сооружение будет представлять собой небольшую атомную электростанцию на колесах, в которой газовая турбина приводится во вращение горячими газами, выходящими из труб ядерного реактора. На одном валу с турбиной находится компрессор, нагнетающий газ в ядерный реактор, а также электрический генератор, питающий электромоторы тепловоза.

Коэффициент полезного действия такого тепловоза может достигать 30–35 процентов. Необходимо только учесть, что газ, проходящий через реактор, становится радиоактивным и выпускать его в атмосферу нельзя.

Газ, выходящий из газовой турбины, нагнетается компрессором обратно в реактор, где он вновь нагревается, и цикл повторяется.

Такой тепловоз, увлекая за собой большой состав вагонов, будет, вероятно, в ближайшем будущем пересекать огромные пространства нашей страны.

Надо полагать, что недалеко то время, когда атомные двигатели начнут применяться и для воздушных сообщений. Самое удивительное заключается в том, что атомный авиационный двигатель будет незначительно отличаться от реактивного двигателя современных самолетов.

Реактивный двигатель (рис. 68) содержит два основных элемента: камеру сгорания, где происходит сжигание топлива, и выхлопное сопло, куда направляются раскаленные газы. Так же как и двигатель внутреннего сгорания, реактивный двигатель превращает тепловую энергию в механическую. Только тяга здесь создается не за счет винта, а за счет реакции отбрасываемого двигателем потока газов. Чем выше температура газа, тем больше скорость его истечения, тем больше скорость ракеты, снаряда или самолета.