|
В 1954 году начала работу первая АЭС в Обнинске. В 1959 году отправился в плавание первый атомный ледокол «Ленин». Как и в случае с ракетами, большинство подробностей создания новой техники было засекречено (по этой причине в советской периодике тех лет публиковалось намного больше материалов о западных технических достижениях, чем об отечественных). Но популяризаторы и фантасты все равно охотно писали о грядущей эре изобилия, которую обеспечит «внутриатомная» энергия. Благодаря их воображению и прекрасным иллюстрациям перед профанами представал светлый чистый мир, в котором индивидуальные коттеджи освещаются и отапливаются компактными реакторами, любой транспорт (автомобили, локомотивы, самолеты и корабли) перемещается на атомной тяге, огромные климатические установки, питаемые опять же атомной энергией, растопили вечную мерзлоту и озеленили пустыни, а Солнечная система покорена ракетами с атомными двигателями. Скептикам даже не нашлось что возразить на эти утопические зарисовки – достижения физиков говорили сами за себя. Действительно, сотни засекреченных конструкторов в те годы с воодушевлением трудились над проектами атомных автомобилей (“Ford Nucleon” и “Ford Seattleite XXI” компании «Форд»), атомных самолетов (М-30 и М-60 Владимира Мясищева, Ту-114, Ту-119, Ту-120 Андрея Туполева, YB-60 компании «Конвэр»), атомных танков (американские танки TV-1, TV-8 и советский ТЭС-3) и даже атомных пылесосов (проект компании «Левит»).
Почему же все эти атомные проекты провалились? Почему даже в XXI веке атомная энергетика не двинулась дальше электростанций, военных кораблей и субмарин? На это есть несколько причин, в том числе экономического характера, но я выделю две главные, которые с экономикой не связаны (как известно, в определенные исторические периоды экономическими соображениями с успехом пренебрегают). Прежде всего перед конструкторами транспортных реакторов во весь рост встала проблема управляемости. Атомный реактор – это не поршневой двигатель и не турбина, управлять которыми можно, просто снижая подачу топлива или впрыскивая воду. Тепло рабочему телу передается не напрямую, а через массивные теплообменники – иначе вы получите непрерывный радиоактивный факел, загрязняющий все вокруг. Из-за теплообменников образуется запаздывание в контуре теплоотдачи, и реактор трудно контролировать на переменных режимах (особенно, когда речь идет об автомобиле, любая поездка на котором состоит из непрерывной череды разгонов и торможений). А снижение мощности реактора до определенного уровня или даже небольшая остановка может привести к его «отравлению» короткоживущими изотопами (так называемая «йодная/ксеноновая яма»), что на пару суток превращает весь агрегат в смердящий радиацией и совершенно бессмысленный металлический ящик. Разумеется, эту проблему можно обойти, однажды запустив реактор на маршевый режим, а при маневрировании мощностью использовать возможности второго, рабочего, контура. Однако именно в этот момент встает во весь свой могучий рост вторая проблема. Если вы забыли за ненадобностью школьный курс физики, то напомню, что есть понятие коэффициента полезного действия (кпд), который характеризует (в самом общем определении) эффективность системы, преобразующей энергию в полезную нам работу. Кпд не может быть больше 100 % и в энергетических машинах редко достигает 50 %. Кпд рабочего контура, который подогревается реактором, заметно ниже 50 %, и дело не в утечках и потерях на трение (они как раз невелики), а в том, что законы физики в принципе не позволяют нам использовать всю энергию рабочего цикла: значительной частью мы должны пожертвовать в ходе самого преобразования энергии. Почему-то о кпд всегда забывают популяризаторы и фантасты, но о нем никогда не забывают инженеры. Понятно, что конструктор проектирует любой агрегат под максимальный кпд, но выдержать этот максимум можно опять же только на маршевом режиме. |
