Maintenant, cela semble étrange, mais à peine une décennie après le bombardement d'Hiroshima, qui a montré tous les «charmes» des radiations, le monde est littéralement tombé amoureux de l'énergie atomique. Les concepteurs de l'URSS et des États-Unis ont proposé avec enthousiasme quel autre moyen de transport installer le réacteur nucléaire. En plus des sous-marins nucléaires et des brise-glaces, qui existent à ce jour, des avions nucléaires, des voitures et même des dirigeables ont été conçus. Et les ingénieurs du milieu du XXe siècle rêvaient sérieusement de trains géants qui seraient entraînés au loin par une locomotive diesel au cœur atomique sur des milliers et des milliers de kilomètres.
Vers la toundra sur une large piste
Si nous parlons de réalité, alors contrairement au programme de création de bombardiers nucléaires - et l'URSS a même testé un réacteur spécialement conçu dans les airs - l'histoire de la conception de méga-trains nucléaires n'est pas allée aussi loin. Ni les modèles expérimentaux de locomotives, ni les voies correspondant au plan n'ont été construits. Tout s'est arrêté au niveau des projets de conception. Dans le même temps, contrairement aux travaux très confidentiels sur la création du même avion à propulsion atomique, l'idée de locomotives diesel alimentées par des réacteurs a été promue dans les journaux, livres et magazines de vulgarisation scientifique. Le journal Gudok, la publication du ministère des Chemins de fer de l'URSS, écrivait en 1956: «Dans les conditions du Nord, de l'Extrême-Orient et des déserts d'Asie centrale, il n'est pas toujours conseillé d'électrifier les lignes de chemin de fer nouvellement construites. Dans ces conditions, il vaut mieux utiliser des locomotives nucléaires,qui pourrait fonctionner de manière autonome, sans fourniture de grandes quantités de combustible ou d'autres matériaux … Bien entendu, une locomotive nucléaire sera beaucoup plus lourde qu'une locomotive à vapeur ou une locomotive diesel de même puissance. Mais si une telle locomotive est envoyée sur une autoroute éloignée, par exemple dans l'Arctique, elle y circulera par intermittence pendant toute la saison hivernale sans approvisionnement supplémentaire. Il est très facile d'en faire une centrale électrique mobile. De plus, il pourra fournir de l'énergie aux bains, blanchisseries, serres pour la culture de légumes. "puis il y travaillera par intermittence tout au long de la saison d'hiver sans approvisionnement supplémentaire. Il est très facile d'en faire une centrale électrique mobile. De plus, il pourra fournir de l'énergie aux bains, blanchisseries, serres pour la culture de légumes. "puis il y travaillera par intermittence tout au long de la saison d'hiver sans approvisionnement supplémentaire. Il est très facile d'en faire une centrale électrique mobile. De plus, il pourra fournir de l'énergie aux bains, blanchisseries, serres pour la culture de légumes."
Mais les lits de concombres dans le cercle polaire arctique, bien sûr, n'étaient pas le rêve ultime de ceux qui croyaient en l'avenir radieux de l'atome ferroviaire. L'idée des méga-trains paraissait beaucoup plus ambitieuse et prétentieuse. Ils étaient censés être constitués d'une puissante locomotive nucléaire et de wagons géants, placés sur une voie ultra-large, qui serait 2,5 à 3 fois plus large que la norme adoptée dans notre pays - 1520 mm. Dans le même temps, la capacité de chargement des wagons de marchandises de cette classe pourrait être comparable à celle d'un cargo fluvial, et les voitures de tourisme à deux niveaux offriraient aux voyageurs un espace et un confort sans précédent. L'image présentée lors de la première diffusion de notre article est une image visuelle collective d'un tel projet réalisé par un artiste contemporain.
NPP sur roues
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On entend parfois parler de projets de «locomotives à vapeur atomiques», mais bien sûr personne n'allait faire tourner les roues d'une locomotive à vapeur. Il était prévu d'utiliser des moteurs électriques pour entraîner les roues, qui à leur tour seraient alimentées par une centrale nucléaire située à l'intérieur de la locomotive, construite selon le schéma classique. À la suite d'une réaction nucléaire, de la chaleur est générée, qui est transférée au liquide de refroidissement, et elle dégage de la chaleur à l'eau dans le générateur de vapeur. La vapeur qui en résulte s'écoule à travers les tuyaux vers la turbine, et la turbine, à son tour, entraîne l'arbre du générateur électrique en rotation.
La figure ci-dessous montre un schéma d'une locomotive mono-section, dans laquelle le réacteur, le générateur et les moteurs électriques sont à l'intérieur d'un seul corps, seul le réacteur avec un échangeur de chaleur est recouvert d'une cloison de bioprotection. Selon certaines informations, une option à trois sections a également été envisagée, dans laquelle une section spéciale, isolée par bioprotection, connectée à deux autres coupleurs a été allouée au réacteur.
Il convient de noter le nombre d'essieux de locomotive: les concepteurs ont prévu que son poids énorme forcerait la charge à être répartie plus uniformément sur la voie. L'idée d'un train avec un réacteur nucléaire est simple et il n'y a pas d'obstacles fondamentaux à sa mise en œuvre. Mais pourquoi, alors, ne montons-nous toujours pas dans des voitures de palais et ne conquérons-nous pas les étendues arctiques sur des locomotives nucléaires?
Evidemment, la question de la faisabilité de la construction de trains géants à propulsion atomique se scinde en deux: la possibilité d'utiliser l'énergie nucléaire dans le transport de passagers et la justification technique et économique d'une expansion significative de la voie ferrée.
Béton et plomb
En fait, rien n'empêche l'utilisation de l'énergie de désintégration d'un noyau atomique dans l'industrie des transports, et de plus, elle est activement utilisée. Environ 75% de l'électricité en France est produite dans les centrales nucléaires, de sorte que les fameux trains TGV à grande vitesse alimentés par l'électricité du réseau aérien de contact peuvent en un certain sens être considérés comme des «trains atomiques». Mais est-il possible ou nécessaire de transporter toute la centrale électrique avec vous? La seule raison en est la possibilité de fonctionnement à long terme du véhicule sans ravitaillement en l'absence de carburant et d'infrastructures adaptées. Pour les brise-glace effectuant de longs voyages dans les eaux arctiques ou les sous-marins en alerte dans l'autre hémisphère, l'autonomie énergétique à long terme est extrêmement importante. Il n'interférerait pas avec les bombardiers stratégiques ou les avions anti-sous-marins,qui pourrait tourner au-dessus de l'océan pendant des jours, loin de l'aérodrome d'origine. Cependant, les avions nucléaires ont dû être abandonnés, et pour approximativement les mêmes raisons qui ont empêché la mise en œuvre de projets de locomotives avec des réacteurs nucléaires. Et la principale raison est la protection biologique.
Le réacteur nucléaire de la locomotive devrait être isolé avec une épaisse couche de plomb ou de béton et de tous les côtés. Il est impossible de se cantonner au mur entre le réacteur et la cabine du conducteur - après tout, dans ce cas, un rayonnement mortel frappera tout ce qui se trouve sur les côtés de la voie, sous les ponts et sur les viaducs passant au-dessus des voies. Le poids total d'un tel blindage biologique serait de centaines de tonnes, de plus, il occuperait un volume important. Si l'on tient compte du fait que les réacteurs nucléaires créés dans les années 1950 étaient eux-mêmes de grande taille, alors la taille et le poids d'une locomotive nucléaire seraient tout simplement titanesques. Peut-être pour cette raison, les concepteurs ont immédiatement commencé à penser au fait que la piste standard devrait être remplacée par une piste ultra-large. Mais est-ce suffisant de simplement écarter les rails pour résoudre ce problème?
Pourquoi dévisser les rails
Comme Viktor Mikhailovich Bogdanov, le conseiller du directeur de l'Institut de recherche scientifique sur les transports ferroviaires, nous l'a dit, dans le passé, un projet très exotique de construction de lignes ferroviaires ultra-larges en URSS a vraiment été discuté. Les auteurs de l'idée ont proposé de supprimer deux rails internes sur les chemins de fer à double voie. Les rails extérieurs restants formeraient une piste d'environ six mètres de large!
«Au départ, dans notre pays, les chemins de fer étaient conçus avec les plus grandes dimensions hors tout. Si en Europe occidentale la charge maximale autorisée par mètre de voie est de 6 tonnes, aux États-Unis sur la plupart des autoroutes - 8,5 à 9 tonnes, alors en Russie, cette valeur peut atteindre 12 tonnes, explique Viktor Mikhailovich. - Des structures de voie (ponts, tunnels, infrastructures caténaires aériennes) ont également été conçues pour des wagons de dimensions accrues. Il y a même une certaine marge pour les marchandises surdimensionnées. Mais tout cela, bien sûr, n'est pas conçu pour les wagons et les locomotives géants, qui pourraient voyager sur une voie de six mètres. Il suffit d'estimer le volume et le poids possibles d'une telle voiture, et il devient clair qu'à pleine charge (même à huit essieux) la charge par mètre de voie sera de dizaines de tonnes. Et ceci malgré le fait que les propriétés du chemin, des remblais, des ponts resteront les mêmes."
De toute évidence, un méga-train nucléaire devrait non seulement poser une voie plus large, mais recalculer et créer toute l'infrastructure. En conséquence, pour des raisons techniques et économiques, l'idée de créer une piste large à partir de deux pistes standard a été rejetée. L'Allemagne nazie est allée beaucoup plus loin dans le développement des routes à voie ultra-large (3000 mm) (notre magazine en a parlé en détail dans le numéro de mars), mais même là, cela n'est pas allé au-delà de la documentation de conception, et après l'effondrement du régime hitlérien, cette idée n'est plus revenue, compte tenu sa manifestation de gigantomanie économiquement injustifiée.
Tchernobyl.
Nouvelles du sud
Si Hiroshima n'a pas interféré avec l'amour qui a éclaté il y a un demi-siècle pour tout ce qui est nucléaire (à l'exception des bombes, bien sûr), alors la catastrophe de Tchernobyl a au contraire provoqué une vague de radiophobie et de rejet de «l'atome pacifique» dans le monde. Beaucoup sont effrayés par l'idée même que quelque part près des habitations humaines, un réacteur atomique se précipitera le long des rails. Et si un désastre survient et que la locomotive s'effondre? Et si cette catastrophe était "aidée" par des terroristes qui ne manqueront certainement pas l'occasion de distinguer le chemin devant le train à grande vitesse?
Mais quelle que soit l'ampleur de la peur des radiations, l'humanité est de plus en plus préoccupée par les perspectives d'une crise énergétique mondiale associée à une pénurie de combustibles fossiles, ainsi que par les problèmes environnementaux exacerbés par la pollution atmosphérique due à la combustion des hydrocarbures. Par conséquent, il ne peut être exclu que les progrès dans le domaine des technologies nucléaires (principalement pour assurer leur plus grande sûreté) deviennent dans un proche avenir la raison du regain d'intérêt pour le transport nucléaire.
Récemment, dans différents pays du monde, de nouveaux types de réacteurs nucléaires sont en cours de développement - compacts et plus sûrs que les réacteurs existants. Dans les années 90, la société publique sud-africaine Escom a annoncé son intention de construire un soi-disant réacteur modulaire à lit à billes (PBMR), et récemment (30 janvier 2020), il a été annoncé que la société espérait reprendre les travaux sur le projet. Le réacteur modulaire PBMR n'aura pas les barres de combustible habituelles. Comme piles à combustible, il est proposé d'utiliser des billes constituées de graphite, notamment des inclusions microscopiques d'oxyde d'uranium dans des capsules de carbure de silicium. Un gaz inerte (l'hélium est le mieux adapté) est soufflé à travers les billes, ce qui élimine la chaleur générée pendant la réaction. Le PMBR appartient au type de réacteurs haute température,et le gaz chauffé a une énergie suffisante pour entraîner directement la turbine basse pression ou transférer la chaleur vers un autre milieu de transfert de chaleur à travers l'échangeur de chaleur. Cela améliore considérablement l'efficacité de l'ensemble du système.
Mais l'essentiel dans un tel réacteur est une sécurité passive élevée. En principe, il ne peut y avoir de surchauffe avec explosion selon le scénario de l'accident de Tchernobyl, car un système de rétroaction naturel est intégré à la conception. Même si le flux de gaz de refroidissement s'arrête et que la température commence à augmenter, lorsqu'une certaine valeur est atteinte, la réaction s'arrête d'elle-même.
Un autre projet de réacteur nucléaire compact, sûr et pas trop cher a été proposé par des scientifiques de l'Université fédérale de Rio Grande do Sul (Brésil). Basé sur la technologie d'un réacteur nucléaire en ébullition, l'appareil utilise également du carburant sous forme de billes entrecoupées d'oxyde d'uranium - cependant, l'eau agit comme un réfrigérant.
Si ces deux projets et de nombreux autres projets similaires sont amenés aux paramètres déclarés, il sera possible d’envisager d’utiliser des dispositifs nucléaires plus petits et plus sûrs dans les transports. Qui sait, c'est peut-être en Afrique du Sud ou au Brésil - un pays aux longues distances et un intérêt de longue date pour les énergies alternatives - que l'idée des trains atomiques trouvera néanmoins un second souffle.
Auteur: Oleg Makarov
