Бензин на уран
Как это часто случалось в истории техники, почти все началось с военных. А конкретнее — с танков. В 1954 году на посвященной развитию бронетехники конференции Question Mark III в Детройте была представлена модель танка TV–I с ядерным реактором в роли силовой установки. Полной зарядки реактора, по замыслам конструкторов, должно было хватить на 500 часов работы. Весил танк 70 тонн, из которых примерно 10 приходились на реактор и 20 — на биологическую защиту. Такое соотношение было признано нецелесообразным, и к следующему году танк изрядно «похудел». Новая модель, получившая индекс R32 и представленная год спустя на Question Mark IV, весила уже 50 тонн, из которых на реактор с защитой приходились около 15. Пробег машины на одной «заправке» должен был составить порядка 6500 км. Такой вариант был признан более удачным, однако и он не ушел дальше чертежей и пластилиновых макетов. На этом интерес военных инженеров к ядерному наземному транспорту утих. Зато гражданские конструкторы из того же Детройта пошли гораздо дальше своих коллег.
За разработку первого атомобиля в 1957 году взялись инженеры концерна Ford. А уже год спустя широкой общественности был представлен первый атомный концепт — атомобиль Ford Nucleon (от латинского nucleus — ядро).
Кассета с ядерным топливом — так называемый ТВЭЛ (тепловыделяющий элемент), как и сам ядерный реактор, у этого необычного авто располагалась сзади. Реакторный отсек был защищен двойным дном и мощным слоем биологической защиты. Кассета была легкосъемной и, после того как ядерное топливо отрабатывало свой ресурс, менялась на новую. Предполагалось, что менять их будут на специальных автозаправках, которых со временем появится множество. Сам процесс замены должен был занимать не больше получаса. Учитывая то, что на одной «заправке» машина должна была проходить от 8000 км и больше (предполагались кассеты разных емкостей — «эконом», «стандарт» и «супер»), — время более чем приемлемое.
Кабина водителя была вынесена далеко вперед, аж за переднюю ось. Причин тому было две. Во-первых, таким образом экипаж машины максимально отдалялся от потенциально опасного ядерного отсека. И во-вторых, она в этом случае уравновешивала установленную сзади тяжелую биологическую защиту. Сама же кабина представляла собой почти сплошной стеклянный колпак с панорамным обзором. По бокам от нее были смонтированы воздухозаборники, предназначенные для охлаждения реактора.
Концепт был выполнен в одну восьмую натуральной величины, однако производители клятвенно заверяли общественность, что они готовы хоть сейчас соорудить его в нормальном размере. Что все детали и узлы просчитаны, продуманы и прочерчены, и дело остается лишь за малым. А именно — за малым ядерным реактором, который пока не создан, но будет создан вот-вот. Буквально лет через пять. А пока его не создали, маленький Nucleon был определен на стоянку в Музей Генри Форда в Дирборне (штат Мичиган). Где он стоит и по сию пору.
Почти готово
Однако по прошествии пяти лет реактор так и не родился. Зато родился новый концепт. Еще более революционный и значительно более реальный. Уже хотя бы потому, что он был сделан в натуральную величину.
Ford Seattle-ite был представлен на Всемирной ярмарке 1963 года. Это был поистине автомобиль будущего, имевший довольно мало общего с другими машинами. Одной из главных его фишек (кроме ядерной начинки) была сменная силовая установка. Она была смонтирована в легкосъемной передней части автомобиля. По желанию можно было ездить на экономичном 60-сильном передке или же на агрессивном 400-сильном. Все органы управления подключались через шарнирные передачи за считанные минуты. В машине предусматривалось некое подобие современной GPS, только без использования спутников. Бортовой компьютер (именно так — Seattle-ite начала 1960-х имел свой настоящий бортовой компьютер) получал с приборов данные о пройденном километраже и углах поворотов и откладывал маршрут на «вшитой» в память карте, которая отображалась на цветном экране. Машина имела шестиколесную схему, четыре передних колеса были ведущими и управляемыми.
Кабина машины была оснащена стеклами с переменной прозрачностью, вентиляционными жалюзи, а почти все управление осуществлялось буквально кончиками пальцев. Дизайн автомобиля и сейчас вызывает у людей неподдельное восхищение. В буклете, посвященном концепту, было написано: «Передовые стилисты не ограничены существующими техническими и научными достижениями. Свобода мысли — ключ к прогрессивному автомобильному конструированию. Seattle-ite приведет к созданию новых понятий в моделировании, комфорте и безопасности». Но опять же все упиралось в компактный ядерный реактор. Впрочем, в данном случае конструкторы немного перестраховались и заявили, что машина может работать и на топливных элементах. Однако тогда и нормальных топливных элементов, преобразующих органическое химическое топливо непосредственно в электричество, еще не существовало. Они появились лишь спустя два десятилетия. А компактного ядерного реактора нет и сейчас.
Атомная небомба
Получив два концепта и ни одного атомобиля, человечество на некоторое время забыло про свою ядерную автомечту. А после катастрофы 1986 года как минимум десятилетие и вспоминать о ней не хотело, настолько ярко стояли перед глазами обывателя темные руины четвертого энергоблока Чернобыльской АЭС. В те недалекие времена словосочетание «мирный атом» воспринималось в лучшем случае как горькая ирония, а в худшем — как издевательство. Почему-то считалось, что авария атомобиля, если таковой, например, врежется в столб, обязательно приведет к ядерному взрыву районного масштаба.
Люди в основной своей массе плохо представляют, как работает нормальный ядерный реактор. Им часто кажется, что в его недрах происходят один за другим маленькие ядерные взрывы, в одну тысячную или одну десятитысячную Хиросимы, и эти взрывы толкают мощные поршни, которые и крутят гигантские генераторы. На самом деле все далеко не так страшно, и реактор представляет собой скорее большую топку, чем взрывную камеру. Очень грубо процесс выглядит так: в рабочую зону загружаются заряженные обогащенным ураном-235 (чаще всего) ТВЭЛы. Термин «обогащенный» обозначает, что в топливе этого урана содержится порядка 10%. Когда несколько таких ТВЭЛов сближаются, они начинают «обстреливать» друг друга нейтронами, которые «разбивают» нестабильные ядра урана-235 на другие, более стойкие — уран-233, плутоний, торий и прочие. При этом элементы нагреваются, и чем ближе их сводят — тем нагрев больше. В разных типах реакторов температура рабочей зоны составляет от 250 до 400 градусов по Цельсию. При этом они нагревают проходящую через теплообменники реактора воду, которая, превращаясь в пар, вращает турбины генераторов точно так же, как она делает это на тепловых электростанциях. Процесс продолжается до тех пор, пока концентрация урана-235 в ТВЭЛах не упадет до 3–4%.
Даже если свести ТВЭЛы вплотную, взрыва не произойдет, ибо 10-процентный уран просто не может взорваться. В Чернобыле рвануло не ядерное топливо, а перегретое рабочее тело, проще говоря — пар. То есть никакого ядерного взрыва там не было, да и не могло быть. Было сильнейшее радиационное заражение местности, ибо взорвавшийся «паровой котел» разнес в прах и ТВЭЛы, в которых обогащенного радиоактивного урана и не менее радиоактивных продуктов его распада содержались тонны. Но то была огромная электростанция, одна из самых больших в мире. В случае с малым автомобилем какой-либо грандиозной катастрофы, да и не грандиозной тоже, произойти не может никак.
Не так давно южноафриканская госкорпорация Escom разработала новый тип ядерного реактора, который и перегреться, как некогда чернобыльский, не может. В него вместо ТВЭЛов засыпаются специальные шарики (PBMR), состоящие из графита с микроскопическими включениями оксида урана. В качестве рабочего тела в новом реакторе выступает гелий. Проходя через греющиеся шарики, газ отводит от них тепло и передает его на теплообменник. Хитрость реактора состоит в том, что после достижения определенной (довольно высокой) температуры ядерное деление урана останавливается и реактор остывает — для того чтобы, остыв, вновь начать работу.
Атомонастроение
В последнее время страсти по атому несколько улеглись, и буквально в начале 2009 года мы получили третий атомный концепт. На этот раз постаралась находившаяся тогда в глубочайшем кризисе компания General Motors. А помог ей нью-йоркский дизайнер и изобретатель Лорен Кулесус. Свой прототип для марки Cadillac он назвал WTF — World Thorium Fuel Vehicle (всемирный автомобиль на ториевом топливе). Как видно уже из названия, страшного урана в машине не будет, а будет в ней значительно менее опасный и более распространенный торий. И это далеко не самая главная особенность нового атомобиля. На самом деле его можно назвать вечмобилем, ибо его запас прочности превосходит все мыслимые пределы. Во-первых, на одной «заправке» WTF будет ходить не 8000 и даже не 80 000 км. Запас хода в нем вообще считается не в километрах, а в годах. Так вот, на одной «заправке» вечмобиль будет колесить не менее 100 лет. Во-вторых, все детали и узлы у авто многократно дублированы, поэтому никакая поломка не выведет его из строя. Одних только колес предусмотрено 24 -по формуле 4×6, причем у каждого колеса свой собственный электромотор. Заменять колеса не нужно — ни полностью, ни частично, требуется лишь их регулировать один раз в пять лет. В-третьих, машина имеет гибкую конструкцию. В зависимости от условий и от ситуации она может льнуть к дороге или, напротив, вздыбиться. Конечно, не сильно, но на динамике и управляемости это отразится существенно. Реактор расположен в задней части машины. Работать он будет постоянно, а излишки энергии, например во время стоянки, вполне можно передавать в городские энергосети через специальные принимающие розетки.
Но, к сожалению, и для этого авто маленький ториевый реактор еще не построен.
Однако увидеть работающий атомобиль и даже прокатиться в нем уже можно. Фанаты ролевой компьютерной игры Fallout-3 рассекают игровые просторы именно на старом добром Ford Nucleon. Кстати, fallout в переводе с английского — радиоактивное заражение.
