Атомовоз для перевозки людей и грузов по железной дороге

Изобретение относится к области применения атомной энергии в мирных целях, а именно для железнодорожного транспорта, к устройствам из двух ж/д вагонов для силовой или тяговой части железнодорожного транспорта для перевозки людей и грузов по железной дороге на большие расстояния без подпитки электроэнергией из внешней электросистемы.

Прототипом изобретения является атомный газотурбовоз и двигательная установка атомного газотурбовоза (см. Патент на изобретение RU 2375219 С1. Заявка: 2008141789/11, 21.10.2008. Опубликовано: 10.12.2009. Бюл. №34), содержащие газотурбинный привод и атомный реактор, соединенные трубопроводами через теплообменник и через второй контур, что позволяет иметь высокую тепловую напряженность и сэкономить топливо на локомотиве, что особенно важно в условиях Севера и Сибири.

Однако данное изобретение имеет недостаток - сложность работы двух разных систем в одном локомотиве, что не обеспечивает надежность ее работы.

Задачей предлагаемого изобретения является надежность, простота и эффективность работы атомовоза при перевозках грузов и людей по железной дороге независимо от внешней электросистемы.

Указанная задача решается тем, что в атомовозе для перевозки людей и грузов по железной дороге, состоящем из двух железнодорожных вагонов согласно изобретению в первом вагоне размещены: блок контроля за управлением движения атомовоза и за аварийной ситуацией, два вертикальных, цилиндрической формы атомных энергоблока с водяными рубашками для охлаждения стенок атомных энергоблоков и получения водяного пара; полочный скруббер для сбора вредных выбросов в случае аварии атомных энергоблоков с системой дезактивации водным раствором 0,5% серной кислоты; сепаратор водяного пара - емкость для сбора водяного пара и отделения капелек воды из потока водяного пара, после сепаратора водяного пара находится паровая турбина с генератором и трансформатором электрического тока для движения атомовоза с электродвигателем и шкивом для клиноременной передачи на переднюю ведущую пару колес; во втором вагоне размещены: емкость с водным раствором щелочи NaOH, соединенная с пропеллерным насосом, и далее с горизонтальным контактором с U-образными трубками внутри для перемешивания и нейтрализации кислых комплексных урановых соединений из нижней части полочного скруббера, при этом выход контактора соединен с барабанным вакуум-фильтром для отделения твердой фазы гидроокиси урана U(OH)₄.

Водяная рубашка атомного энергоблока представляет собой вертикальную цилиндрическую емкость диаметром на 15-20 мм больше диаметра самого атомного энергоблока, на торцевых сторонах которой имеются приваренные торцевые фланцы с прокладками для болтового соединения к ним торцевых (глухих) фланцев для предотвращения утечки воды снизу водяной рубашки и водяного пара сверху водяной рубашки. Первоначально вода подается по трубопроводу с муфтовым соединением в рубашку через верхний штуцер сброса водяного пара в сепаратор водяного пара, пока в водяной рубашке отсутствует пар. Уровень в водяной рубашке фиксируется уровнемером со стеклами Клинкера. Далее в процессе работы вода в рубашку подается из нижней части сепаратора водяного пара насосом через регулирующий клапан и штуцер в стенке рубашки.

В случае аварии атомных энергоблоков имеется линия сброса через предохранительные клапана в полочный скруббер для сбора вредных выбросов с системой дезактивации раствором 0,5% серной кислоты.

У атомовоза имеется задний ход движения, который осуществляется специальным электродвигателем заднего хода движения со шкивом клиноременной передачи на шкив последних колес второго вагона.

На фиг. 1 представлена принципиальная технологическая схема атомовоза.

На фиг. 2 представлена схема расположения оборудования атомовоза в вагонах.

Атомовоз содержит следующие основные блоки и аппараты: блок 1 контроля за аварийной ситуацией атомного энергоблока 2 с датчиками температуры и давления и за управлением движения атомовоза; два атомных энергоблока 2 с водяными рубашками 3 для снятия тепла реакции через стенки атомного энергоблока 2, где вода омывает стенки атомного энергоблока 2, и получается одновременно водяной пар; полочный скруббер 4 для сбора вредных выбросов в случае аварии атомного энергоблока 2 с системой дезактивации водным раствором 0,5% серной кислоты, подаваемой насосом 5 из специальной емкости 6; сепаратор 7 водяного пара для отделения капелек воды из потока водяного пара; паровая турбина 8 генератора 9 электрического тока; электродвигатель маховика для клиноременной передачи (условно не обозначен); горизонтальный контактор 10 для нейтрализации кислых комплексных урановых соединений из нижней части полочного скруббера 4; барабанный вакуум-фильтр 11 для отделения твердой фазы гидроокиси урана U(OH)₄ со шнеком 12 загрузки ее в герметичные просвинцованные резиновые мешки 13.

Атомовоз работает следующим образом. После подачи воды насосом 14 через регулирующий клапан 15 и штуцер 16 в водяную рубашку 3 вода омывает стенки атомного энергоблока 2, снимает тепло реакции, а при достижении температуры воды 100°C в водяной рубашке образовавшийся водяной пар сбрасывается через верхний штуцер 17 и регулирующий клапан 18 в сепаратор 7 водяного пара тарельчатого типа и далее поступает на лопасти паровой турбины 8 генератора 9 электрического тока. Происходит распределение электроэнергии на трансформаторы для дальнейшего использования ее для тяговой части транспорта с последующей подачей электроэнергии на электродвигатель с маховиком для клиноременной передачи и на ведущую пару колес устройства со шкивом (на схеме условно не показано) для движения атомовоза по ж/д рельсам.

Атомовоз имеет высокую атомную безопасность, которая обеспечивается тем, что он имеет: 1) систему с полочным скруббером 4 и с подачей дезактивирующей жидкости 0,5% водного раствора серной кислоты в верхнюю часть полочного скруббера 4 насосом для улавливания урановых соединений; 2) атомные энергоблоки 2 в случае аварии имеют систему сброса после предохранительных клапанов 19 в нижнюю часть полочного скруббера 4; 3) систему нейтрализации кислых комплексных урановых соединений типа [UO₂(SO₄)₃]^4- из нижней части полочного скруббера 4 в горизонтальный контактор 10, где реакционная смесь перемешивается пропеллерным насосом 20 с водным раствором щелочи NaOH, подаваемой из специальной емкости 21, тепло реакции снимается водой, поступающей в U-образные трубки 22 диаметром 25 мм, расположенные внутри контактора 10. В результате реакции образуется гидроокись урана U(OH)₄, которая поступает насосом 23 для отделения твердой фазы на барабанный вакуум-фильтр 11, где происходит сушка, концентрирование и отделение ее ножом-пластиной 24 с поверхности барабана, загрузка шнеком 12 в просвинцованные резиновые мешки 13 и отправка их после герметичной упаковки на производство элементов урана за пределы устройства.

Применение предложенного атомовоза позволит безопасное использование атомной энергии в мирных целях для тяговой силы железнодорожного транспорта и высокую надежность работы. Особенно перспективной она является для северной железной дороги по маршруту Санкт-Петербург, Воркута, Надым-Анадырь (Чукотка) и далее Аляска (Россия).