PerrasMotorNostalgi

Perrabolo är en fortsättning på min tidigare blogg PerrasMotorNostalgi. Titta gärna in även på TuristbussN200.se där jag är en av medarbetarna.

torsdag 16 mars 2017

Atomlokomotiv

Som lokförare känns det en aning bisarrt att man i mitten av 1950-talet på fullt allvar funderade på att köra kärnkraftsdrivna tåg.

Efter andra världskriget var många optimistiska när det gällde kärnkraft för civilt bruk. Den 17 juli 1955 var Arco i staten Idaho det första samhället i världen som fick sin elektricitet från kärnkraft.

Utöver atomkraft för produktion av elektricitet diskuterade man atomdrivna fartyg, flygplan och tåg. Den tekniska utvecklingen gick med rasande fart och snart skulle vi nog kunna tillverka små kärnreaktorer, kanske till och med så små att de gick att använda i bilar. Vi skulle inte längre behöva bryta kol och bensinstationerna skulle vara ett minne blott. Atomenergin skulle snart göra förbränningsmotorerna föråldrade. Optimismen var stor, säkerheten gick säkert att lösa med ny teknik och kostnaderna skulle gå ner när atomreaktorer började massproduceras. Också i luften skulle vi färdas med hjälp av atomkraft. Den amerikanska militären spenderade över en miljard dollar på forskning om ett kärnkraftsdrivet flygplan, men lade ner projektet 1961. 1955 sjösatte den amerikanska marinen den första atomdrivna ubåten USS Nautilus.
1958 visade Ford sin Nucleon, en modell av en atomdriven bil med en liten kärnreaktor där bak. Nucleon skulle kunna köra 5000 miles (ca 800 mil) innan "tankning". Visionen var att hela kraftpaket enkelt skulle bytas ut när kärnbränslet hade använts.
1958 hade tidningen Teknikens Värld en bild på Nucleon och skrev: "Så kör vi 1975". Naturligtvis behöver inte föraren styra bilen när han väl kommit ut på riksvägen. Den saken klarar en elektronikhjärna elegant. Människan behöver på sin höjd besvära sig med att manövrera bilen in och ut i garaget.  
Tidningen var lite väl optimistisk, 1975 hade vi inga självkörande bilar, men nu är vi snart där.
Teknikens Värld 1958

Teknikens Värld hade 1955 denna artikel om atomloket X-12.
Texten i artikeln är svårläst, men så här står det:
För inte så länge sedan sjösattes världens första atomdrivna fartyg, som med glans klarade sin provtur. Nästa steg i atomkraftens utnyttjande på kommunikationernas område är byggandet av ett atomlok. TV presenterar här morgondagens lok, som får en enorm effekt, i röntgenteckningar av Magnus Gerne.

Siffrorna i teckningen ovan visar på:
1. Kontrollpanel för atomreaktorn, 2. Hjälpgenerator, 3. Ventilatorer, 4. Ånggenerator, 5. Elektriska drivmotorer, 6. Reaktorsköld, 
7. Kontrollstavar, 8. Lösning av uran 235, 9. Pump för vattencirkulation, 10. Kylvatten till reaktorn, 11. Fuktsamlare, 12. Ånga från reaktorn, 13. Huvudgenerator, 14. Ånga till turbin, 15. Kylfläktar, 16. Turbin, 17. Kondensator, 18. Varmt vatten till kylvagn, 
19. Vatten cirkulerar och kyls av luft, 20. Kallt vatten till kondensator.

Vid ett första påseende verkar A-loket ytterst komplicerat, men i själva verket är det till sin uppbyggnad betydligt enklare än ett diesellok av motsvarande storlek. Motoreffekten på 7 000 hk ger fantastisk acceleration. Drar upp ett 5 000 tons tåg i 100 km/t på 3 minuter 32 sekunder.

Världens första atomkraftsdrivna lokomotiv finns klart! Än så länge visserligen endast på papperet, men den forskargrupp i USA som undersökt möjligheterna att tekniskt utnyttja atomkraften uppges ha lyckats över förväntan. En stor firma har nyligen åtagit sig att bygga ett komplett A-lok. Enligt beräkningarna skulle fem kilo uran täcka ett årsbehov av drivmedel för ett sådant som får en motorstyrka på 7 000 hästkrafter. Bakom konstruktionen står som teknisk ledare fysikprofessorn L. B. Borst, tidigare verksam i den amerikanska atomenergikommissionens tjänst.
Till grund för beräkningarna ligger givetvis en uppskattning av om atomdriften över huvudtaget skulle löna sig – drivmedlet uran 235, är som bekant rätt kostsamt. Professor Borst har emellertid funnit att atomlokomotivet ”under gynnsamma förhållanden” skall kunna konkurrera med dieselmaskinerna.
Atomloket, som fått experimentbeteckningen X-12, är 49 meter långt och består av två delar. På den främre vagnen finns förutom förarplatsen den väl avskärmade kärnreaktorn, en ångturbin samt elektriska generatorer och elektriska motorer för de tolv drivaxlarna. Det rör sig således kort sagt om ett ånglok med elektrisk kraftöverföring, ”ångpannan” är inbyggd i kärnreaktorn. Den bakre halvan av atomloket upptas helt av ett jättelikt kylaggregat.
I reaktorns mantel finnes vatten som uppvärms och förgasas, och allt föraren behöver göra är att invänta det rätta ångtrycket – en av de viktigaste instrumenten på förarplatsen blir faktiskt en normal ångtrycksmätare.
Vad som främst kommer att utmärka atomexpressen är dess ojämförligt goda accelerationsförmåga. Från stillastående skulle atomloket på tre minuter kunna dra upp ett tågsätt på 5 000 ton i en fart av 100 km/t. Reaktorn ställer en i det närmaste obegränsad och oförstörbar kraftkälla till förfogande, och motorn skulle mycket lätt kunna överbelastas ända upp till 22 000 hk.
Hela atomloket skall enligt beräkningarna inte väga mer än 360 ton, inte alls mycket om man betänker att enbart avskärmningsanordningen kring kärnreaktorn får en vikt av 200 ton. Reaktorn är inbakad i ett massivt ”strålsäkert” block som mäter 3 x 4,5 x 4,5 meter och byggts upp av flera olika metallskikt vars motståndsverkan ytterligare förstärkts av ”mellanlägg” bestående av vatten, paraffin eller konstharts.
I full gång lämnar reaktorn en värmeeffekt av 30 000 kilowatt, och uransulfatet som förvaras i en behållare under tryck av 16 atmosfärer når en värme av 230 grader. Under reaktorns intensiva strålverkan sönderfaller vattnet i uranlösningen i väte och syre, för att motverka detta sammanförs de båda kemiska beståndsdelarna i en ”förvandlingskammare”, där de med hjälp av en katalysator åter förenas. Man har på så sätt lyckats göra X-12 oberoende av vattentillförsel under gång.
Tre till sex gånger årligen måste reaktorn ”tankas”. Visserligen förbrukas under mellantiden endast 10 procent av uranet i reaktorn, men i gengäld samlas så mycket ”atomaska” att det binder det övriga drivmedlet. Samtidigt med tankningen måste detta alltså på kemisk väg renas för att på nytt kunna användas.
Om ett atomlok utnyttjas endast 200 timmar i månaden fordras det att priset på uran ligger omkring 3 000 dollar per pund (454 gram) för att det skall bli lika räntabelt som ett likvärdigt diesellok, men utnyttjas atomloket dubbelt så mycket per månad får priset på uran gå upp ända till 11 000 dollar. Det gäller således bara att ha atomloket igång så mycket som möjligt.

Och vad kostar nu uran? Det finns givetvis inte i handeln som vilket annat ämne som helst, men på grundval av den amerikanska atomenergikommissionens givna upplysningar har man räknat ut att framställningskostnaderna för ett pund (454 gram) belöper sig till ungefär 3 000 dollar. Detta är dock en högst inofficiell beräkning, men stämmer siffran något så när förstår man att det kanske inte behöver dröja så länge innan ett atomlok kommer att byggas.

Främre delen av loket skulle innehålla bl.a. förarhytt, reaktor, turbiner, kondensor, hjälpmaskiner och 200 ton strålskydd medan den bakre delen var avsedd för kylning med radiatorer och fläktar motsvarande mer än 1 000 normala bilkylare. 




X-12 skulle i huvudsak vara en gigantisk version av ett dieselelektriskt lok där dieselmotorn ersatts av reaktor och turbin. Reaktorn skulle generera ånga till turbinen. Turbinen skulle sedan driva fyra generatorer som gav elektricitet till traktionsmotorerna. Det 49 meter långa loket skulle ha 12 drivande axlar, nio på den främre delen och tre på den bakre. Effekten skulle vara 7000 hk vid normal drift, med möjlighet att momentant ta ut 12 000 hk. Som jämförelse var ett vanligt amerikanskt dieselelektriskt lok på den tiden endast 15 meter långt och hade 1500 hk..
Atomloket utvecklades av fysikprofessorn L. B. Borst (1912-2002) vid University of Utah i samarbete med Association of American Railroads och flera intressenter i branschen, bl.a. GM, GE och Westinghouse. Att bygga en reaktor liten nog att rymmas på ett lok, men tillräckligt kraftfull för att ge tillräckligt med effekt, var en svår utmaning. Den största begränsningen skulle vara volymen, och då speciellt bredd och höjd. Räls och tunnlar ställde också hårda krav på utformningen av reaktorn och tillhörande system. 
Den största utmaningen bör ändå ha varit säkerheten. Professor Borst och hans team ansåg att själva lokets olika system skulle kunna göras helt säkra och de trodde att de skulle kunna utforma reaktorn så den skulle klara i stort sett vad som helst utan att skadas. Reaktorn skulle snabbstoppas vid en krasch och speciella hjälpvattentankar och kylledningar skulle ge nödkylning till reaktorn om huvudkylsystemet skadades.
Många av dåtidens järnvägsingenjörer tvivlade på om säkerheten verkligen gick att lösa på ett tillfredsställande sätt. Professor Borst lämnade 1955 in en patentansökan men något atomlok kom, tack och lov, aldrig att tillverkas.
Den amerikanska kärnfysikern Edward Teller beskrev 1957 atomloket X-12 som "det mest geniala svaret på frågan om hur man kombinerar minimal nytta med maximal fara"...





1956 föreslog det sovjetiska transportministeriet ett atomdrivet tåg som skulle användas i ödsliga delar av landet som Sibirien och öknarna i söder. Den sovjetiska idén liknade den amerikanska, men dess kärnreaktor skulle vara mycket större. Det krävde i sin tur en helt ny järnväg med ca 4,5 meter spårvidd, alltså tre gånger bredare än de 1520 mm som är den ryska spårvidden.


Adolf Hitler var redan 1934 inne på idén om ett superbredspår, men då med konventionell drift som ånga, el eller diesel. Mer om det finns HÄR

Tyskarna funderade också på atomdrivna tåg i slutet på 1950-talet. Bilden är från Deutsches Museum.

2 kommentarer:

  1. När det gäller tåg är det nog bäst att tillverka ström av uran och köra tågen med.

    SvaraRadera
    Svar
    1. Här håller jag helt med Larsson.

      Radera