Поезд против контейнера с ядерным топливом на скорости 160 км/ч, или как полюбить атомную энергетику

В наши дни на территории континентальной Европы мы можем наблюдать постепенный отказ от ядерной энергетики. По мере того как электроэнергия из возобновляемых источников становится дешевле, число работающих АЭС сокращается. Однако несколько особняком стоит Великобритания.

На территории Соединенного Королевства не только не торопятся отказываться от старых АЭС, но и строят новую, применяя крупнейшие в мире передвижные краны. Экоактивисты в Германии в 2010-х наделали много шума, пытаясь останавливать железнодорожные составы, везущие контейнеры с ядерными отходами. Надо сказать, у жителей Великобритании в 1980-х тоже вызывало беспокойство перемещение такого груза по общественным железным дорогам, и тогда там было решено провести довольно зрелищный эксперимент.

В ядерных реакторах на АЭС используется деление изотопов урана для производства тепла, благодаря которому приводятся в движение турбины, вырабатывающие электроэнергию. Когда ядерное топливо истощается и больше не может поддерживать ядерную реакцию, оно превращается в отходы, оставаясь радиоактивным. Утилизация отработанного ядерного топлива является не самой легкой задачей для всех стран, использующих атомную энергетику. Типичный процесс утилизации включает в себя герметизацию отходов в больших металлических контейнерах и захоронение их под землей. Иногда контейнеры для хранения отработанного ядерного топлива складируют на дне океана, из-за чего, например, Карское море называют арктическим «ядерным могильником».

Как отработанное, так и «свежее» ядерное топливо перевозится между электростанциями и хранилищами или перерабатывающими предприятиями в контейнерах, именуемых ТУК (транспортный упаковочный комплект) или просто контейнер ОЯТ (отработавшее ядерное топливо). Эта «упаковка» должна быть исключительно прочной, чтобы предотвратить утечки, которые могут представлять большую опасность для окружающей среды.

Типичный контейнер ОЯТ в Великобритании тех лет состоял из внутреннего контейнера, заключенного в оболочку из нержавеющей стали с приваренными ребрами для рассеивания тепла. Размеры этой капсулы 2.18 x 2.56 X 2.21 м, а толщина стенок достигает 370 мм. Общий вес конструкции составляет около 48 тонн, а масса ОЯТ в нем обычно не превышает 2.5 тонн.

Отработавшее топливо во время транспортировки всё ещё радиоактивно и выделяет значительное количество тепла за счет процесса радиоактивного распада. Обычно ОЯТ, извлеченное из реактора, хранится в течение как минимум 3 месяцев в бассейне с водой для охлаждения. После того, как оно достаточно остынет, его отправляют на перерабатывающие заводы в ТУКах.

В Соединенном Королевстве ядерные контейнеры в основном перевозятся по железной дороге. Более 50 лет Great British Nuclear перемещает эти контейнеры по всей стране без каких-либо громких инцидентов. Но не каждый сможет спокойно спать, зная, что по близлежащей железной дороге регулярно проезжает нагруженный ОЯТ состав. Обеспокоенность людей, выступающих против атомной энергетики, вынудила британское правительство провести ряд публичных демонстраций. Эти краш-тесты должны были укрепить доверие общественности к предпринимаемым при транспортировке ОЯТ мерам безопасности.

17 июля 1984 года был проведен наиболее зрелищный краш-тест, в ходе которого 140-тонный локомотив на скорости 160 км/ч протаранил сошедший с рельсов вагон с контейнером ОЯТ. Для испытания в контейнер положили 3 тонны стальных прутьев (для имитации топливных стержней) и заполнили водой под давлением в ~ 7 атм, что собственно в 7 раз больше давления воды при обычной перевозке ОЯТ. Несмотря на огромную силу удара, контейнер ОЯТ получил лишь незначительные повреждения (см. фото), а давление в нем снизилось всего на всего 0.3%, что фактически продемонстрировало достаточную устойчивость к такого рода воздействию.

Эксперимент проводили на испытательном участке путей Old Dalby Test Track в графстве Лестершир (центральная часть Англии). На мероприятии присутствовали представители British Rail, пресса, сотрудники надзорных органов в сфере электроэнергетики и другие приглашенные гости. По обе стороны путей были установлены зрительские трибуны с сиденьями в несколько ярусов, а через громкоговорители транслировались комментарии организаторов. Атмосфера была практически праздничной, вокруг даже установили шатры с угощениями.

Вагон-платформа, перевозивший контейнер, был положен на бок поперек путей (по диагонали) таким образом, чтобы поезд ударил непосредственно по контейнеру, причем по самому слабому месту в его конструкции. На роль «тарана» взяли локомотив British Rail Class 46, выпущенный в 1961 году. Эта модель 20.7 м в длину весит 140.5 тонн и оснащена дизельной силовой установкой мощностью 2500 л.с. Тепловоз вывели из эксплуатации всего за год до краш-теста, за свою службу он проехал 1.78 млн км.

К нему прицепили 3 вагона и на участке в 13 км разогнали до 160 км/ч, что на 15 км/ч выше максимально допустимой скорости для этого тепловоза. При ударе поезд сошел с рельсов, а контейнер ОЯТ протащило по путям на некоторое расстояние, и в результате он оказался немного в стороне от остальных обломков. Вагон-платформа в ходе столкновения взлетел в воздух и упал на крышу поезда.

Представители надзорных органов сочли испытание успешным, выразив уверенность, что эти результаты помогут развеять опасения общественности по поводу безопасности перевозки ОЯТ. Возможно, тогда и был заложен фундамент британской лояльности к атомной энергетике.