За какими корабельными реакторами будущее?

В.В.Наумов, контр-адмирал в отставке

На начальном этапе создания атомных энергетических установок для подводных лодок одновременно велась разработка двух проектов реакторов – водо-водяных, аналогичных стационарным реакторам на первой АЭС, и жидкометаллических, где роль теплоносителя выполнял свинцово-висмутовый сплав.

Об опыте эксплуатации водо-водяных и жидкометаллических реакторов на советских атомных подводных лодках мы беседуем с В.В.Наумовым, контр-адмиралом в отставке, бывшим штурманом атомной подводной лодки «К-27» во втором экипаже, командиром АПЛ «К-104» 675 проекта, командиром головного ракетного подводного крейсера стратегического назначения «К-182» проекта 667 БД.

– Владлен Васильевич, как вы попали на атомный подводный флот?

– В 1962 году, когда американцы решили силой подавить революцию на Кубе, Советский Союз не мог не оказать поддержку молодому социалистическому государству. ВМФ СССР был приведен в боевую готовность. В район конфликта было направлено четыре дизельных подводных лодки 4й эскадры Северного флота. Походом командовал капитан I ранга Виталий Агафонов. Советские атомные подводные лодки в это время оказались не готовы к серьезному походу, в основном, в связи с проблемами ядерных энергетических установок. В поход пошли океанские дизельные подводные лодки 641 проекта, которые могли находиться под водой от 1 часа до 5 суток (на максимальном ходу 1 час, а при минимальной скорости – 5 суток), после чего должны были всплывать для подзарядки аккумуляторных батарей и могли быть легко обнаружены. Перед ними была поставлена задача в сжатые сроки скрытно пересечь Северную Атлантику, преодолев противолодочные рубежи НАТО, и проникнуть в новый пункт базирования в одной из бухт острова Куба. Смена задания с перехода на Кубу на патрулирование в Саргассовом море не упростила задачу. К тому времени США развернули стационарную систему дальнего гидроакустического наблюдения «Сосус», о которой мы не знали. С ее помощью американцы легко обнаруживали наши всплывающие лодки, и наводили на них маневренные противолодочные силы, имевшие отличные гидролокаторы, очень эффективные в глубоких равномерно прогретых морях. В результате три наших подводных лодки в ходе преследования кораблями и авиацией после полной разрядки аккумуляторных батарей всплыли. Помогая командиру рассчитать маневр отрыва от эсминцев на малых скоростях, я убедился в бесполезности таких попыток и оценил скоростные преимущества атомных лодок, способных не только легко оторваться от преследования, но и уклониться от обнаружения. Нам удалось оторваться от эсминца только после зарядки аккумуляторной батареи на повышенных скоростях и создания помехи гидролокатору эсминца за счет умельцев-акустиков, настроивших звукоподводную станцию связи на частоту гидролокатора. Не удивительно, что при первом же предложении я с радостью согласился перейти на атомную подводную лодку. Таким образом, я попал во второй экипаж «К27».

– Лодка «К27» была серийная, уже имевшая опыт эксплуатации?

– Нет. Эта лодка была опытовой. Уникальность этой лодки 645 проекта состояла в том, что ее главная энергетическая установка была сконструирована на базе реактора с жидкометаллическим теплоносителем (ЖМТ).

Работы над созданием реакторов с ЖМТ у нас в стране были начаты в 1950х гг. одновременно с работами по созданию водо-водяных реакторов для подводных лодок. Этой проблемой занимались ОКБ «Гидропресс», ОКБ в Горьком, позднее ФЭИ им. акад. А.И.Лейпунского, ГНИПКИИ «Атомэнергопроект», СПМБМ «Малахит», НПО «Аврора».

В 1963 г. подводная лодка «К27» с ЖМТ-реактором на промежуточных нейтронах была принята в состав ВМФ. Ей предстояло совершить длительный для того времени поход – 60 суток под водой в Средиземном море.

– Как вам – штурману «К27» – показались тактико-технические характеристики опытного корабля?

– Конечно, я оценил преимущества, которыми наделяла лодку атомная энергоустановка с ЖМТ-реактором: высокая скорость, более высокая маневренность, высокий уровень безопасности в связи с низким давлением в первом контуре реактора.

Наш командир П.Леонов, абсолютно убежденный в безопасности реактора, любил усаживать новичков и гостей «К27» на крышку работающего реактора, дабы передохнуть в процессе знакомства с кораблем. Впоследствии эта уверенность в полной безопасности реактора, переросшая в привычку, сыграет злую шутку с экипажем корабля.

– Но какие-то отрицательные моменты у ЖМТ-реактора были выявлены при сдаче и эксплуатации лодки?

– Отсутствие потенциальной опасности жесткого гамма-излучения притупляло бдительность экипажа и позволяло несколько небрежно относиться к работам с реактором. На первом контуре действующего реактора при отсутствии давления постоянно велись какие-то работы без боязни появления течи теплоносителя. Небольшая альфа-радиоактивность подводников не пугала. От альфа-частиц защищает даже газета, а дезактивацию одежды и обуви можно произвести мокрой тряпкой. Главная неприятность состояла в том, что жидкометаллический теплоноситель – эвтектический свинцово-висмутовый сплав надо было постоянно поддерживать в расплавленном состоянии. То есть, даже находясь в базе, реактор должен был работать на минимальной мощности для обогрева сплава. Значит, нужна была постоянная вахта, а также наличие постоянного источника пара на берегу на период ремонтных работ с ЯЭУ.

Очень слабо были изучены свойства свинцово-висмутового сплава, процессов образования в нем окислов и шлаков. Не было достоверного прогноза возможных из-за этой причины аварий, и не были определены порядок и периодичность регенерации сплава для борьбы со шлаками и окислами. То, что реактор постоянно работал в базе, всех нервировало. Один экипаж с постоянной вахтой не справлялся. Привлекался второй экипаж. Главную энергетическую установку обслуживала двойная команда операторов.

– Владлен Васильевич, на каждой лодке было по два экипажа?

– На каждую лодку должно быть два экипажа, как в ВМС США. В 1975 году в состав ВМФ вошло сразу четыре подводных ракетоносца 667 БД проекта, а вторых экипажей из экономии сформировали только три. Два экипажа на одном корабле создают возможность одновременной и качественной подготовки экипажей для своевременного взаимообеспечения послепоходового отдыха, очередного отпуска, межпоходовой подготовки в учебном центре. Они имеют возможность передавать корабль друг другу без постороннего вмешательства, всячески помогать один другому и являются настоящим коллективным рачительным хозяином корабля. Так было на «К182», где я был командиром первого экипажа. И корабль платил нам надежной службой. На корабле с одним экипажем периодически «хозяин» передает корабль «варягам» и, как правило, разным, которые заботятся о нем кратковременно, что губительно сказывается на состоянии материальной части, инструмента, запчастей и расходного материала.

– При обсуждении перспективности использования ЖМТ-реакторов неоднократно поднимался вопрос об активном полонии. Насколько он опасен для обслуживающего персонала лодки?

– Определенная проблема при эксплуатации реакторов со свинцово-висмутовым теплоносителем существует из-за наличия висмута в теплоносителе. При его облучении нейтронами образуется в небольших количествах радиоактивный газ полоний­210, который является источником альфа-частиц. Это создает определенную радиационную опасность на судне. С учетом накопленного опыта эксплуатации эта задача технически доработана и решена.

Созданы практически безопасные реакторы на быстрых нейтронах с внутренней самозащищенностью СВБР 75/100 (свинцово-висмутовый быстрый реактор с электрической мощностью 100 МВт), конструкция и технология которых практически исключают возможность аварийных ситуаций, создающих угрозу обслуживающему персоналу со стороны полония-210. Кстати, в аварийных ситуациях на подводных лодках 645, 705 и 705К проекта выделялся полоний-210, но при этом переоблучения и превышения допустимых доз у личного состава не было.

– Владлен Васильевич, как долго вы служили на этой лодке?

– Через три года я перешел на атомную подводную лодку «К-104» 675 проекта и перебрался в Западную Лицу.

А «К-27» с первым экипажем сходила в 60-дневный поход в Средиземное море – один из длительных походов того времени. Их встретили как героев. Серьезных проблем с реактором в походе не было. Возникшую непроходимость в одной из труб одного борта устранили прямо в походе, не выводя установку из строя. Разрезали трубу, паяльной лампой разогрели непроходимость и восстановили систему. Доложили наверх о хорошей ремонтопригодности установки. В середине 1965 г. АПЛ «К-27» под командованием П.Леонова (он стал уже командиром первого экипажа, И.И.Гуляев ушел на повышение) вышла во второй поход в Средиземное море. БЧ-5 руководил А.А.Иванов. Установка с ЖМТ отработала без аварий. После очередного ремонта, при котором вскрывался первый контур, и модернизации части корабельного оборудования, по мнению проектировщиков установки возникла необходимость очередной регенерации сплава теплоносителя.

– Существовала какая-то определенная периодичность регенерации сплава?

– Нет, на тот момент определенной инструкции разработано еще не было. Проектанты из ФЭИ и «Гидропресса» из физических соображений считали, что пора бы СВТ «почистить». Делать это можно было только при их участии. Что-то у проектантов по времени не сложилось, а лодке по графику нужно было выходить на боевую службу, предварительно совершив контрольный выход для проверки готовности экипажа. С согласия проектантов решили регенерацию ЖМТ произвести после контрольного выхода по прибытии представителей из ФЭИ.

Командир БЧ-5 А.А.Иванов высказывал пожелания провести регенерацию до выхода. Но юридических оснований, препятствующих выходу в море, не было. Материальная часть всех боевых частей была в строю, подготовленным личным составом корабль был полностью укомплектован. Все разрешения были подписаны. И лодка вышла в море.

В этом контрольном выходе на лодке находилось 127 человек. 24 мая в 11 часов 35 минут мощность реактора левого борта резко упала. И хотя истинную причину и характер развития аварии точно установить возможно только после вскрытия аварийного реактора, которое из-за высокой радиации не проводилось, наиболее вероятный ход аварии, по мнению проектантов, был следующий. Шлак или окислы теплоносителя закупорили каналы реактора. От температурного перегрева сгорело часть каналов реактора. И разносимый теплоносителем по первому контуру высокоактивный уран вызвал выброс радиации в реакторном и парогенераторном отсеке.

Получив доклад о снижении скорости из-за падения мощности, Леонов, не будучи специалистом в эксплуатации реактора, отдал приказ увеличить мощность. Операторы на ГЭУ стали ее поднимать, не выяснив причину падения. Потом дозиметрист доложил, что зашкалило приборы. Пока разбирались, что произошло, всплыли в надводное положение, продули отсеки. Но радиационная опасность объявлена не была из-за уверенности командира в отсутствии возможной гамма-активности на ЖМТ-реакторе. Объявили большую приборку и обед.

В результате переоблучился весь экипаж, но смертельную дозу получили только те, кто работал в аварийной зоне – в реакторном отсеке.

После швартовки у пирса командир «К-27» доложил командиру дивизии М.Г.Проскунову, что по походу замечаний нет, только у механиков какие-то проблемы с мощностью реактора левого борта. Но начальник медслужбы Б.И.Ефремов был иного мнения (обстановка на подводной лодке была явно ненормальная).

У подошедшего специалиста береговой службы по радиационной безопасности зашкалило прибор. Объявили боевую тревогу. Вывели лодки с соседних причалов.

На самой лодке оставили несколько человек, которые должны были произвести расхолаживание энергоустановки. Пятнадцать человек экипажа, наиболее тяжелых, отвезли в дивизионную санчасть. С остальными работали корабельные врачи. 27 мая в Гремиху приехали А.П.Александров и А.И.Лейпунский – разработчик установки, представители Минсудпрома, командования ВМФ.

Весь экипаж был отправлен в госпиталь ВМФ в Ленинград. В течение месяца умерло пять человек. Остальные были признаны годными для дальнейшего прохождения службы на АПЛ. Проработавшая более месяца комиссия приняла решение оставить лодку в Гремихе, усилив свинцовой дробью биологическую защиту реактора. На ней проводили технические эксперименты, и с реактором правого борта, в том числе. В сентябре 1982 г. лодку отбуксировали в Карское море и затопили на глубине чуть больше 30 метров. Проводил ее в последний путь командир БЧ-5 Алексей Иванов, содержавший лодку в образцовом порядке все эти двадцать лет.

– А где вы дальше проходили службу, на каких лодках?

– Я перешел помощником командира на «К-104», лодку проекта 675 с крылатыми ракетами. Там был реактор ВВР. Потом старпомом на АПЛ «К125», и снова уже в должности командира вернулся на «К-104». На АПЛ «К-104» был хороший, сплаванный экипаж. И когда в 1973 году меня забрали на новую стратегическую лодку 667 БД проекта, жалко было расставаться и с лодкой, и с экипажем. Сформированный экипаж новой лодки уже обучался в г.Палдиски. Там был создан прекрасный учебный центр с АЭУ для лодки 675 проекта.

Уже в 1980-х годах 667 проект был модернизирован. Пятой модернизацией проекта стали лодки проекта 667 БДРМ. Это не корабли, а сказка! Было построено семь таких кораблей. Именно они сейчас и плавают. На этом проекте производится запуск ракет с любого положения. При всплытии в высоких северных широтах проламывают лед до 1,5 метров толщиной.

– Владлен Васильевич, вы плавали на лодках и с ЖМТ-реактором, и с ВВР. Не могли бы вы их сравнить с точки зрения технических характеристик, безопасности эксплуатации?

– Я убедился в более высокой маневренности, меньшей энергонапряженности, более высокой радиоактивной безопасности, меньших габаритах АППУ с ЖМТ-реактором. Современные разработки реакторов с теплоносителем свинец-висмут лишены недостатков и недоработок, имевших место у реакторов на атомных лодках 645, 705 и 705К проектов.

Реактор СВБР-75/100 на быстрых нейтронах – унифицированная интегральная АЭУ со свинцово-висмутовым теплоносителем, обладает внутренней самозащищенностью, компактностью, высокой маневренностью и наивысшим КПД. Допускает режим многократного замораживания и размораживания теплоносителя, что в сочетании с компактностью делает эти ядерные энергоблоки транспортабельными в полном снаряжении и готовности к работе. В связи с низким давлением в первом контуре вплоть до атмосферного, изготовление реакторной установки не требует уникального машиностроительного оборудования в отличие от ВВР с их давлением в двести атмосфер при 3150С. В целом эти установки отличаются от АППУ с ВВР в лучшую сторону по ядерной и радиационной безопасности, по маневренности и КПД, по стоимости эксплуатации от создания до утилизации и захоронения.

При управлении кораблем особенно важно иметь преимущества в маневренности. Реакторная установка должна обеспечить быстрейшее изменение скорости корабля до максимальной или до заднего хода, крайне необходимых для уклонения от оружия противника, предотвращения столкновений с плавсредствами, кораблями и навигационными опасностями, для обеспечения быстрого всплытия аварийной подводной лодки. Для этого ППУ должна быстро наращивать мощность для обеспечения паром увеличивающих мощности турбин или турбогенераторов (на атомных ледоколах). На установках с ВВР допускается изменение мощности реактора не более 1% в секунду, а в последние годы, для повышения надежности активных зон рекомендовано изменение 0,1% в секунду.

Командуя атомоходами с ВВР, при проходе узкости, при швартовке, при выполнении сложных маневров, я вынужденно давал команду иметь запас мощности 20%. Это приводило к перерасходу ядерного горючего (20% вырабатываемого пара, минуя турбины, шли в конденсатор). На АПЛ такой перерасход мощности кратковременен. А вот на атомных ледоколах, которые при проводке судов во льдах производят до 60 реверсов в час, и бывает сутками вынуждены держать запас мощности 20%, такой перерасход значителен.

Подводные лодки «К-27» и последующие АПЛ-705 и 705К проекта с реакторами на промежуточных нейтронах и со свинец-висмутовым теплоносителем за счет возможности в 4 раза быстрей повышать мощность реакторов и большого запаса (по температуре) перегретого пара, в создании запаса мощности не нуждались. А маневренность реактора позволяла оставлять за кормой выпущенные по лодкам торпеды за счет почти мгновенного развития большой скорости. Остро нуждаясь в строительстве атомных ледоколов для спасения Северного морского пути, Минтранс до сих пор не заказал проработку СВБР-75/100 для ледокольных судовых энергоустановок.

– Какие организации сегодня занимаются работами по ЖМТ-реакторам?

– Учитывая опыт эксплуатации АЭУ с ЖМТ на АПЛ «К27» 645 проекта, АПЛ-705 и 705А проектов ряд организаций, в том числе ФЭИ им. акад. А.И.Лейпунского, ОКБ «Гидропресс», ГНИПКИИ «Атомэнергопроект», НПО «Аврора», Калужский турбинный завод, СПМБМ «Малахит» разработали концептуальный проект модульной АЭС с двумя блоками на базе модульных АППУ с многоцелевыми свинцово-висмутовыми реакторами на быстрых нейтронах (СВБР-75/100).

Этот проект заинтересовал Союз российских судовладельцев с целью его использования при освоении арктического шельфа и реализации Морской доктрины РФ на Северном морском пути. Создание атомных станций ограниченной мощности на реакторах ЖМТ для обеспечения электроэнергией и теплом северного и восточного побережья России позволит выполнить требования по экономичности, ядерной, радиационной и экологической безопасности, благодаря свойствам внутренней самозащищенности этих реакторов.

Они обеспечиваются меньшим оперативным запасом реактивности, применением химически пассивного по отношению к воздуху и воде теплоносителя, исключающего кризис теплоотвода и высокое давление в контуре, интегральной компоновкой, исключающей возможность потери теплоносителя, отсутствием жидких радиоактивных отходов, высокой надежностью активной зоны и т.д.

В июне 2006 г. НТС № 1 высоко оценил работу по созданию многоцелевого СВБР-75/100, подчеркнув монопольное владение Россией реакторной свинцово-висмутовой технологией. Было высказано опасение, что работы в этой области Японии, США, Кореи и Европы могут привести к утрате нашего приоритета.

Но, одобряя работу ФГУП ОКБ «Гидропресс», ФГУП ГНЦ РФФЭИ и ФГУП «Атомэнергопроект» по этому проекту, решение НТС свелось к предложению продолжить в 2007 году проработки опытно-промышленного энергоблока с РУ СВБР-75/100 с привязкой к конкретной площадке и рекомендации Росатому разработать технические требования к атомным энергоблокам регионального энергоснабжения.

Начало практического воплощения разработок в металл опять откладывается. Уникальный опыт 80 реакторолет эксплуатации РУ с теплоносителем свинец-висмут на АПЛ признается не в полной мере референтным, так как он отличается от режима эксплуатации и требований по ресурсу и безопасности в гражданской атомной энергетике. В результате потери еще 5–7 лет приоритет России в этой области будет безвозвратно утерян.

– Как известно, с декларации об окончании «холодной войны» началось резкое сокращение нашего Военно-морского флота и, в первую очередь, подводного. Но подводные лодки могут использоваться не только для боевого дежурства, но выполнять и мирные функции?

– Да, и уже выполняют. В 1978 году атомный ракетоносец 667 БДР проекта «К-441» совершил поход подо льдами по периметру Северного Ледовитого океана, совмещая боевую задачу с гидрологическим исследованием океана по маршруту перехода.

В 1995 году с «К-44» с помощью баллистической ракеты за полчаса с Баренцева моря на Камчатку доставлены научная аппаратура и почта. В 1998 году с «К-407» из подводного положения запущен искусственный спутник Земли «Турбасат­Н».

Используя опыт АПЛ в плавании подо льдами, всплытии в разводьях и с продавливанием льда, подводные атомные транспорты и танкеры специальной постройки могут обеспечивать экономную и эффективную доставку полярных экспедиций (со всем оборудованием) в точки их базирования, осуществлять трансарктическую транспортировку грузов между странами западного и восточного полушария.

Огромный опыт, наработанный за время создания и эксплуатации российского подводного флота, по многим своим технологиям опередившего научную и техническую мысль западных специалистов, должен работать на благо своей страны и в XXI веке.

Подготовила Тамара Девятова

Журнал «Атомная стратегия» № 26, ноябрь 2006 г.

назад

Материалы из архива

1.2006 Наши поздравления Е.О. Адамову, лидеру и бойцу

"Федеральный суд Швейцарии объявил сегодня, что Адамов будет экстрадирован в Россию…" "Я удовлетворен этим решением как гражданин Российской Федерации, учитывая специфику моей биографии, включая работу министром в шести правительствах Российской Федерации с доступом к информации государственного значения", - говорится в заявлении Адамова. Однако, экс-министр "хотел бы очистить свое имя от безосновательных обвинений", выдвинутых против него правительством США.

9.2006 Стойкая к радиации

Ученые ЦНИИ КМ «Прометей» закончили экспериментальные исследования свойств новой радиационно-стойкой марки стали, так называемой малоактивируемой. По сравнению с используемыми сегодня материалами, эта сталь обладает быстрым спадом наведенной радиоактивности после воздействия нейтронного облучения. Это значит, после вывода из эксплуатации реактора она не будет оказывать столь вредного радиационного воздействия на окружающую среду.

5.2007 Новости РНЦ «Курчатовский институт»

18 апреля 2007 г. Президент РФ В.В.Путин посетил Российский научный центр «Курчатовский институт». Это первое посещение Главой государства Курчатовского института за всю его историю. Генеральная схема размещения АЭС Правительство РФ 19 апреля приняло за основу генеральную схему размещения объектов электроэнергетики до 2020 г. Генеральная схема предполагает максимальное увеличение доли атомной генерации, гидрогенерации и угольной энергетики в общем объеме выработки электроэнергии в стране и сокращение доли газовой генерации.