Технологии

Рекордсмен среди атомных гигантов

Еще недавно на транспортных магистралях Северного морского пути трудились четыре отечественных линейных атомохода мощностью 75 тыс. л. с. каждый ("Арктика", "Россия", "Советский Союз" и "Ямал") и два ледокола с ограниченной (8,5 м) осадкой корпуса - "Таймыр" и "Вайгач".

В 2007 г. нашу флотилию пополнило новое судно - самый большой в мире ледокол "50 лет Победы". Это стало важным событием начала XXI в., показавшим, что Россия была и остается единственной страной, имеющей гражданский атомный флот.

Северный морской путь

Атомные ледоколы нужны нашей стране как воздух. Россия занимает самую тяжелую в климатическом отношении часть планеты: южная граница распространения вечной мерзлоты начинается от Кольского полуострова, спускается до озера Байкал и заканчивается в Хабаровском крае - городе Комсомольск-на-Амуре. Таким образом, более половины ее территории относится к северным или приравненным к ним регионам. Между тем именно они обладают третьей частью мировых запасов никеля, десятой частью меди и кобальта. Здесь находится большинство российских месторождений алмазов, золота*, почти половина деловой древесины, около 80% российской нефти, практически весь природный газ с учетом крупнейших месторождений - Штокмановского, Русановского, Ленинградского на шельфе морей, прилегающих к побережью**. Словом, уже сейчас Север дает пятую часть национального дохода России и почти 60% ее совокупного экспорта.

Ледокольный флот с ядерными энергетическими установками решает в Арктике две важнейшие государственные задачи. Во-первых, поддерживает надежное функционирование транспортной артерии - Северного морского пути, обеспечивая освоение и вывоз громадных богатств края и устойчивое снабжение прибрежных районов топливом, продовольствием и оборудованием. А во-вторых, позволяет продвинуть добывающую промышленность в те области Севера, где сосредоточены его основные природные ресурсы.

История ледокола

"50 лет Победы" - восьмой атомный ледокол, построенный на Балтийском заводе (Санкт-Петербург) - одном из крупнейших предприятий отечественной судостроительной отрасли и шестой в серии атомоходов типа "Арктика", занявшего с момента постройки в 1975 г. лидирующие позиции в мире. Однако новый атомный гигант превзошел своего предшественника по размерам и техническим характеристикам.

Его заложили на стапеле ОАО "Балтийский завод" в октябре 1989 г. под именем "Урал" и спустили на воду в декабре 1993 г. Дальнейшая судьба корабля складывалась не просто. С начала 1994 г. из-за отсутствия финансирования, распада СССР и разрушения инфраструктуры (в строительстве участвовали около 500 организаций России и стран СНГ) необходимые работы практически прекратили, и несколько лет будущий ледокол ржавел у достроечной стенки завода.

В 1996 г. он получил нынешнее название - "50 лет Победы". Это имело не только символическое, но и практическое значение: появилась надежда получить финансирование на достройку. Однако великий символ не изменил ситуации. И только в 2003 г. благодаря практически заново выстроенной производственной кооперации, замене производственных связей, поставок оборудования и материалов, выделению частичного (примерно на 70%) финансирования строительство судна продолжили. А в декабре 2006 г., т.е. почти через 18 лет после закладки, в деле поставили точку: начались загрузка ядерного топлива и пусковые работы, выполненные практически новым поколением корабелов.

В феврале 2007 г. прошли ходовые испытания атомохода под наблюдением Государственной комиссии, в состав которой вошли представители Федерального агентства морского и речного транспорта, Гостехнадзора, Мурманского морского пароходства и организаций, участвовавших в его создании. На открытой воде его испытали на скорость и маневренность, протестировали работу энергетических установок, других жизненно важных устройств и механизмов, проверили исправность систем навигации и связи, опреснительной установки, рулевого, противооблединительного и якорного оборудования. По итогам проверки члены Государственной комиссии подтвердили строгое соответствие систем и механизмов судна требованиям и правилам Российского морского регистра и международным нормам, а также целесообразность и эффективность реализованных в проекте новых решений. Напомним имена создателей: главный конструктор ледокола - Виктор Демьянченко (Центральное конструкторское бюро "Айсберг", Санкт-Петербург), главный конструктор реакторной установки - Виталий Костин (Опытное конструкторское бюро машиностроения им. И. И. Африкантова, Нижний Новгород), научный руководитель - академик Николай Хлопкин (РНЦ "Курчатовский институт", Москва).

Высокотехнологичный, надежный, комфортный

"50 лет Победы" по праву называют флагманом российского ледокольного флота. Впечатляют его размеры: водоизмещение 25 200 т, длина - 159 м (на 9 м больше "Арктики"), максимальная ширина - 30 м, осадка - около 11 м. Он способен преодолевать сплошной ровный незаснеженный лед толщиной 2,8 м. Из средств по улучшению проходимости льда - турбонаддув против обледенения, специальная окраска подводной части корпуса, улучшенный обвод носовой части (конструкторы впервые применили так называемую "ложкообразную" форму носа, способную с большей эффективностью взламывать ледовый покров).

Скорость полного хода судна на чистой воде глубиной не менее 50 м при состоянии моря и ветра не выше 3 баллов составляет около 20 узлов. Оно может создавать дифферент не менее 2,9 м на нос и 2,3 м - на корму.

Важно и то, что корабль способен 7,5 месяцев работать без пополнения запасов провизии. Система обработки его хозяйственно-бытовых вод устроена так, что в течение 4 месяцев не надо беспокоиться о необходимости выброса за борт шлама или передачи его на другие объекты. Для этой цели создан экологический отсек с соответствующей системой безопасности. У его предшественников такой экологической системы, отвечающей мировым нормам, нет.

Кроме основной работы на трассе Северного морского пути, ледокол приспособлен для проведения научных исследований в Арктике, а также выполнения туристических рейсов, поэтому оборудован комфортабельными каютами. К услугам экипажа (а в его штатном составе - 140 человек) и пассажиров - кают-компания, столовая-ресторан, музыкальный, танцевальный и тренажерный залы, салон "Природа", клуб, библиотека из 10 тыс. томов, спортивный комплекс, бассейн, сауна, медицинский блок, санитарно-гигиенические помещения.

Атомоход оснащен двумя ядерными реакторами, обеспечивающими на трех винтах суммарную мощность 75 тыс. л.с. И хотя эти установки серийные (уже несколько десятков лет успешно эксплуатируются), именно их пуск стал важным этапом в развитии судовой ядерной энергетики. Специалисты, подвергнув машины существенной переработке, применили ряд инноваций, направленных на совершенствование режимов работы реактора.

Дополнительно к существующим впервые использованы многочисленные защитные меры по повышению безопасности. На случай аварий с утечкой теплоносителя предусмотрено охлаждение активной зоны с использованием пневмогидробаллонов. Введена система рециркуляции, позволяющая при разрыве первого контура возвращать вытекающий теплоноситель в реактор, охлаждать его корпус при аварийном перегреве и исключать расплавление активной зоны. Существенно увеличены возможности по управлению или предотвращению развития и ограничению последствий аварий.

На ледоколе "50 лет Победы" действует оригинальная комплексная система управления техническими средствами, не применявшаяся ранее на судовых ядерных энергетических установках. В ее основе - усовершенствованное программное обеспечение и существенное увеличение приоритета автоматического управления над дистанционным. Здесь внедрена более совершенная система управления и защиты реактора, обеспечивающая пуск, разогрев, расхолаживание установки в автоматическом режиме и вычисление реактивности - одного из основных показателей ядерной безопасности.

Еще одна новация - широкодиапазонные детекторы нейтронов. Они создают каналы пусковой аппаратуры для обеспечения контроля мощности реактора в диапазоне от минимальной в подкритическом состоянии до полной. Причем система автоматического управления поддерживает заданные значения параметров установки, выявляет отклонения от номинальных величин и устраняет их, как правило, без вмешательства оператора.

На данном судне смонтирован также оригинальный комплекс аппаратуры радиационно-технологического контроля. Он надежно проверяет состояние активных зон, своевременно обнаруживает, а во многих случаях и устраняет утечку теплоносителя первого контура.

Кстати, для предупреждения несанкционированного доступа на ледокол и в его особо важные помещения, а тем более для своевременного обнаружения подобных действий и их пресечения впервые установлен комплекс инженерно-технических средств физической защиты "Антитеррор".

Существенные изменения коснулись и систем безопасности реакторов, обусловленные пересмотром в последние годы соответствующей концепции в сторону более жестких требований.

Роль научного руководителя

Отметим: наш институт является научным руководителем разработки атомных гигантов, начиная с рождения первого в СССР ледокола "Ленин" (1959 г.). Сотрудники Отделения транспортных ядерных реакторов Борис Пологих и Владимир Макаров участвовали во всех этапах создания этих кораблей, обеспечивая методическую и экспериментальную поддержку нейтронно-физических расчетов, выполняя многочисленные проработки по выбору и оптимизации состава энергетической установки, алгоритмов ее управления, конструкции активной зоны.

Кроме того, на ледоколе "50 лет Победы", как и на предыдущих, работала группа физического пуска, в которую входили наши специалисты Сергей Костюков, Владимир Шишляев, Александр Волков, а также представители Опытного конструкторского бюро машиностроения им. И. И. Африкантова - главного конструктора реакторных установок. Они контролировали процесс загрузки ядерного топлива, руководили физическим пуском реакторов, проводили нейтронно-физические измерения, проверяя соответствие характеристик проектным значениям.

Научный сотрудник Курчатовского института Александр Лузаков занимался проблемами водно-химического режима теплоносителя первого контура - определяющего фактора в обеспечении заданного ресурса активных зон - и оценкой их состояния после испытаний установки на номинальной мощности и в динамических режимах. В составе Государственной комиссии по приемке ледокола во время комплексных и ходовых испытаний работали научные сотрудники Александр Журавков и Анатолий Чечуров.

Последний из могикан

"50 лет Победы" - последний ледокол из серии "Арктика", построенный в нашей стране. Вместе с шестью эксплуатирующимися исполинами он сможет "закрыть" проблему проводки северных караванов на ближайшее десятилетие, т.е. обеспечить объем перевозок грузов в регионе в 5 - 7 млн. т в год. Однако ученые прогнозируют здесь в скором времени значительное увеличение грузооборота в основном за счет перевозки нефти. Коренным образом, как они полагают, изменится ситуация с транспортировкой углеводородов (до 8 - 10 млн. т в год) главным образом с Тимано-Печорского месторождения***.

Кроме того, в последующие годы должна возрасти роль Северного морского пути как связующего звена между Дальним Востоком и странами Атлантического, Тихого океанов при доставке грузов из Европы в Японию и Китай, поскольку он вдвое короче южного, проходящего через Суэцкий канал.

Иначе говоря, данная магистраль имеет колоссальное значение для нашей страны, обеспечивая функционирование ее промыслов, транспортировку и безопасность доставки полезных ископаемых, экономические связи и контроль за стратегически важными арктическими регионами, где, повторю, сосредоточена большая часть углеводородных запасов России. Роль атомоходов в этих условиях трудно переоценить. Конечно, даже такой мощной флотилии, как наша, усиленной недавно самым крупным в мире судном "50 лет Победы", трудно будет в дальнейшем справляться с возрастающим грузооборотом.

В первую очередь нам необходим ледокол универсального назначения, способный работать на основных трассах Северного морского пути, а также в прибрежных районах арктических морей и в устьях сибирских рек. Исследователи считают: это должен быть двухосадочный атомный ледокол, реакторная установка которого отвечала бы современным требованиям по безопасности, экологии и могла бы конкурировать с альтернативными судовыми энергоисточниками на органическом топливе. По-видимому, это будут реакторы интегрального типа, учитывающие опыт создания и эксплуатации предшественников и последние достижения в области судовых, корабельных и стационарных установок. Характерными для них станут повышенная безопасность, сильные обратные связи, высокий уровень естественной циркуляции теплоносителя, уменьшенная теплофизическая нагрузка на элементы активных зон при значительном увеличении энергозапаса, резкое сокращение радиоактивных отходов. Но такие ледоколы - дело будущего.

* См.: С. Голубчиков. Арктический шельф - главный резерв России; Ю. Сафонов. Золото России: перспективы на будущее. - Наука в России, 2000, N 1; С. Саблуков. Кладовые алмазов Русского Севера. - Наука в России, 2001, N 1.

** Е. Велихов и др. Газ, нефть и лед. - Наука в России, 1994, N 3; В. Резуненко и др. Аэрокосмический мониторинг - нефтяникам и газовикам. - Наука в России, 2002, N 6; Н. Богданов. Богатства российского шельфа. - Наука в России, 2003, N 4.

*** См.: М. Рощевский, Н. Ладанова. Академический центр в Коми. - Наука в России, 1999, N 4.


Анатолий ЧЕЧУРОВ

Авторские права на статьи принадлежат их авторам
Проект компании Kocmi LTD