Првите американски и советски нуклеарни подморници (НПС), како што е познато, беа опремени со постројки за производство на пареа со реактори за вода под притисок. Сепак, веќе на втората нуклеарна подморница, Sea Wolf, американските дизајнери користеа реактор со течност за ладење на метал (LMC). Беа разгледани и други шеми, вклучувајќи го таканаречениот реактор „врие“, реактор со гасна течност за ладење, но предностите на реактор со течен течен метал се покажаа како најпривлечни. Прво, металната течност за ладење овозможува примарното коло да има прилично висока температура при релативно низок притисок. Благодарение на ова, беше можно да се зголеми температурата во колото за производство на пареа, што придонесе за постигнување висока ефикасност. инсталациите воопшто. Второ, притисокот во ова коло се претпоставуваше дека е значително поголем отколку во првото, така што протекувањето во првото коло не доведе до брза радиоактивна контаминација на пареата. Трето, високиот топлински капацитет на металот фундаментално придонесе за намалување на големината и тежината на реакторот.

Во Советскиот Сојуз, развојот на бродски реактор со течен метален материјал беше поставен со резолуција на Централниот комитет на CPSU и Советот на министри од 22 октомври 1955 година. Резолуцијата предвидуваше создавање на експериментална нуклеарна подморница Проект 645 со единица за генерирање на пареа со два реактори. Трупот на бродот, како и сите главни системи (освен реакторите), требаше да биде „позајмен“ од производниот брод на Проектот 627.

Работата на техничкиот дизајн на нуклеарната подморница беше завршена во есента 1956 година, една година подоцна беа подготвени работни цртежи, а на 15 јуни 1958 година, беше поставена експериментална подморница на нуклеарен погон во претпријатието SMP во Северодвинск. Пет години подоцна, нуклеарната подморница Проект 645, на која и беше доделен тактичкиот број К-27, се приклучи на морнарицата. Како и бродовите од 627-от проект, новиот брод беше наменет главно за борба против непријателските површински бродови кога работи на голема оддалеченост од базата.

За разлика од нуклеарната подморница Проект 645, реакторите се наоѓаа во четвртиот оддел (во претходникот, во петтиот). Поместувањето на тешките реактори поблиску до лакот на бродот овозможи да се подобри облогата, но како резултат на донесената одлука, централниот столб стана во непосредна близина на станицата на реакторот, што го отежна обезбедувањето на радијациона безбедност. Нуклеарните реактори ВТ-1 кои беа дел од главната централа, создадени од Бирото за дизајн на Подолск Гидропрес под научно раководство на Институтот за физика и енергетика (Обнинск), имаа вкупна моќност од 146 MW. Инсталирањето на парната турбина на бродот беше со две вратило, секоја од двете парни турбини имаше номинална моќност од 17.500 КС.

На нивниот брод, Американците користеле легура на натриум-калиум како течен метален материјал, кој активно, со големо ослободување на топлина, реагирал при контакт со вода. Домашните дизајнери се населиле на легура на олово-бизмут со точка на топење од 398 К. Температурата на течноста за ладење на излезот од реакторот беше 713 К, а температурата на прегреаната пареа во второто коло беше 628 К. Реакторите имаа одредени предности преку традиционалните реактори вода-вода. Конкретно, нивното ладење во случај на прекин на електричната енергија се вршеше преку природна циркулација, без употреба на пумпи.

На чамецот струја му обезбедуваа два автономни турбогенератори со моќност од по 1600 kW. Особено, тие ги напојуваа таканаречените „мотори за прикривање“ PG-116, што овозможи тајно да се приближи до целта на нападот (главните, многу бучни турбо-преноснички единици беа исклучени). За разлика од нуклеарната подморница Проект 627, К-27 немаше резервна дизел-електрична единица.

По стапувањето во служба, бродот направи две патувања на долги растојанија, кои ги открија и позитивните и негативните аспекти на употребата на бродските реактори со течни метални материјали. Тешкотиите беа главно оперативни. Така, се покажа дека легурата на олово-бизмут постепено се згура, што бараше нејзина периодична замена. Имајќи го предвид фактот дека потрошената легура беше контаминирана со високо активен полониум-210, неопходно беше да се создадат специјални уреди со далечинско управување за прием на течноста за ладење. Дури и при паркирање во основата, како и при приклучување, неопходно беше постојано да се одржува температурата во примарното коло над температурата на зацврстување на течните цврсти материи, што создаваше одредени непријатности за екипажот.

Во мај 1968 година, К-27 повторно отиде на море. Веќе по враќањето со брод, се случи тешка радијациона несреќа, како резултат на која загинаа девет членови на екипажот на бродот на нуклеарен погон. По несреќата, К-27 не го вратија, а по 13 години лежење во резерва, чамецот беше потопен во Кара Море.

Сепак, искуството од работењето на бродски реактори со течен метален отпад во нашата земја не се сметаше за недвосмислено негативно (за разлика од САД). Во 1959 година А.Б. Петров, еден од водечките специјалисти во Бирото за дизајн во Ленинград, кој ја дизајнираше нуклеарната подморница, ја предложи идејата за мал брз брод, кој се одликува со исклучително висок степен на автоматизација за тоа време. Според неговиот план, требаше да стане еден вид „подводен борец пресретнувач“ на непријателските подморници. Идејата беше поддржана на највисоко ниво. Конкретно, нејзини поддржувачи беа министерот за бродоградба Б.Е. Бутома и врховниот командант на морнарицата С.Г. Горшков. На 23 јуни 1960 година, беше издаден заеднички декрет на Централниот комитет на CPSU и Советот на министри за изградба на нуклеарна подморница Проект 705. Исклучителното внимание „од горе“ на оригиналниот брод беше потврдено со вториот декрет од мај. 25, 1961 година, што им овозможи на дизајнерите, доколку има доволно основи, да отстапат од нормите и правилата, усвоени во воената бродоградба.

Генералното управување со програмата го вршеше академик А.П. За главен проектант е назначен Александров, М.Г. Русанов. За да се постигне брзина од 40 јазли, потребна беше исклучително моќна, но сепак мала и лесна електрана. Пресметките извршени убедливо покажаа дека употребата на реактор со течен метален материјал овозможи заштеда на 300 тони поместување во споредба со традиционалниот реактор за вода под притисок. Создавањето електрана за нуклеарната подморница Проект 705 беше преземено од два тима: Подолск ОКБ Гидропрес и Горки ОКБМ.

Почетниот проект предвидуваше сеопфатна автоматизација на повеќето системи на нуклеарни подморници и, благодарение на ова, исклучително мала бројка на екипаж од 16 луѓе. Ваквиот „екстремистички“ предлог не наиде на одговор од раководството на морнарицата, кое инсистираше на зголемување на екипажот на 29 специјалисти - само офицери и посредници. Бродот имаше само еден преграден простор за живеење, а веднаш над него - за прв пат во светот - итна скокачка комора, која обезбеди спасување на целата екипа од длабочина до крајност, со значително превртување и дотерување.

Експериментален брод од проектот 705 (тактички број К-64) беше поставен во Ленинградската Адмиралитетна асоцијација во јуни 1968 година, а три и пол години подоцна бродот пристигна во Северната флота, приклучувајќи ѝ се на 31 декември 1971 година. Овој брод имаше електрана развиена од Горки ОКБМ. Од самиот почеток на работа, К-64 го мачеа дефекти и несреќи, од кои најголемата доведе до зацврстување на течноста за ладење и целосно откажување на реакторот. Во август 1974 година, бродот беше повлечен од флотата, а дури и пред тоа беше суспендирана целата градежна програма на серијата (до тоа време имаше уште пет слични бродови на залихите во Ленинград и Северодвинск).

„Дебрифингот“ што се одржа на највисоко ниво доведе до напуштање на верзијата Горки во корист на електраната БМ-40А со капацитет од 150 MW, развиена во Подолск. Се покажа дека е многу посигурно; во секој случај, на шесте нуклеарни подморници од подобрениот Проект 705К што подоцна беа изградени, ниту еден морнар не починал поради несреќи со радијација.

Бродовите од проектот 705K беа прифатени од флотата во 1977-1981 година. Нивните оценки од различни експерти се движеа од многу позитивни („златна рипка“, „изгубена огнена птица“) до остро негативни. Наречени „Алфи“ на Запад, овие нуклеарни подморници можеа да висат на опашката на подморниците на НАТО со часови, не дозволувајќи им да се отцепат или контранападат, бидејќи нивната маневрирање и брзина беа многу повисоки од оние на нивните противници. Благодарение на особеностите на електраната, „седумстотини и петти“ имаше исклучително високи карактеристики на забрзување и маневрирање. За да сврти 180° со максимална брзина, на бродот му беа потребни само 42 секунди. На првиот командант на првата нуклеарна подморница од проектот 705K, капетан од 2-ри ранг А.Ч. На Абасов му беше доделена титулата Херој на Советскиот Сојуз во 1984 година за успешниот развој на брод од фундаментално нов тип.

Во исто време, оригиналноста на дизајнот неизбежно подразбира присуство на фер мува во маста. Западните експерти секогаш ги критикуваа Алфите за нивното високо ниво на бучава, што е речиси неизбежно кога нуклеарна подморница се движи со голема подводна брзина. Том Кленси не пропушти да го спомене ова во својата крајно тенденциозна книга „Лов на црвениот октомври“. Но, оперативните проблеми повторно се покажаа како позначајни: потребата постојано да се одржува реакторот во „топла“ состојба, периодична регенерација и замена. од течни метални материјали. Флотата не беше во можност да дебагира во пракса, надворешно многу атрактивен систем за управување со брод од страна на двајца екипажи - „море“ и „брег“. Како резултат на тоа, кариерата на нуклеарните подморници Проект 705 беше кратка - сè. од нив, освен еден, беа повлечени од флотата до 1990 година. Последниот „Алфа“ во Водечкиот производствен брод К-123, деактивиран во 1997 година, остана во руската морнарица.

А сепак, според специјалисти од Институтот за физика и енергетско инженерство, искуството од работењето на бродски реактори со течен течен метал ни овозможува да препорачаме такви системи за употреба на ветувачки нуклеарни подморници.

Број на нуклеарни подморници изградени во СССР и САД
Период

Во втората половина на 80-тите години на 20 век, започна интензивен процес на деактивирање и повлекување на нуклеарни подморници (НПС) од руската морнарица. Ова се должи и на истекот на работниот век и на исполнувањето од страна на Руската Федерација на меѓународните обврски за намалување на оружјето. Главните резултати од работата за демонтирање на три генерации нуклеарни подморници се претставени во табелата.

Во моментов, периодот на активно демонтирање на нуклеарни подморници, кога повеќе од 10 нуклеарни подморници годишно се демонтираа за да формираат блокови со еден или три оддели, заврши. Нуклеарните подморници од првата генерација се речиси целосно демонтирани (со исклучок на оштетените нуклеарни подморници). Втората генерација, исто така, во голема мера е извадена од употреба и отстранета според прифатената шема. Во текот на следните неколку години, 2-5 нуклеарни подморници од втората и третата генерација ќе бидат деактивирани и демонтирани годишно.

Во моментов, за да се решат проблемите со складирање на одделите на реакторот (RC), ракување со радиоактивен отпад (RAW) создаден за време на депонирањето, неопходно е да се создаде дополнителна инфраструктура, вклучително и изградба на долгорочни капацитети за складирање на одделите на реакторот (LSR), регионални центри. за уредување и складирање на RW, ѕидови на лежајни, реконструкција на железнички комуникации итн. Сето ова бара вклучување на значителни финансиски и работни ресурси. Обемот на задачите што се решаваат е илустриран на слика 1, која покажува едно од долгорочните места за складирање на одделите на реакторите на демонтираните нуклеарни подморници.

Вкупните трошоци за изградба на надземно складиште за 120 РО во Сајда Губа надминува 300 милиони евра.

Слика 1. Место за долгорочно складирање на одделите на реакторот.

Се претпоставува дека радиоактивните материи во складиштата треба да се складираат 75-100 години, по што прашањето за нивното отстранување мора конечно да се реши. Имајќи предвид дека масите на нуклеарните подморнички реактори се релативно мали (околу 1000 тони), а резервоарите за складирање се наоѓаат далеку од погоните за производство на челик, нивното конечно отстранување (конечно сечење и претопување на челик) е економски сомнително.
При одлучувањето за конечно демонтирање, треба да се земе предвид и дека цврстиот радиоактивен отпад создаден при демонтирање на нуклеарни подморници се вчитува во постројката на реакторот.

Значителен дел од нуклеарните централи (НПП) на деактивирани нуклеарни подморници од 2-та и 3-та генерација не ги достигнале предвидените индикатори за работниот век и генерално се во добра состојба.
Во моментов, Русија развива програма за изградба на пловечки нуклеарни централи со мала моќност. Енергетските единици на пловечки нуклеарни централи се планира да се создадат врз основа на постројки за бродски реактори од типот KLT-40 (прототипот беше реакторот ОК-900), кои се докажаа во работа на нуклеарни бродови. На пример, нуклеарната централа на нуклеарниот мразокршач „Арктика“ (реактор ОК-900) беше успешно управувана од 1975 година до 3 октомври 2008 година; за 176.384 часа работа со просечна моќност од 63,1 MW, производството на енергија изнесува 11.132.456 MW*часови. Треба да се напомене дека инсталацијата на реакторот на мразокршачот имаше проектен век од 90.000 часа кога работеше со номинална моќност од 170 MW, и затоа, излезната енергија на реакторот може да биде 15,5 милиони MW*часови.

Нуклеарните централи на нуклеарните подморници фундаментално не се разликуваат од инсталациите за кршење мраз. Во суштина, технологијата на реакторски чамци со вода под притисок ја создаде основата за нуклеарни централи со реактори на садови под притисок.
„Отсекогаш се стремевме да создадеме нуклеарни централи со двојна употреба, бидејќи создавањето воена и цивилна опрема заснована на една технологија е многу ефикасно за подобрување на двете“, вели академик Н.С. Клопкин. Токму во нуклеарните централи на нуклеарните подморници се користеа технички решенија кои денес станаа задолжителни за нуклеарна енергија од големи размери: јадрата имаа негативни повратни информации за температурите на горивото и модераторот, а самите нуклеарни централи имаа заштитна ограда во форма на издржливо RO куќиште.

Експертите од рускиот истражувачки центар „Институт Курчатов“, при развивањето на концептот за изградба на подземни нуклеарни централи, уште во 1993 година, забележаа дека „поради нивните мали димензии и тежина, можно е да се користат решенија за напојување базирани на бродови. постројки во подземни нуклеарни централи. Сеопфатна автоматизација, херметички затворена опрема, минимизирање на течниот и гасовитиот отпад, зрела технологија и висококвалитетно производство поради поголемиот дел од инсталационите работи што се изведуваат во машинските постројки - сите овие својства многу добро се вклопуваат во концептот на подземна нуклеарна централа .“

Реакторските садови се опрема со долг производствен циклус и се најскапите делови на нуклеарните централи. Единственото претпријатие кое моментално произведува ваква опрема е фабриката Изора. Технолошкиот циклус за производство на реакторски сад, во зависност од типот на реакторот, е 2-3 години. Со оглед на ограничените производствени капацитети на централата Ижора, според авторите, не е препорачливо да се вчита со дополнителни нарачки за пловечки нуклеарни централи.
Исто така, треба да се земе предвид дека трошоците за производство на реактори за пловечка нуклеарна централа се, според различни проценки, од 40 до 60% од вкупните трошоци на станицата. Така, при изградбата на пловечки нуклеарни централи, се чини дека е економски изводливо да се користат готови радиоактивни материјали од деактивирани нуклеарни подморници.

Нуклеарните подморници од 2-та - 3-та генерација кои се во функција или се во фаза на деактивирање и привремено складирање на вода се целосно погодни за овие цели (вкупниот број на такви нуклеарни подморници е приближно 140 единици). Употребата на прекинувачки RO веќе формирани за време на демонтирањето на нуклеарните подморници 1-3 е предмет на посебно разгледување во секој конкретен случај.
Нуклеарните централи за цивилни и воени цели имаат мали разлики во дизајнот. Нуклеарните подморници од втора генерација што се очекува да бидат демонтирани имаат 2 реактори со топлинска моќност од 90 MW, нуклеарните подморници од трета генерација имаат 1-2 реактори со топлинска моќност од 180 MW.

Извештајот ќе испита една од компонентите што има значително влијание врз безбедноста на користењето нуклеарни енергетски единици на деактивирани нуклеарни подморници - кршливост на челикот на трупот на реакторот под влијание на флукс на брзи неутрони. Материјалот на реакторските садови за цивилна и воена намена е ист - челичен тип 15Х2МФАА.

Работењето со нуклеарна централа при делумно оптоварување значително го намалува животниот век на садот на реакторот, што се одредува со промена на критичната температура на кршливост на материјалот на садот, што главно е предизвикано од протокот на брзите неутрони. Студиите на основниот метал и металот на заварените шевови на реакторските садови на нуклеарниот мразокршач „Ленин“, извршени по неговото деактивирање кога ресурсот достигна 106.700 часа, ја потврдија можноста за продолжување на проектираниот часовен век на употреба на бродовите со реактор што работат на помала од номиналната моќност.

За да ја проучат можноста за користење нуклеарни централи за демонтирани нуклеарни подморници, авторите ја процениле кршливоста на пловилата со реактори на нуклеарни подморници користејќи стандардни методи и оперативни параметри постигнати од реакторите на мразокршачот „Арктика“.
Критичната температура на кршливост на материјалот на садот на реакторот (Tk) е фактор што го ограничува неговиот век на употреба и се одредува со збирот

ТК = ТК0 + ДТТ + ΔТN + ΔТF, (1)

каде TK0 е критична температура на кршливост на материјалот во почетната состојба,
ΔТТ – поместување на критичната температура на кршливост поради температурно стареење;
ΔТN – поместување на критичната температура на кршливост поради циклично оштетување (за нуклеарните централи на бродот ΔТN не е одредувачки фактор и може да се земе еднакво на нула);
ΔТF – поместување на критичната температура на кршливост поради неутронско зрачење.

Користејќи стандардни зависности, ја пресметуваме вредноста на брзото неутронско флуене Fn на садот на реакторот на мразокршачот „Арктика“:

Fn = F0*(ТF/AF)3 = 1018*(110/23)3 = 1,1 1020 cm - 2, (2)

каде што AF е коефициентот на кршливост на долниот завар;
F0 = 1018 cm - 2 – праг на флуентност;
ТF = 110 0С – поместување на критичната температура на дуктилно-кршливиот премин како резултат на зрачење.

Во овој случај, просечната густина на брз неутронски флукс на садот на реакторот за време на работата τ ќе биде

φb = Fn/τ = 1,1 1020/176384 3600 = 1,73 1011cm – 2c – 1, (3)

и, според тоа, времето на работа на реакторот со просечна моќност за време на работата е

τ = Fn/φb 3600 = 1,1 1020/1,73 1011 3600 = 176622 часа. (4)

Добиениот резултат е во добра согласност со забележаното време на работа на реакторот на мразокршачот „Арктика“, што значи дека поместувањето на критичната температура на дуктилно-кршливиот премин е правилно прифатено. Врз основа на овие податоци и имајќи предвид дека густините на брзиот неутронски флукс во реакторите на мразокршачите и нуклеарните подморници се приближно исти, може да се претпостави дека реакторите на демонтираните нуклеарни подморници се способни да постигнат енергетски излез од 11 - 12 милиони MW * часови или повеќе.

Нуклеарните централи на демонтираните нуклеарни подморници, според експертите, се далеку од развој на индикатори за работниот век. Специфичноста на работата на нуклеарната подморница е тоа што уделот на режимите на работа на нуклеарната централа при оптоварување блиску до максимумот е мал. Покрај тоа, почнувајќи од 90-тите години на дваесеттиот век, нуклеарните подморници не одеа толку често во море.
Имајќи предвид дека номиналната моќност на реакторите за нуклеарни подморници од втора генерација е 90 MW, просечната моќност при работа на повеќето од нив не надминува 30%, т.е. 27 MW, а работното време на моќност беше околу 40.000 часа, добиваме излезна енергија од околу 1,08 милиони MW*часови.

Сметајќи дека густините на неутронскиот флукс во реакторите на мразокршачите и нуклеарните подморници се блиски по вредност, а исто така се претпоставува дека вредностите на густините на неутронскиот флукс се пропорционални со моќта на реакторите и, според тоа, флуентот на брзите неутрони на садот на реакторот е пропорционален на неговото производство на енергија, имаме флуентна вредност при производство на енергија од 1,08 милиони MW*часови Fn = 1,07∙1019 cm – 2. Во овој случај, промената на критичната температура на еластично-кршливиот транзиција за материјалот на нуклеарни подморнички реакторски садови ќе биде

ТF = Aw*(Fn/F0)1/3 = 23*(1,07∙1019/1018)1/3 ≈ 49,5 0С. (5)

Следствено, преостанатиот век на реакторскиот сад за нуклеарна подморница врз основа на влијанието на брзите неутрони на садот е 10-11 милиони MW*часови, а можеби и повеќе.

Пресметувањето на протокот на брзите неутрони на садот на реакторот е полн со одредени тешкотии:
− на крајот од јадрото на кампањата, густината на неутронскиот флукс се зголемува;
- нема точни информации за густината на неутронскиот флукс во реакторот (особено брзите неутрони);
− за време на работата на реакторот, во него се „горат“ неколку активни зони, што доведува до акумулација на грешки при определување на флуенсот;
- Примероците од сведоците не се вчитуваат во бродските реактори, што овозможува да се процени промените во физичките и механичките својства на челикот на трупот.

Поточно од флуентот на брзите неутрони, излезната енергија на реакторот се одредува како резултат на работата. Затоа, од значителен интерес е зависноста на поместувањето на критичната температура како резултат на неутронското зрачење од излезната енергија на реакторот. Очигледно, оваа зависност ќе ја има истата форма

ТF = Aw*(W/W0)1/3, (6)

каде што Aw е коефициентот на кршливост поради производство на енергија,
W – постигнато производство на енергија,
W0 – праг на производство на енергија.

Оваа зависност важи во опсегот на промени во производството на енергија од 1*106 MW*час до 3*107 MW*час. Бидејќи реакторите на сите нуклеарни централи на бродот се произведени со иста технологија од челик 15Kh2MFAA и имаат приближно иста дебелина на заштитата од железо-вода на трупот, при пресметката се претпоставуваше дека Aw = 49,5.

Добиената зависност ни овозможува да го предвидиме поместувањето на критичната температура на кршливост како резултат на неутронско зрачење на материјалот од садовите на бродските реактори од производството на енергија (сл. 2). Анализата на кривата покажува дека бродските реактори се способни да постигнат енергетска моќ од 15,5*106 MW*часови, додека промената на критичната температура на кршливост нема да надмине 125 0 C.

Слика 2. Предвидување на промената на критичната температура на кршливост од неутронско зрачење за бродските реактори.

Така, резидуалниот ресурс на нуклеарна централа од втора генерација може да достигне максимална вредност од 14,4 106 MW*часови (всушност околу 10*106 MW*часови). Следи дека при користење на нуклеарни централи од демонтирани нуклеарни подморници од втора генерација како дел од енергетските модули на пловечки нуклеарни централи кои работат со фактор на искористеност на капацитетот (инсталиран фактор на искористеност на моќноста) = 0,7, тие ќе можат да работат околу 25 години пред демонтирање.

Ако претпоставиме дека за нуклеарна подморница од трета генерација, просечното ниво на моќност е приближно 30% или 54 MW за нуклеарна подморница од втора генерација, а времето на работа со оваа моќност е околу 30.000 часа, тогаш добиваме излезна енергија од 1,62*106 MW * часа. Тогаш резидуалниот ресурс на овие реакторски садови во однос на производството на енергија ќе биде околу 13,9 * 106 MW * часа. При работа на пловечки нуклеарни централи со фактор на капацитет = 0,7, можното време на работа на овие реактори ќе биде приближно 110 илјади часа или приближно 12,5 години.

Така, главниот фактор што го одредува работниот век на материјалот на садот на реакторот - промената на критичната температура на кршливост како резултат на неутронско зрачење на реакторите на нуклеарните подморници - не е основа за одбивање да се користат реакторските инсталации на демонтираните нуклеарни подморници како моќност. модули за пловечки нуклеарни централи.
Приближна методологија за решавање на ова прашање може да биде претставена со дијаграмот на Слика 3.

Ориз. 3. Методолошка шема за решавање на прашањето за користење нуклеарни енергетски единици на нуклеарни подморници како енергетски модул на пловечка нуклеарна централа.

Покрај тоа, високата доверливост и опстанок на нуклеарните централи е потврдена и со долгогодишното оперативно искуство и со загубата на подморниците што се случија. Реакторите на сите потонати нуклеарни подморници беа сигурно исклучени, а радијационата контаминација на водната област никогаш не беше забележана. Последниот пример за ова е катастрофата со нуклеарната подморница Курск (август 2000 година).

По постигнување на максималната излезна енергија, карактеристиките на јачината на ударот на металниот сад на реакторот може да се обноват со суво нискотемпературно жарење, чија технологија се развива и се користи во нашата земја долги години. Од 1987 до 1992 година, жарењето за обновување беше спроведено на 12 реактори VVER-440 во Русија, Германија, Бугарија и Чехословачка. При едно од првите жарења на заварен материјал озрачен до флуенс од 1020 cm-2, беше проучена зависноста на враќањето на критичната температура (Tc) од температурата на жарење во време на жарење од 150 часа. За време на експериментите, беше откриено дека во речиси сите случаи, силата на удар е вратена на вредности што одговараат на неозрачениот материјал, а се случува максимално обновување на својствата на озрачениот челик 15Kh2MFAA на температура на жарење од 460 - 4700C. во време од 170 часа.

Планираниот ресурс на реакторите KLT-40S, кои се планира да се инсталираат на пловечки нуклеарни централи, е 40 години, а еднаш на секои 10 години постројките мора да се влечат до бродоградбите за поправка. Ако RO на демонтираните нуклеарни подморници се користи во пловечка нуклеарна централа, тогаш за време на закажаните поправки може да се анектираат садовите на реакторот, како резултат на што временскиот ресурс ќе се удвои и практично ќе се совпадне со работниот век на новоизградениот KLT- Реакторски садови 40S.

Посебно прашање е можноста за користење на парна турбинска единица (STU) на демонтирана нуклеарна подморница. Термичкиот дизајн на парната турбина на нуклеарната подморница се разликува од оние дизајнирани за пловечка нуклеарна централа во отсуство на термички деаератор на напојната вода (чие инсталирање не е тешко) и поголема брзина на ротација на главната турбина. Прашањето како да се користи главната турбина може да се реши на два начина. Прво, намалувањето на брзината на ротација на главната турбина до 3000 вртежи во минута малку ќе ја намали нејзината моќност, но ќе и овозможи да работи заедно со турбогенератор кој произведува струја со фреквенција од 50 Херци. Во овој случај, вишокот на пареа може да се користи за пренос на топлинска енергија до брегот преку среден разменувач на топлина.

Второ, употребата на главната турбина низ целиот опсег на брзини на ротација ќе бара употреба на статички фреквентни конвертори за снабдување со електрична енергија со потребниот квалитет на мрежата. Во двете опции за користење на главната турбина, можно е да се напушти употребата на помошни турбогенератори, заменувајќи ги со трансформатори за сопствени потреби на пловечки нуклеарни централи. Помошните турбогенератори се заменуваат со дизел генератори, чија моќност обезбедува ладење на двете инсталации и пуштање во работа на една од нуклеарните централи. Ова ќе овозможи вишокот на пареа да се користи за производство на топлинска енергија. Покрај тоа, кога се користи нуклеарна централа на нуклеарна подморница на пловечка единица за напојување, нема да има потреба да се користат машини за ладење со пареа, како резултат на што се создава вишок пареа, која може да се користи и во деаераторот и за генерира топлинска енергија и ја пренесува на брегот. Така, опремата STU на демонтираните нуклеарни подморници може да се користи и како дел од енергетскиот модул во пловечките нуклеарни централи.

Рециклираните нуклеарни подморници од втората и третата генерација имаат широк опсег на моќност на реакторот од 70 до 190 MW и главните турбини од 15 до 37 MW. Ова овозможува да се изберат потребните капацитети на главната енергетска опрема за употреба во пловечки нуклеарни централи.

Трошоците за изградба на пловечка нуклеарна централа со клуч на рака се проценуваат на повеќе од 150 милиони долари, додека приближно 80% од нив се одредуваат според трошоците за нуклеарната централа и парната турбина. Употребата на нуклеарни централи од демонтирани нуклеарни подморници значително ќе ја намали оваа цена.

Масата на реакторски отпад од двете реакторски инсталации на демонтирани нуклеарни подморници од втора генерација е околу 1200 тони, а од третата генерација е околу 1600 тони. Ова овозможува преградите на реакторот и турбините да се користат како единствен енергетски модул поставен на пловечка нуклеарна централа. Во овој случај, ќе добиеме претходно изградена и платена нуклеарна централа во заштитна обвивка, чија функција ја врши издржливиот труп на нуклеарната подморница. Една од можните опции за таков дизајн на пловечка нуклеарна централа е прикажана на сл. 4.

Слика 4. Опција за поставување на енергетскиот модул (оддел за реактор за нуклеарна подморница) на пловечки нуклеарни централи.

Користењето на предложената технологија неминовно ќе наиде на голем број проблеми кои треба да се решат во блиска иднина. Таквите проблеми вклучуваат:
− немање постапка за пренос на нуклеарни централи за воени цели во нуклеарни централи за мирно користење на атомската енергија;
− недостаток на анализа на усогласеноста на нуклеарните централи на нуклеарни подморници од 2-3 генерации со барањата регулаторни документиРостехнадзор и Министерството за здравство и социјален развој за пловечки нуклеарни централи;
− потребата од оправдување на преостанатиот век на траење, како и можноста за продолжување на доделените показатели за животниот век на главната опрема на нуклеарната централа за секоја деактивирана нуклеарна подморница;
− потребата од промена на дизајнот на пловечките нуклеарни централи во изградба или проектирање.

За да се решат овие проблеми, неопходно е да се спроведе значителен комплекс на истражување и развој.
Исто така, треба да се забележи дека употребата на радиоактивен отпад од деактивирани нуклеарни подморници не е ограничена само на нивната употреба за пловечки нуклеарни централи. Можни примени би можеле да бидат нивната употреба во изградбата на подземни нуклеарни централи.

Заклучоци:
1. Предложената иновативна технологија за користење нуклеарни енергетски единици од демонтирани нуклеарни подморници ќе овозможи:
− значително намалување на трошоците за изградба на пловечки нуклеарни централи и намалување на нивната изградба и времето на враќање;
− намалување на трошоците за демонтирање на нуклеарни подморници;
− значително намалување на количината на радиоактивен отпад и трошоците за постапување со него;
− целосно да го искористи потенцијалот на нуклеарната централа на нуклеарни подморници:
− за време на работа на нуклеарни централи на демонтирани нуклеарни подморници како дел од пловечка нуклеарна централа, за финансирање на идното отстранување на радиоактивен отпад.
2. За имплементација на оваа технологија, неопходно е во блиска иднина да се распореди комплекс за истражување и развој што ќе овозможи научно да се поткрепи техничката изводливост за користење на RO од демонтираните нуклеарни подморници за дизајнираните пловечки нуклеарни централи.

Од своето основање, нуклеарната енергија во Русија остана привилегија на државата, особено во однос на развојот на нови технологии. Во последниве години, приватните инвеститори постојано правеа обиди да влезат на овој пазар, а досега само En+ Group, која управува со имотот на Олег Дерипаска, постигна успех. Паритетното заедничко вложување помеѓу Rosatom и En+ ќе ги приспособи нуклеарните подморнички реактори на цивилните потреби. Генералниот директор на заедничкото вложување, Ана Кудрјавцева, зборуваше за деталите на идниот проект и неговите перспективи во интервју за Интерфакс.

- На овој проект работите доста долго. Кога е регистрирана фирмата? Кои ќе бидат придонесите на страните: инвестиции од Еуросибенерго и уделот на Росатом?

Заедничкото вложување е регистрирано на 10 декември, придонесите на страните се 50/50. Ние придонесуваме не само со инвестиции, туку и со интелектуална сопственост.
Ја имаме основната технологија на реактор со течноста за ладење со олово-бизмут SVBR (брз реактор на олово-бизмут - IF), која е развиена од индустриски организации - Gidropress и Институтот за физика и енергетика Обнинск. Инсталациите на SVBR, само со помала моќност, беа оперирани на нуклеарни подморници. Значи, SVBR е докажана технологија, а Русија е единствената земја во светот што ја има оваа изводлива технологија.

- Дали некој во странство работи на слични проекти на реактори со олово-бизмут течност за ладење?

- Некои земји се во фаза на истражување и развој, други имаат само прелиминарни основи и концепти.

- Кон кои клиенти се наменети централите со SVBR реактори?

Ваквите станици се дизајнирани за потребите на регионалната енергија, каде што има потреба од средно и ниско производство на електрична енергија со зголемено ниво на безбедност. Мислам, пред сè, на тешко достапните области каде што руднуваат металуршки компании или компании за нафта и гас.
Дополнително, проектот има голем извозен потенцијал, пред се во Африка и Азија, каде што во однос на обемот на потрошувачката, реактори од илјадници тони (со моќност од 1000 MW - IF) не се потребни или не се соодветни поради мрежните ограничувања. . Но, во исто време им треба зголемено ниво на безбедност, така што ако се случи нешто, инсталацијата сама ќе се исклучи. И кај нас, самиот принцип на реакторот е насочен кон обезбедување максимална безбедност дури и во не многу вешти раце.

- Претходно вкупната цена на проектот беше проценета до 1 милијарда долари, ја потврдувате ли оваа сума?

- Пролетта ги проценивме потребните инвестиции на приближно 14 -16 милијарди рубли (за периодот до 2019 година), но тоа е во предкризните цени. Имајќи ја предвид кризата, јасно е дека оваа сума ќе се корегира. Од една страна, гледаме намалување на трошоците за работна сила, а за некои ставки - опрема, подготвителна работа. Од друга страна разбираме дека има инфлација.
Би сакал да нагласам дека во рамките на заедничкото вложување поставуваме јасен принцип: употреба на сите класични канони за управување со проекти. Односно ќе има строга контрола на трошоците од двете страни.

- Росатом и приватниот инвеститор имаат паритетни акции. Како ќе се решаваат споровите?

Меѓународна арбитража.

Дали веќе ја проценивте вашата интелектуална сопственост? Кога Росатом ќе го вклучи во заедничкото вложување и како тоа ќе се направи?

Прелиминарните преговори со партнерот за ова прашање се одржани. Сепак, остануваат прашањата во однос на постапката за вреднување на овие средства по нивната реална вредност. Факт е дека сега случувањата во рамките на проектот SVBR се сопственост на индустриските претпријатија. И, по правило, нивното билансно вреднување е прилично ниско. За да ја додадеме оваа интелектуална сопственост на заедничкото вложување со комерцијална вредност, ќе ни треба ревалоризација. Но, ова покренува прашања од законодавна природа, бидејќи ревалоризацијата ќе предизвика даночни последици за претпријатијата. Едноставно кажано, имаат данок на доход. Ова е проблематична точка не само за нашиот проект, типична е за целата земја.
Во овој поглед, Државната корпорација Росатом создаде меѓусекторска работна група, која сè уште е во зародиш. Очекуваме сите водечки технолошки корпорации да бидат вклучени таму. На пример, руските технологии веќе го потврдија своето учество. Во оваа активност ги вклучуваме и Руснано, Руски железници и Гаспром. Во рамките на работната група ќе бидат разработени предлози за подобрување на законодавството на Руската Федерација во однос на научни, технички и иновативни активности, а особено во однос на сметководството на интелектуалната сопственост во средствата. Во 2010 година планираме да подготвиме пакет релевантни законски иницијативи.

- А кога во овој случај очекувате измени на законите?

Најверојатно, се надеваме, овие предлози ќе можат да бидат одобрени во 2011 година. Но, нема да брзаме.

- Можете ли да процените колкав ќе биде уделот на интелектуалната сопственост во вкупните трошоци на проектот?

- Имаме прелиминарна бројка, но ова се доверливи информации.

- Кои приоритетни задачи заедничкото вложување си ги одреди за следните години?

Првата фаза од нашата работа е истражување и развој и подготовка на граѓански проект. Планираме ова да трае приближно 3,5-4 години. Управувањето со истражување и развој за да се осигураат дека резултатите е задача број еден.
Втората точка од нашите напори е утврдување на локацијата на пилот-централата. Сега избираме од три локации, од кои сите се индустриски претпријатија каде што се концентрирани човечки и технички ресурси. Сè уште не би сакал да ги именувам. На почетокот на 2010 година мислам дека ќе се направи избор во корист на еден од сајтовите.
Ќе избереме врз основа на сет критериуми, вклучувајќи технички и геолошки карактеристики, човечки ресурси, економија на проектот, како и недостиг на енергија во регионот. И покрај тоа што капацитетот на пилот-централата ќе биде мал, ние ја сметаме не само како платформа за тестирање на технологии, туку и како економски објект.

Основата на нуклеарната енергија сега се нуклеарните централи со реактори ВВЕР, кои го носат основниот товар во ЕЕС на Русија. Односно, тие не можат да маневрираат во текот на денот по промените во потрошувачката. Дали во базата ќе работат и станици со реактори SVBR?

Маневрирањето е една од карактеристиките што ги вклучуваме во проектот. Друга предност на SVBR е модуларноста. Реакторот од 100 MW нема да биде инсталиран на лице место, туку ќе се состави во фабриката за производство и потоа ќе се транспортира до локацијата. Ова го прави проектот поевтин.

- Дали е веќе јасно кој ќе биде производствен погон?

Има голем број претпријатија, индустриски и неиндустриски, кои ги разгледуваме. Подготвени сме да ги разгледаме и странските добавувачи на опрема. Покрај тоа, самото заедничко вложување има задача да развива надлежности не само во областа на инженерството на нуклеарните централи, туку и во однос на изградбата на реактори.
Би сакал да напоменам дека сега поради кризата машинските работници имаат помалку нарачки од традиционалната енергија, а нема активна конкуренција за нивниот капацитет, па во оваа смисла почнуваме во добро време.

- Дали цената на 1 kW струја на станица со реактор SVBR ќе биде споредлива со цената на реактор VVER?

Економијата никогаш не функционира во пилот-централа. Тогаш целото прашање е во конфигурацијата на сериската единица. Во моментов го проучуваме ова прашање и го проценуваме пазарот, вклучително и странските. Колку е поголема моќноста на нуклеарната централа, толку е поекономична станицата и, на крајот, би можело да биде оптимално да се изградат станици со 1000 MW SVBR реактори одеднаш. Можеме да го направиме и ова. Друго прашање е дека во овој далновод нуклеарната индустрија има и „брзи“ реактори на натриум (проект BN-800 - IF) и VVER. Затоа, веројатно нема да влеземе во оваа ниша, туку да се фокусираме на регионалната енергија.
Прелиминарната проценка покажува дека оптималната моќност на нуклеарна централа со SVBR ќе биде во опсег од 200-400 MW. Но, на крајот се ќе зависи од пазарот, од тоа колку пазарот може да јаде.
Економските параметри на проектот ќе бидат појасно видливи кога пилот-централата ќе биде оперативна. Иако, се разбира, веќе ги правиме сите основни пресметки и прогнози.

- Како ќе се решат прашањата за радиоактивниот отпад од SVBR?

Немаме некои посебни проблеми со отпадот. Некои ризични технички точки се јасни и очигледни, но нема нерешливи критики, само чисто инженерски прашања.
Генерално, индустријата сега создава унифициран систем за управување со радиоактивен отпад и потрошено нуклеарно гориво, а ние едноставно ќе се вклопиме таму, ќе бидеме потрошувачи на услугите на националните оператори во оваа област. Истото ќе се случи и со горивото.

- Патем, какво гориво користи SVBR?

Засега ќе користиме традиционално гориво збогатен ураниум. Следно најверојатно ќе биде горивото ураниум-плутониум (MOX), а во следната фаза - густо гориво, кога ќе се појави. Геометријата на јадрото SVBR овозможува користење на секаков вид гориво.

- Ако добро разбирам, SVBR може да биде и производител на нуклеарни материјали, таканаречен „одгледувач“?

Да тоа е. Иако немаме цел сама по себе да произведуваме плутониум. Напротив, од гледна точка на неширење, подобро е да не се прават овие поставки од „одгледувачи“. Покрај тоа, постојат „брзи“ реактори на натриум кои можат да произведат сè што и е потребно на индустријата за производство на гориво, особено MOX. И тогаш, мора да има одреден дел од реактори - потрошувачи на MOX и производители на плутониум за овие цели. И овој удел не е еден на еден.

Според нашите сознанија, претходно беше дискутирана можноста за користење на SVBR за сместување на деактивирани локации на нуклеарни централи. На пример, во станицата Нововоронеж, каде што 1-ви и 2-ри енергетски единици веќе го исцрпиле својот работен век. Дали оваа идеја сè уште е релевантна?

Оваа опција се разгледува како опција, но се уште немаме направено детална студија. Сепак, разбираме и дека на пазарот може да се бараат дополнителни услуги SVBR, како што се прегреана пареа, топлина и постројки за бигор вода.

- Проектот е дизајниран за прилично долг период на реализација, а сега, во време на криза, многу приватни инвеститори се соочуваат со финансиски тешкотии. Дали ја прифаќате можноста вашиот партнер поради некоја причина да го напушти проектот или да го намали учеството во него?

- Нашиот партнер, Еуросибенерго, го потврди својот интерес, вклучително и на раководно ниво, и даде одредени гаранции. Работиме година и пол, а финансирањето во текот на 2009 година особено доаѓа од Еуросибенерго.

- Колку пари се веќе инвестирани?

Невозможно е да се наведе точната сума, бидејќи не е јасно како правилно да се процени на основа на трошоците што се инвестирало во советските години, а особено преку Министерството за одбрана, бидејќи реакторите SVBR биле управувани на нуклеарни подморници.
Општо земено, невозможно е да се направи проценка на страната на трошоците за проекти од ваков вид. Затоа, ако го оцениме, тогаш само на принципот на приход.

- Сметате и на владина поддршка. Во што ќе се изрази?

Постојат два аспекти на ова прашање, како две страни на иста монета. Прво, постои специфична федерална целна програма за индустријата за нова генерација нуклеарни технологии, каде што посебен член предвидува развој на „брза“ енергија, односно реактори со течности за ладење на натриум, олово и олово-бизмут. Таму е обезбедено финансирање за SVBR и ние го сметаме ова како придонес на државата во бизнисот на државната корпорација. И втората страна - во рамките на претседателската комисија за модернизација, нашиот проект беше одобрен уште во јули, со напомена „без дополнително финансирање“. Таму има формат што го потврдува приоритетниот статус на проектот.

Уредот и принципот на работа се засноваат на иницијализација и контрола на самоодржлива нуклеарна реакција. Се користи како истражувачка алатка, за производство на радиоактивни изотопи и како извор на енергија за нуклеарните централи.

принцип на работа (накратко)

Ова користи процес во кој тешкото јадро се распаѓа на два помали фрагменти. Овие фрагменти се во многу возбудена состојба и испуштаат неутрони, други субатомски честички и фотони. Неутроните можат да предизвикаат нови фисии, што резултира со повеќе од нив да се емитираат итн. Таквата континуирана самоодржлива серија на разделувања се нарекува верижна реакција. Со тоа се ослободува голема количина на енергија, чие производство е целта на користење на нуклеарните централи.

Принципот на работа на нуклеарниот реактор е таков што околу 85% од енергијата на фисија се ослободува во многу краток временски период по почетокот на реакцијата. Остатокот е произведен од радиоактивното распаѓање на производите на фисија откако тие испуштаат неутрони. Радиоактивното распаѓање е процес во кој атомот достигнува постабилна состојба. Продолжува по завршувањето на поделбата.

Во атомска бомба, верижната реакција се зголемува во интензитет додека најголемиот дел од материјалот не се расцепи. Ова се случува многу брзо, предизвикувајќи исклучително моќни експлозии типични за такви бомби. Дизајнот и принципот на работа на нуклеарниот реактор се засноваат на одржување на верижна реакција на контролирано, речиси константно ниво. Тој е дизајниран на таков начин што не може да експлодира како атомска бомба.

Верижна реакција и критичност

Физиката на реактор на нуклеарна фисија е дека верижната реакција е одредена од веројатноста за расцепување на јадрото по емитирањето на неутроните. Ако популацијата на второто се намали, тогаш стапката на поделба на крајот ќе падне на нула. Во овој случај, реакторот ќе биде во субкритична состојба. Ако популацијата на неутроните се одржува на константно ниво, тогаш стапката на фисија ќе остане стабилна. Реакторот ќе биде во критична состојба. Конечно, ако популацијата на неутрони расте со текот на времето, стапката на фисија и моќта ќе се зголемат. Состојбата на јадрото ќе стане суперкритична.

Принципот на работа на нуклеарниот реактор е како што следува. Пред неговото лансирање, популацијата на неутроните е блиску до нула. Операторите потоа ги отстрануваат контролните шипки од јадрото, зголемувајќи ја нуклеарната фисија, што привремено го турка реакторот во суперкритична состојба. Откако ќе ја достигнат номиналната моќност, операторите делумно ги враќаат контролните шипки, прилагодувајќи го бројот на неутрони. Последователно, реакторот се одржува во критична состојба. Кога треба да се запре, операторите ги вметнуваат прачките до крај. Ова ја потиснува фисијата и го пренесува јадрото во субкритична состојба.

Видови реактори

Поголемиот дел од светските нуклеарни централи се електрани, кои ја генерираат топлината потребна за центрифугирање на турбините што ги придвижуваат генераторите на електрична енергија. Исто така, постојат многу истражувачки реактори, а некои земји имаат подморници или површински бродови кои се напојуваат со атомска енергија.

Енергетски инсталации

Постојат неколку видови на реактори од овој тип, но дизајнот на лесна вода е широко користен. За возврат, може да користи вода под притисок или врела вода. Во првиот случај, течноста под висок притисок се загрева од топлината на јадрото и влегува во генераторот на пареа. Таму топлината од примарното коло се пренесува во секундарното коло, кое исто така содржи вода. Конечно генерираната пареа служи како работна течност во циклусот на парната турбина.

Реакторот за врела вода работи на принципот на директен енергетски циклус. Водата што минува низ јадрото се доведува до вриење при среден притисок. Заситената пареа минува низ низа сепаратори и сушари сместени во садот на реакторот, што предизвикува прегревање. Презагреаната водена пареа потоа се користи како работна течност за вртење на турбината.

Се лади со гас на висока температура

Реактор со ладење со гас на висока температура (HTGR) е нуклеарен реактор, чиј принцип на работа се заснова на употреба на мешавина од графит и микросфери на гориво како гориво. Постојат два конкурентни дизајни:

• германски систем за „полнење“ кој користи сферични елементи на гориво со дијаметар од 60 mm, кои се мешавина од графит и гориво во графитна обвивка;
• американската верзија во форма на графитни хексагонални призми кои се испреплетуваат за да создадат јадро.

Во двата случаи, течноста за ладење се состои од хелиум под притисок од околу 100 атмосфери. Во германскиот систем, хелиумот минува низ празнините во слојот на сферични елементи на гориво, а во американскиот систем, хелиумот поминува низ дупките во графитните призми лоцирани долж оската на централната зона на реакторот. Двете опции можат да работат на многу високи температури, бидејќи графитот има исклучително висока температура на сублимација, а хелиумот е целосно хемиски инертен. Топол хелиум може да се примени директно како работна течност во гасна турбина на висока температура, или неговата топлина може да се користи за создавање пареа од циклусот на вода.

Течен метал и принцип на работа

Брзите реактори ладени со натриум добија големо внимание во 1960-тите и 1970-тите. Тогаш се чинеше дека наскоро ќе бидат потребни нивните способности за размножување за да се произведе гориво за брзо растечката нуклеарна индустрија. Кога во 1980-тите стана јасно дека ова очекување е нереално, ентузијазмот исчезна. Сепак, голем број реактори од овој тип се изградени во САД, Русија, Франција, Велика Британија, Јапонија и Германија. Повеќето од нив работат на ураниум диоксид или негова мешавина со плутониум диоксид. Во САД, пак, најголем успех е постигнат со металните горива.

КАНДУ

Канада ги насочува своите напори на реактори кои користат природен ураниум. Ова ја елиминира потребата да се прибегне кон услугите на други земји за да се збогати. Резултатот од оваа политика беше реакторот деутериум-ураниум (CANDU). Се контролира и се лади со тешка вода. Дизајнот и принципот на работа на нуклеарниот реактор се состои од користење на резервоар со ладен D 2 O при атмосферски притисок. Јадрото е пробиено со цевки направени од легура на циркониум што содржи природно гориво ураниум, низ кое циркулира тешка вода што го лади. Електричната енергија се произведува со пренесување на топлината на фисија во тешка вода до течноста за ладење која циркулира низ генератор на пареа. Пареата во секундарното коло потоа поминува низ конвенционален турбински циклус.

Истражувачки капацитети

За научно истражување, најчесто се користи нуклеарен реактор, чиј принцип на работа е користење на водено ладење и ураниумски елементи на гориво во облик на плоча во форма на склопови. Способен да работи во широк опсег на нивоа на моќност, од неколку киловати до стотици мегавати. Бидејќи производството на енергија не е примарна цел на истражувачките реактори, тие се карактеризираат со произведената топлинска енергија, густината и номиналната енергија на јадрото на неутроните. Токму овие параметри помагаат да се измери способноста на истражувачки реактор да спроведе специфични истражувања. Системите со мала моќност обично се наоѓаат на универзитетите и се користат за настава, додека системи со висока моќност се потребни во истражувачки лаборатории за тестирање на материјали и перформанси и општо истражување.

Најчестиот е истражувачки нуклеарен реактор, чија структура и принцип на работа се како што следува. Нејзиното јадро се наоѓа на дното на голем, длабок базен со вода. Ова го поедноставува набљудувањето и поставувањето на каналите низ кои може да се насочат неутронските зраци. На ниски нивоамоќност, нема потреба да се пумпа течноста за ладење, бидејќи природната конвекција на течноста за ладење обезбедува доволно отстранување на топлина за одржување на безбедна работна состојба. Разменувачот на топлина обично се наоѓа на површината или на врвот на базенот каде што се акумулира топла вода.

Инсталации на бродови

Оригиналната и главна примена на нуклеарните реактори е нивната употреба во подморници. Нивната главна предност е тоа што, за разлика од системите за согорување на фосилни горива, тие не бараат воздух за производство на електрична енергија. Затоа, нуклеарната подморница може да остане потопена долги временски периоди, додека конвенционалната дизел-електрична подморница мора периодично да се издигнува на површината за да ги запали своите мотори во воздух. им дава стратешка предност на поморските бродови. Благодарение на него, нема потреба од полнење гориво на странски пристаништа или од лесно ранливи танкери.

Принципот на работа на нуклеарен реактор на подморница е класифициран. Меѓутоа, познато е дека во САД користи високо збогатен ураниум, а се забавува и лади со лесна вода. Дизајнот на првиот реактор за нуклеарна подморница, USS Nautilus, беше под големо влијание на моќните истражувачки капацитети. Неговите уникатни карактеристики се многу голема резерва за реактивност, што обезбедува долг период на работа без полнење гориво и можност за рестартирање по застанување. Електраната во подморниците мора да биде многу тивка за да се избегне откривање. За да се задоволат специфичните потреби на различни класи на подморници, беа создадени различни модели на електрани.

Носачите на авиони на американската морнарица користат нуклеарен реактор, чиј принцип на работа се верува дека е позајмен од најголемите подморници. Детали за нивниот дизајн исто така не се објавени.

Покрај САД, нуклеарни подморници имаат и Велика Британија, Франција, Русија, Кина и Индија. Во секој случај, дизајнот не беше откриен, но се верува дека сите тие се многу слични - ова е последица на истите барања за нивните технички карактеристики. Русија има и мала флота која ги користи истите реактори како и советските подморници.

Индустриски инсталации

За производствени цели се користи нуклеарен реактор чиј принцип на работа е висока продуктивност со ниско ниво на производство на енергија. Ова се должи на фактот дека долгиот престој на плутониум во јадрото доведува до акумулација на несакани 240 Pu.

Производство на тритиум

Во моментов, главниот материјал произведен од таквите системи е тритиум (3H или T) - полнењето за плутониум-239 има долг полуживот од 24.100 години, така што земјите со арсенали за нуклеарно оружје кои го користат овој елемент имаат тенденција да имаат повеќе од него. отколку што е потребно. За разлика од 239 Pu, тритиумот има полуживот од приближно 12 години. Така, за одржување на потребните залихи, овој радиоактивен изотоп на водород мора постојано да се произведува. Во САД во реката Савана (држава Јужна Каролина), на пример, работат неколку реактори за тешка вода кои произведуваат тритиум.

Пловечки енергетски единици

Создадени се нуклеарни реактори кои можат да обезбедат електрична енергија и греење со пареа во оддалечените изолирани области. Во Русија, на пример, нашле употреба малите електрани специјално дизајнирани за опслужување на арктичките населби. Во Кина, 10 MW HTR-10 обезбедува топлина и енергија на истражувачкиот институт каде што се наоѓа. Развојот на мали автоматски контролирани реактори со слични можности е во тек во Шведска и Канада. Помеѓу 1960 и 1972 година, американската армија користеше компактни водни реактори за напојување на оддалечените бази на Гренланд и Антарктикот. Тие беа заменети со електрани на нафта.

Освојување на вселената

Покрај тоа, беа развиени реактори за напојување и движење во вселената. Помеѓу 1967 и 1988 година, Советскиот Сојуз инсталираше мали нуклеарни единици на сателитите од серијата Космос за напојување на опрема и телеметрија, но политиката стана цел на критики. Најмалку еден од овие сателити влегол во атмосферата на Земјата, предизвикувајќи радиоактивна контаминација во оддалечените области на Канада. Соединетите Држави лансираа само еден сателит на нуклеарен погон, во 1965 година. Сепак, продолжуваат да се развиваат проекти за нивна употреба во вселенски летови на долги растојанија, истражување на други планети со екипаж или на постојана лунарна база. Ова нужно ќе биде нуклеарен реактор што се лади со гас или течен метал, чии физички принципи ќе обезбедат највисока можна температура неопходна за минимизирање на големината на радијаторот. Покрај тоа, реакторот за вселенска технологија мора да биде што е можно покомпактен за да се минимизира количината на материјал што се користи за заштита и да се намали тежината за време на лансирањето и летот во вселената. Снабдувањето со гориво ќе обезбеди работа на реакторот за целиот период на летот во вселената.

Тивките „предатори“ на длабокото море отсекогаш го преплашувале непријателот, и во војна и во мир. Постојат безброј митови поврзани со подморниците, што, сепак, не е чудно ако се земе предвид дека тие се создадени во услови на посебна тајност. Но, денес доволно знаеме за генералниот...

Принцип на работа на подморницата

Системот за потопување и искачување на подморницата вклучува баласт и помошни резервоари, како и поврзувачки цевководи и фитинзи. Главниот елемент овде се главните резервоари за баласт, со нивно полнење со вода се гаси главната пловна резерва на подморницата. Сите тенкови се вклучени во лак, строг и средни групи. Тие можат да се полнат и исчистат еден по еден или истовремено.

Подморницата има тенкови неопходни за да се компензира надолжното поместување на товарот. Баластот помеѓу резервоарите за украсување се дува со помош на компримиран воздух или се пумпа со помош на специјални пумпи. Сечење е името на техниката, чија цел е да се „балансира“ потопената подморница.

Нуклеарните подморници се поделени на генерации. Првиот (50-ти) се карактеризира со релативно висока бучава и несовршени хидроакустични системи. Втората генерација беше изградена во 60-тите и 70-тите години: обликот на трупот беше оптимизиран за да се зголеми брзината. Чамците на третиот се поголеми, а имаат и опрема за електронско војување. Нуклеарните подморници од четвртата генерација се карактеризираат со невидено ниско ниво на бучава и напредна електроника. Деновиве се работи на изгледот на чамците од петтата генерација.

Важна компонента на која било подморница е воздушниот систем. Нуркање, подигање на површината, отстранување на отпад - сето тоа се прави со помош на компримиран воздух. Вториот се чува под висок притисок на подморницата: на овој начин зазема помалку простор и ви овозможува да акумулирате повеќе енергија. Воздухот под висок притисок е во специјални цилиндри: по правило, неговата количина ја следи постар механичар. Резервите на компримиран воздух се надополнуваат при искачувањето. Ова е долга и трудоинтензивна процедура која бара посебно внимание. За да се осигура дека екипажот на бродот има што да дише, на подморницата се инсталирани единици за регенерација на воздухот, овозможувајќи им да добијат кислород од морската вода.

Премиер лига: што се тие?

Нуклеарниот брод има нуклеарна централа (од каде, всушност, доаѓа името). Во денешно време, многу земји управуваат и со дизел-електрични подморници (подморници). Нивото на автономија на нуклеарните подморници е многу повисоко и тие можат да извршуваат поширок опсег на задачи. Американците и Британците целосно престанаа да користат ненуклеарни подморници, додека руската подморничка флота има мешан состав. Генерално, само пет земји имаат нуклеарни подморници. Покрај САД и Руската Федерација, во „клубот на елитата“ се и Франција, Англија и Кина. Другите поморски сили користат дизел-електрични подморници.

Иднината на руската подморничка флота е поврзана со две нови нуклеарни подморници. Станува збор за повеќенаменски чамци на проектот 885 „Јасен“ и стратешки ракетни подморници 955 „Бореј“. Ќе бидат изградени осум единици од Проектот 885 чамци, а бројот на Бореј ќе достигне седум. Руската подморничка флота нема да биде споредлива со американската (САД ќе има десетици нови подморници), но ќе го заземе второто место на светската ранг-листа.

Руските и американските чамци се разликуваат по нивната архитектура. Соединетите Држави ги прават своите нуклеарни подморници со еден труп (трупот и отпорен на притисокот и има рационализирана форма), додека Русија ги прави своите нуклеарни подморници со двојно трупот: во овој случај, има внатрешен, груб, издржлив труп и надворешен, рационализиран, лесен. На нуклеарните подморници Project 949A Antey, во кои беше вклучен и озлогласениот Курск, растојанието помеѓу трупот е 3,5 m. Се верува дека чамците со двојни трупови се поиздржливи, додека чамците со еден труп, сите други работи се еднакви, имаат помала тежина. Кај чамците со еден труп, главните резервоари за баласт, кои обезбедуваат искачување и потопување, се сместени во трајно труп, додека кај чамците со два трупа, тие се во лесниот надворешен труп. Секоја домашна подморница мора да преживее ако некој оддел е целосно преплавен со вода - ова е еден од главните барања за подморниците.

Општо земено, постои тенденција да се префрлат на нуклеарни подморници со еден корпус, бидејќи најновиот челик од кој се направени трупот на американските чамци им овозможува да издржат огромни оптоварувања на длабочина и обезбедуваат на подморницата високо ниво на опстанок. Станува збор, особено, за челик со висока цврстина HY-80/100 со јачина на отстапување од 56-84 kgf/mm. Очигледно, во иднина ќе се користат уште понапредни материјали.

Има и чамци со мешан труп (кога лесен труп само делумно го покрива главниот) и мулти-трупови (неколку силни трупови во лесен). Вториот го вклучува домашниот ракетен подморски крстосувач Проект 941, најголемата нуклеарна подморница во светот. Внатре во неговото лесно тело има пет издржливи куќишта, од кои две се главни. Легурите на титаниум се користеле за да се направат издржливи куќишта, а легурите на челик се користеле за лесни. Покриен е со нерезонантна гумена облога против звучно отпорна локација со тежина од 800 тони. Само оваа обвивка тежи повеќе од американската нуклеарна подморница NR-1. Проектот 941 е навистина огромна подморница. Неговата должина е 172, а ширината 23 м. На бродот опслужуваат 160 луѓе.

Можете да видите колку се различни нуклеарните подморници и колку се различни нивните „содржини“. Сега да погледнеме подетално неколку домашни подморници: чамци од проектот 971, 949A и 955. Сите овие се моќни и модерни подморници кои служат во руската морнарица. Чамците припаѓаат на три различни типови на нуклеарни подморници, за кои разговаравме погоре:

Нуклеарните подморници се поделени според нивната намена:

· SSBN (Стратешки ракетен подморски крстосувач). Како дел од нуклеарната тријада, овие подморници носат балистички ракети со нуклеарни боеви глави. Главни цели на таквите бродови се воените бази и непријателските градови. SSBN ја вклучува новата руска нуклеарна подморница 955 Borei. Во Америка, овој тип на подморница се нарекува SSBN (Ship Submarine Ballistic Nuclear): ова ја вклучува најмоќната од овие подморници - чамецот од класата Охајо. За да се смести целиот смртоносен арсенал на бродот, SSBN се дизајнирани земајќи ги предвид барањата за голем внатрешен волумен. Нивната должина често надминува 170 m - ова е значително подолго од должината на повеќенаменските подморници.

PLAT (нуклеарна торпедо подморница). Таквите чамци се нарекуваат и повеќенаменски. Нивната цел: уништување на бродови, други подморници, тактички цели на теренот и собирање разузнавачки податоци. Тие се помали од SSBN и имаат подобра брзина и мобилност. PLAT може да користат торпеда или високопрецизни крстосувачки ракети. Таквите нуклеарни подморници ја вклучуваат американската Лос Анџелес или советскиот/рускиот проект MPLATRK 971 Shchuka-B.

Американскиот Seawolf се смета за најнапредна повеќенаменска нуклеарна подморница. Неговата главна карактеристика е највисоко нивоСтелт и смртоносно оружје на бродот. Една таква подморница носи до 50 ракети Харпун или Томахавк. Има и торпеда. Поради високата цена, американската морнарица доби само три од овие подморници.

SSGN (нуклеарна подморница со крстаречки ракети). Ова е најмалата група на модерни нуклеарни подморници. Ова ги вклучува руските 949A Antey и некои американски ракети Охајо претворени во носачи на крстосувачки ракети. Концептот SSGN има нешто заедничко со повеќенаменските нуклеарни подморници. Подморниците од типот SSGN, сепак, се поголеми - тие се големи пловечки подводни платформи со високопрецизно оружје. Во советската/руската морнарица овие чамци се нарекуваат и „убијци на носачи на авиони“.

Внатре во подморница

Тешко е детално да се испита дизајнот на сите главни типови нуклеарни подморници, но сосема е можно да се анализира дизајнот на еден од овие чамци. Тоа ќе биде подморницата Проект 949А „Антеј“, обележје (во секоја смисла) за руската флота. За да го зголемат опстанокот, креаторите удвоија многу важни компоненти на оваа нуклеарна подморница. Овие чамци добија пар реактори, турбини и пропелери. Неуспехот на еден од нив, според планот, не треба да биде фатален за чамецот. Одделите на подморницата се одделени со прегради на меѓупреградите: тие се дизајнирани за притисок од 10 атмосфери и се поврзани со отвори кои можат да се запечатат доколку е потребно. Не сите домашни нуклеарни подморници имаат толку многу прегради. Повеќенаменската нуклеарна подморница Project 971, на пример, е поделена на шест оддели, а новиот Project 955 SSBN е поделен на осум.

Озлогласениот Курск припаѓа на чамците Project 949A. Оваа подморница потона во Баренцовото Море на 12 август 2000 година. Сите 118 членови на екипажот на бродот станаа жртви на катастрофата. Изнесени се многу верзии за тоа што се случи: најверојатната од сите е експлозијата на торпедо од 650 mm складирано во првиот оддел. Според официјалната верзија, трагедијата се случила поради истекување на компонента за гориво од торпедо, поточно водород пероксид.

Нуклеарната подморница Project 949A има многу напреден (според стандардите на 80-тите) апарат, вклучувајќи го хидроакустичниот систем MGK-540 Skat-3 и многу други системи. Бродот е опремен и со автоматски систем за навигација Symphony-U кој има зголемена точност, зголемен опсег и голем обем на обработени информации. Повеќето информации за сите овие комплекси се чуваат во тајност.

Оддели на нуклеарната подморница Project 949A Antey:

Првиот оддел:
Се нарекува и лак или торпедо. Ова е местото каде што се наоѓаат цевките за торпедо. Бродот има две торпедо цевки од 650 mm и четири 533 mm, а вкупно на подморницата има 28 торпеда. Првиот оддел се состои од три палуби. Борбениот фонд се чува на лавици дизајнирани за оваа намена, а торпедата се внесуваат во апаратот со помош на специјален механизам. Тука има и батерии, кои од безбедносни причини се одделени од торпедата со посебен под. Во првиот оддел обично се сместени пет членови на екипажот.

Вториот оддел:
Овој оддел на подморници на проектите 949А и 955 (и не само на нив) ја игра улогата на „мозокот на бродот“. Тука се наоѓа централната контролна табла, а тука се контролира и подморницата. Постојат конзоли за хидроакустични системи, регулатори за микроклима и сателитска опрема за навигација. Во купето служат 30 членови на екипажот. Од него можете да влезете во контролната соба на нуклеарната подморница, наменета за следење на површината на морето. Постојат и уреди што се повлекуваат: перископи, антени и радари.

Трет оддел:
Третиот е радио-електронскиот оддел. Тука, особено, има повеќепрофилни комуникациски антени и многу други системи. Опремата на овој оддел овозможува примање целни индикации, вклучително и од вселената. По обработката, добиените информации се внесуваат во системот за борбени информации и контрола на бродот. Да додадеме дека подморницата ретко остварува контакт, за да не се демаскира.

Четвртиот оддел:
Овој оддел е станбен. Тука екипажот не само што спие, туку и го поминува слободното време. Има сауна, фитнес, тушеви и заеднички простор за заедничка рекреација. Во преградата има просторија што ви овозможува да го ослободите емоционалниот стрес - за ова, на пример, има аквариум со риби. Покрај тоа, во четвртиот оддел има галија или, во едноставни термини, кујна за нуклеарна подморница.

Петти оддел:
Тука има дизел генератор кој генерира енергија. Овде можете да видите и инсталација за електролиза за регенерација на воздухот, компресори под висок притисок, панел за напојување на брегот, резерви на дизел гориво и нафта.

5 бис:
Оваа просторија е потребна за деконтаминација на членовите на екипажот кои работеле во одделот на реакторот. Зборуваме за отстранување на радиоактивни материи од површините и намалување на радиоактивната контаминација. Поради фактот што има две петини од одделот, често се јавува забуна: некои извори тврдат дека нуклеарната подморница има десет оддели, други велат дека девет. Иако последниот оддел е деветти, има вкупно десет од нив на нуклеарната подморница (вклучувајќи 5 бис).

Шестиот оддел:
Овој оддел, може да се каже, се наоѓа во самиот центар на нуклеарната подморница. Тоа е од особена важност, бидејќи токму тука се лоцирани два нуклеарни реактори ОК-650V со моќност од 190 MW. Реакторот припаѓа на серијата ОК-650 - серија нуклеарни реактори што се ладат со вода, користејќи термички неутрони. Улогата на нуклеарното гориво ја игра ураниум диоксидот, високо збогатен во 235-тиот изотоп. Одделот има волумен од 641 m³. Над реакторот има два коридори кои овозможуваат пристап до други делови на нуклеарната подморница.

Седми оддел:
Се нарекува и турбина. Волуменот на овој оддел е 1116 m³. Оваа просторија е наменета за главната дистрибутивна табла; Електрани; контролен панел за итни случаи за главната електрана; како и низа други уреди кои обезбедуваат движење на подморницата.

Осми оддел:
Овој оддел е многу сличен на седмиот, а се нарекува и турбински оддел. Волуменот е 1072 m³. Електраната може да се види овде; турбини кои возат пропелери за нуклеарни подморници; турбогенератор кој го обезбедува бродот со електрична енергија и постројки за бигор вода.

Деветтиот оддел:
Ова е исклучително мал засолниште, со волумен од 542 m³, со отвор за бегство. Овој оддел, теоретски, ќе им овозможи на членовите на екипажот да преживеат во случај на катастрофа. Има шест сплавови на надувување (секој дизајниран за 20 луѓе), 120 гас-маски и комплети за спасување за индивидуално искачување. Дополнително, преградата содржи: хидраулика на системот за управување; воздушен компресор под висок притисок; станица за контрола на електричен мотор; струг; борбено место за резервна контрола на кормилото; туширање и снабдување со храна за шест дена.

Вооружување

Посебно да го разгледаме вооружувањето на нуклеарната подморница Проект 949А. Покрај торпедата (за кои веќе разговаравме), бродот носи 24 противбродски крстосувачки ракети P-700 Granit. Станува збор за ракети со долг дострел кои можат да летаат по комбинирана траекторија до 625 километри. За да нишани во цел, P-700 има активна радарска глава за водење.

Ракетите се наоѓаат во специјални контејнери помеѓу лесните и издржливи трупови на нуклеарните подморници. Нивниот распоред приближно одговара на централните прегради на бродот: контејнери со проектили одат на двете страни на подморницата, по 12 на секоја страна. Сите тие се свртени напред од вертикалата под агол од 40-45 °. Секој од овие контејнери има посебен капак кој се лизга надвор за време на лансирање ракета.

Крстосувачките проектили P-700 Granit се основата на арсеналот на бродот Project 949A. Во меѓувреме, нема вистинско искуство за користење на овие ракети во борба, па затоа е тешко да се процени борбената ефикасност на комплексот. Тестовите покажаа дека поради брзината на ракетата (1,5-2,5 М) е многу тешко да се пресретне. Сепак, не е сè толку едноставно. Над копно, проектилот не е способен да лета на мала височина и затоа претставува лесна цел за противничките системи за противвоздушна одбрана. На море, индикаторите за ефикасност се повисоки, но вреди да се каже дека американските носачи на авиони (имено, проектилот е создаден за да се бори против нив) има одлична воздушна одбранбена покривка.

Овој тип на распоред на оружје не е типичен за нуклеарните подморници. На пример, на американскиот брод „Охајо“, балистичките или крстаречките ракети се наоѓаат во силоси што се движат во два надолжни реда зад оградата од уреди што се повлекуваат. Но, повеќенаменскиот Seawolf лансира крстосувачки ракети од цевки за торпедо. На ист начин се лансираат крстосувачки ракети од домашниот проект 971 Шчука-Б МПЛАТРК. Се разбира, сите овие подморници носат и разни торпеда. Последните се користат за уништување на подморници и површински бродови.