Огромное пространство российской Арктики, самая низкая температура на планете, и в то же время большой геополитический, логистический и сырьевой потенциал этого региона, привели к появлению в России впечатляющего флота ледоколов. Енцняк: Арктический атомный флот Польши (myślpolska.info)).
Подумайте, что делает ее особенной. Это атомный привод. Это источник энергии, который позволяет строить все более мощные суда, позволяя ломать все более толстое мороженое, открывать новаторские арктические судоходные маршруты, такие как Северная морская дорога.
Как это работает? Это ядерный «котел», нагревающий воду с теплом, выделяемым во время контролируемой цепной реакции. В активной зоне реактора находится 235 урановых гранул, где происходит контролируемая реакция разбивания атома и высвобождения энергии. В RITM-200 они упакованы в 241 длинную хромоническую трубку (они заменили цирконий, они лучше ведут себя в водохимических аварийных ситуациях). Эта зона охлаждает воду при 317 градусах С под давлением (поэтому она не превращается в пар), при этом отдавая тепло парогенератору, создавая там перегретый пар, заправляя турбину. Этот двигает генераторы, которые производят электричество, приводит в действие судовые винты с электродвигателями. Просто, да? По окончании процесса охлаждения в ледоколах базируется морская вода, которая всегда имеет низкую температуру.
Российские атомные ледоколы обычно имеют два реактора, работающих для удовлетворения потребностей небольшого города. Этот привод достигает гораздо большей мощности на вале винта, чем дизельные двигатели, и этот определяет мощность корабля. В результате атомные ледоколы имеют практически полную автономность нахождения в открытом море — они не могут заходить в порт даже на семь. Единственным ограничением является замена экипажей в системе квалификации и сроки потребления продукции. В истории "Росатомфлота" случалось, что "Арктика" не заходила в порт весь год.
Необычная плотность энергии атома является фундаментальным преимуществом. Вместо того, чтобы ежедневно использовать десятки тонн топлива, ледокол нуждается в микроскопическом количестве ядерного топлива в граммах. Да – здесь тонны, а там – мы играем, массовые различия – миллионы раз. Это понятно, по сравнению с обычным двигателем внутреннего сгорания (тяжелый дизель, когда-то мазут). Для замены ядерного топлива для реактора РИТМ-200, которого хватит на семь лет эксплуатации, необходимо 540 000 тонн дизельного топлива. Более полумиллиона тонн! Это 20 тысяч автоцистерн! А так как максимальный расход топлива на судно составляет 20 тысяч тонн, то для заполнения ледокольного танка приходится делать это вместе 27 раз, четыре раза в год.
Для судов важно быть независимыми от обязательства дозаправиться, то есть завернуть в порт, а для ледоколов - тем более. Поставка топлива в определенных ситуациях очень затруднена или даже невозможна. Долгосрочная эксплуатация реактора, загруженного раз в 7 лет, - это огромное преимущество, дает огромные новые возможности.
Естественная способность разрушать атом все еще лучше используется благодаря исследованиям ученых и работе конструкторов и инженеров. Прогресс от первых решений огромен. Первый ленинский ледокол построил реактор ОК-150. Работа над ним выглядела как предкомпьютерная 3D-печать — над ней работали на деревянной модели реактора, лепили элементы, которые было легко трансформировать и подогнать. Однако, как обычно, начало было трудным и полным ошибок. Реактор не был эффективным, трудным в эксплуатации, его было трудно отремонтировать, поэтому после восьми лет использования три реактора ОК-150 были преобразованы в два реактора ОК-900.
Однако даже такая неудачная модель показала мощь ядерной энергетики. Мощность корабля составляла 44 000 лошадиных сил, что более чем в 3 раза превышало мощность новейших пароходов американского класса Wind, поступивших в СССР в составе Land-Lease.
На арктическом ледоколе работают два блока сильнейших реакторов РИТМ-200 мощностью 175 МВт каждый. Они были существенно доработаны, перейдя от блочной концепции, где отделялись элементы всей энергосистемы — к интегрированной модели. В ней внутри корпуса реактора размещаются парогенераторы. Кроме того, увеличена возможность маневрирования мощности, что является критическим элементом при прерывании работы ледокола.
Продолжаем... в следующем выпуске...
Анджей Шченсняк
Подумайте о Польше, No 27-28 (2-9.07.2023)
