Атомные корабли Мурманского морского пароходства

История гражданского атомного флота в СССР началась в 1953 г. с проектирования первого атомного ледокола, работа над которым шла почти одновременно с созданием первой атомной подводной лодки /1/. В начале 1950-х годов, когда в нашей стране начался поиск путей мирного использования атомной энергии, было обращено внимание на Арктику. Развитие деловой активности в этом регионе требовало значительного расширения сроков навигации, ограниченных, в основном, летними месяцами. Для этого требовались ледоколы, способные преодолевать льды толщиной до 2 м и имеющие автономность продолжительностью до 1 года. Таким требованиям могли отвечать ледоколы с ядерной энергетической установкой /14/. С учетом этого по предложению академиков И.В. Курчатова и А.П. Александрова было принято решение о создании мощного атомного ледокола, разработка проекта которого была начата осенью 1953 г. На стапеле Адмиралтейского завода в Ленинграде 25 августа 1956 г. был заложен, а 5 декабря 1957 г. спущен на воду ледокол «Ленин» (см. рис. 1.8) с ядерной энергетической установкой. После завершения ходовых испытаний 3 декабря 1959 г. ледокол «Ленин» был передан в опытную эксплуатацию Министерству морского флота и в мае 1960 г. прибыл в порт приписки Мурманск /1,14/.

Основные технические данные ледокола «Ленин» характеризуются следующими параметрами: длина 134 м; ширина 27,6 м; осадка 10,4 м /1/; водоизмещение 16400 т /15/. Общий вес ЯЭУ первого поколения ОК-150 для ледокола «Ленин» составлял около 3100 т. Первый контур ЯЭУ состоял из трех автономных секций, каждая из которых включала следующее оборудование: корпусной реактор водо-водяного типа тепловой мощностью 90 МВт, два парогенератора, четыре главных и два аварийных циркуляционных насоса, четыре компенсатора объема и два ионообменных фильтра /16/.

В течение шести арктических навигаций (1960-1965 гг.) назначенные ресурсные характеристики оборудования первой ЯЭУ были исчерпаны. Эксплуатация ледокола «Ленин» дала полное представление о работе энергетической установки с реакторами. Главное – появилась уверенность в эффективности использования атомной энергии на ледоколах. Был получен огромный фактический материал о работоспособности различных видов оборудования ЯЭУ. Это позволило при создании установок следующего поколения применить более надежное оборудование с улучшенной ремонтопригодностью /14/.

На основе опыта, полученного уже в середине 1960-х годов, была разработана реакторная установка второго поколения ОК-900 для ледоколов большей мощности. Для упрощения и удешевления эксплуатации ледокола «Ленин» было принято решение о замене старой ЯЭУ на ОК-900. В 1967 г. ОК-150 была удалена с ледокола, а уже в апреле 1970 г. введена в действие новая.

Ядерная энергетическая установка второго поколения значительно отличалась от первой установки. На новой установке была применена блочная схема компоновки оборудования первого контура. Каждый из двух автономных блоков включает реактор водо-водяного типа, четыре главных циркуляционных насоса и четыре парогенератора, которые соединены с реактором силовым патрубками типа «труба в трубе». Новые технические решения по компоновке оборудования позволили существенно повысить экономичность, надежность и безопасность установки, снизить ее габариты и массу /1,14/. Установка ОК-900 находилась на ледоколе «Ленин» 19,5 лет до момента вывода ледокола из эксплуатации в ноябре 1989 г. и проработала на мощности 106 тыс. часов. /14/. Результаты начального периода эксплуатации ЯЭУ ОК-900 позволили ввести в конструкцию установки необходимые усовершенствования, которые были реализованы в ЯЭУ ОК-900А, ставшей серийной для поколения двухреакторных ледоколов типа «Арктика»: «Арктика» (см. рис. 1.9), «Сибирь», «Россия», «Советский Союз», «Ямал».

К началу 1980-х годов отечественный атомный ледокольный флот стал ведущим звеном транспортной системы Арктического бассейна. Северный морской путь превратился в надежно действующую магистраль /1/. Для перехода к массовым круглогодичным перевозкам по всей трассе Северного морского пути, помимо мощного ледокольного флота, было необходимо создание крупно-тоннажных ледокольно-транспортных судов с эффективными грузовыми средствами, обладающих высокой энерговооруженностью и ледопроходимостью.

К энергетическим установкам этих судов по сравнению с требованиями, предъявляемыми к ледокольным установкам, добавлялись более высокие требования к тепловой экономичности и надежности. Последнее вытекает из специфики эксплуатации транспортных судов, для которых характерны более высокая степень использования мощности, а также плавание в акваториях с интенсивным судоходством и заходами в акватории с густонаселенным побережьем /17/.

Первым шагом на пути создания мощных крупнотоннажных транспортных судов для арктического флота стала постройка атомного ледокольного лихтеровоза-контейнеровоза «Севморпуть», вступившего в эксплуатацию в конце 1988 г. Для этого судна была создана однореакторная ЯЭУ третьего поколения КЛТ-40, которая проектировалась на базе унифицированного оборудования и компоновки ОК-900А в соответствии с отечественными нормативными требованиями по безопасности судовых ЯЭУ, а также с учетом требований международных нормативных документов, что является необходимым условием при заходе судов в иностранные порты. В КЛТ-40 улучшена конструкция защитной оболочки, которая стала удовлетворять современным требованиям по безопасности. Предусмотрены дополнительные системы безопасности: пассивная система расхолаживания с помощью цистерны аварийного расхолаживания, система защиты первого контура от переопрессовки, система затопления защитной оболочки и др. /14,17.

С трассой Северного морского пути неразрывно связаны крупнейшие реки, являющиеся транспортными магистралями вглубь материка, открывающими доступ ко многим природным богатствам во внутренних областях страны и дающими возможность доставлять сюда важные народнохозяйственные грузы. Сибирские реки образуют с Северным морским путем единый транспортный комплекс. Реки, особенно их устья, и северные моря примерно полгода покрыты толстым слоем льда, так что для плавания по ним необходимы были ледоколы. При этом предпочтение отдавалось атомным ледоколам, обладающим качествами, не достижимыми при использовании энергетических установок на органическом топливе - большая автономность и энерговооруженность, возможность работать при высоком уровне мощности. Однако мощные атомные ледоколы были не пригодны для сибирских рек вследствие их большой осадки - примерно 11 м /1/, не позволяющей пройти им через мелководные перекаты в устьях рек. Особенно остро необходимость в атомных мелкосидящих ледоколах ощущалась на енисейском речном участке, который давал выход к морю норильским полиметаллическим рудам и игарскому высококачественному лесу /15/. Решить проблему безопасной и регулярной проводки транспортных судов в устьях сибирских рек удалось с появлением ледоколов «Таймыр» (см. рис. 1.10) и «Вайгач», имеющих ограниченную осадку - примерно 8 м /1,14/. На этих ледоколах был использован модифицированный вариант ЯЭУ КЛТ-40 с индексом КЛТ-40М /14/.

К 2000 г. календарный период эксплуатации ЯЭУ ОК-900 составил 30 лет, ОК-900А – 25 лет, а КЛТ-40 – более 10 лет. Основные данные о работе ледоколов и ЯЭУ приведены в табл. 1.1.

Из данных табл.1.1 видно, что эксплуатационные показатели судовых ЯЭУ постоянно форсировались. Так, если тепловая мощность первых реакторов ледокола «Ленин» составляла 90 МВт, то реакторы в составе ЯЭУ типа ОК-900 имели мощность 159 МВт. Тепловая мощность реакторов ЯЭУ ОК-900А была повышена до 171 МВт.

Также изменялся и энероресурс активных зон. Например, первые активные зоны имели ресурс 30-40 ГВт×сут, тогда как активные зоны реакторов современных ледоколов вырабатывают 88-96 ГВт×сут /14/. Для сравнения можно отметить, что практический энергоресурс реакторов АПЛ первого поколения составляет примерно 12,5 ГВт×сут /18/.

Для ледокольных ЯЭУ характерен длительный среднегодовой эксплуатационный период работы, продолжительность которого составляет от 7 до 10 месяцев. В ряде случаев энергетические установки атомных ледоколов работали без выключения в течение года и более. Так, например, в 1977-1978 гг. установка ОК-900 ледокола «Ленин» проработала непрерывно в течение 390 суток, а в 1978-1979 гг. продолжительность непрерывной работы установки ОК-900А ледокола «Сибирь» составила 410 суток /15/.

Таблица 1.1