Атомные ледоколы
Самой масштабной на сегодняшней день реализацией этой идеи стали атомные ледоколы. На сегодняшний день Россия – единственный в мире счастливый обладатель атомного ледокольного флота. Оно и понятно, ни одна другая страна не имеет полярного побережья такой протяжности. Впрочем, США подобные планы тоже вынашивали, но пока они не воплощены в жизнь.
Когда Северный морской путь только начали осваивать, навигационный сезон составлял всего пару месяцев – июль, август, если повезет, кусочек сентября. И то не каждый год. Сколько экспедиций были вынуждены остаться на повторную зимовку, потому что море в текущем году так и не очистилось толком от льда, скольким полярным исследователям это стоило жизни! Но современные атомные ледоколы способны достичь Северного полюса даже в разгар зимы, при толщине льда около 3 м.
Первый в истории атомный ледокол «Ленин» был сдан флоту в 1959 г., отработал 30 лет, закончил службу в 1989 г. и в 2009 г был превращен в музей. Он и сейчас открыт для посещений в Мурманском порту.
На момент распада Советского Союза на ходу было 7 ледоколов: «Арктика», «Сибирь», «Россия», «Севморпуть», «Таймыр», «Советский Союз», «Вайгач». По иронии судьбы ледокол под названием «Советский Союз» был сдан в эксплуатацию за год до того, как страна с одноименным названием прекратила свое существование.
Основное предназначение ледокола – сопровождать грузовые, пассажирские и исследовательские суда в нелегком пути через загроможденное льдом море. В случае их нехватки опасности подвергаются не только морские экипажи и пассажиры, но и жители приполярных населенных пунктов, снабжение которых ведется в основном по морю либо по великим сибирским рекам. Между тем, Арктика полна сюрпризов. Один такой сюрприз врезался в память старшего поколения полярников особенно крепко.
Холодная осень 83-го
В 1983 году летний навигационный сезон начался как обычно, дизель-электрические ледоколы Дальневосточного пароходства вполне справлялись со своей задачей. Но в сентябре подули устойчивые северо-западные ветра, которые сместили Айонский ледяной массив в северной части Восточно-Сибирского моря от полюса к берегу. Одновременно начался период устойчивого ледообразования. В октябре температуры были рекордно низкими для нескольких последних десятилетий. Десятки судов оказались в ледяном плену. 9 октября в заблокированном проливе Лонга, отделяющем остров Врангеля от материка погиб теплоход «Нина Сагайдак». Судно было зажато дрейфующим льдом, и торошение достигало такого уровня, что льды поднимались выше фальшборта. Имеющиеся в наличии ледоколы подойти не смогли, не в последнюю очередь потому, что постоянно нуждались в дозаправке, что сильно сковывало их передвижения. В конце концов обшивка «Нины Сагайдак» треснула сразу в шести местах, команду вывезли на вертолете.
Всего с 1 октября по 4 декабря 1983 г. получили повреждения 17 судов Дальневосточного морского пароходства, в том числе, 5 дизельных ледоколов. В порту Певек на Чукотке скопились суда, которые требовалось вывести из арктических вод в дальневосточные, но капитан флагманского ледокола «Ермак» Ю. П. Филичев докладывал, что осуществить это невозможно. Суда необходимо оставить на зимовку в Певеке. Однако было принято решение флот из Арктики вывести.
Для выведения флота в восточную часть Севморпути срочным порядком были направлены атомные ледоколы «Арктика» и «Сибирь». В Западном районе к операции был подключен атомный ледокол «Ленин».
Главным героем этого невероятно тяжелого навигационного сезона стала «Арктика». Она шла во главе каравана, за ней следовали остальные ледоколы, которые вели суда вплотную на буксире. Исход каравана из Певека начался18 ноября. Он продолжался более восьми суток.
Утолщения льда местами достигали 3-4 метров, канал получался очень неровным, «Арктике» приходилось возвращаться, чтобы освободить застрявшие суда. Всего за время пути это пришлось сделать 87 раз. Когда вышли в Чукотское море, вздохнули было с облегчением, толщина льда составляла всего 40-50 см. Но радость оказалась преждевременной. Это был очень вязкий лед, который налипал на корпус ледокола вдоль ватерлинии. Судно буквально влипало в него. Тогда капитан «Арктики» Анатолий Алексеевич Ламехов развернул атомоход винтами вперед и начал прокладывать канал за счёт размывающего эффекта от работы винтов. Задним ходом удалось проложить чистый канал. Через 8 суток и 5 часов караван прошел Берингов пролив. Подопечные суда ушли во Владивосток, а ледоколы отправились обратно в Певек.
В трудные 90-е финансирования не хватало везде, и атомные ледоколы, краса и гордость российского флота, начали подрабатывать в туристическом бизнесе. Увлекательный вояж из Мурманска к Северному полюсу стоит около 30 тыс. долларов США.
Нельзя сказать, что ледокольный флот в постсоветский период совсем уже запустили. В 1993 г. был сдан в эксплуатацию атомоход «Ямал», в 2007 – «50 лет Победы». Но… маловато будет, тем более что ряд ветеранов уже покинули строй. В рамках текущей программы освоения Арктического региона России потребуется гораздо больше ледоколов. В 2000-е годы началась разработка проекта 22220 (ЛК-60Я). Это атомные ледоколы с переменной осадкой, способные равно эффективно работать как на глубокой воде, так и на мелководье в руслах сибирских рек. Прежде для этого использовалось два разных типа ледоколов. Головное судно проекта получило имя «Арктика» в честь легендарной «Арктики» 1975 года рождения, которая была выведена из эксплуатации в 2012 г. В декабре 2019 новая «Арктика» вышла на первые ходовые испытания. На Балтийском заводе сейчас доводят до ума два ее систершипа «Сибирь» и «Урал». До конца следующего десятилетия планируют ввести в строй еще три атомных ледокола «Якутия», «Чукотка» и «Лидер». Если Северный морской путь будет обеспечен должным количеством сверхсовременных ледоколов, он сможет достойно конкурировать с традиционным путем через Суэцкий канал, ведь по Ледовитому океану гораздо ближе. Кстати, о бесчисленных выгодах, которые сулит в будущем полноценное освоение этого пути, много писал еще академик Ломоносов (человек, а не плавучий энергоблок).
Плавучие АЭС
Мощность ядерных установок на ледоколах составляет многие десятки МВт. В принципе, они вполне способны запитать электроэнергией не слишком большой прибрежный город. Но все же, их использование в качестве электростанций несколько избыточно. Ведь большую часть времени, такая электростанция должна стоять где-то на приколе. Поэтому рациональнее использовать несамоходные суда. При необходимости их несложно отвести в другое место на буксире.
Первыми подобный проект реализовали США. Плавучую атомную электростанцию мощностью всего 10 МВт построили шестидесятые годы на базе модернизированного судна класса «Либерти». Она получила имя «Стурджис» (Sturgis) в честь генерала Стурджиса, который в 50-е годы был главой Инженерного корпуса США.
В 1967г. станция была отправлена в зону Панамского канала, стратегически важную и испытывающую определенные проблемы с энергоснабжением. Ранее она обеспечивалась электроэнергией за счет Гатунской гидроэлектростанции. Последняя требовала большого расхода воды, его же требовала эффективная работа канала для наполнения шлюзов. В силу этих обстоятельств озеро Гатун начало стремительно мелеть, и в зоне был нужен альтернативный источник энергии. «Стерджис» выполнял эту функцию до 1975 г. Потом его вывели из эксплуатации, и дальнейшего продолжения эта история тогда не получила. Сейчас за плавучие АЭС всерьез взялся «Росатом».
ПАТЭС «Академик Ломоносов»
Проект плавучей атомной теплоэлектростанции «Академик Ломоносов» разрабатывался с с 2007 г. Спуск плавучего энергоблока на воду состоялся 30 июня 2010 года. В 2011 г. была полностью завершена поставка на завод-строитель энергетического оборудования ПЭБ. 7 декабря 2012 г. АО «Концерн Росэнергоатом» и ООО «Балтийский завод – Судостроение» подписали договор на достройку головного атомного плавучего энергоблока «Академик Ломоносов». 28 апреля 2018 г. ПЭБ успешно покинул территорию Балтийского завода, а далее успешно пришвартовался в Мурманске, на площадке ФГУП «Атомфлот». 19 декабря 2019 г. ПАТЭС выдала первую электроэнергию в изолированную сеть Чаун-Билибинского узла Чукотского АО и как раз успела зажечь новогоднюю елку на главной площади Певека. 22 мая 2020 года плавучая атомная теплоэлектростанция была сдана в эксплуатацию.
Станция включает в себя не только плавучий энергоблок, а и ряд береговых сооружений, обеспечивающих передачу энергии потребителям и меры безопасности. Да, судно имеет двойную обшивку, так что останется на плаву, даже если айсберг пропорет его вдоль всей ватерлинии как «Титаник», а особая конструкция делает его устойчивым к цунами. Реактор должен работать без сбоев даже при крене 27 градусов. И все же, на якоре лучше стоять под защитой мола. Но наземную часть ПАТЭС можно развернуть достаточно оперативно по сравнению со строительством полноценной стационарной станции. Особенно с учетом вечной мерзлоты и прочих радостей полярного строительства.
Первоначально предполагалось, что местом дислокации «Академика Ломоносова» будет г. Северодвинск Архангельской области. Но по зрелому размышлению его решили отправить в тот самый Певек, откуда первая «Арктика» выводила караван в 83-м.Чукотка – регион, более удаленный от центров цивилизации и с назревающими энергетическими проблемами. Прежде обеспечивавшие полуостров Билибинская АЭС и Чаунская ТЭЦ уже старенькие, их готовят к выводу из эксплуатации. К тому же угольная ТЭЦ очень плохо влияет на экологическую ситуацию. Казалось бы, на далеком севере сам Бог велел любоваться сказочной зимой, сверкающими снегами. На практике жители Певека белого снега почти не видят. Он там грязно-серый, покрыт выбросами теплоэлектростанции. Теперь это изменится, и, конечно же, не только это. «Академик Ломоносов» принесет стабильное тепло и свет в дома. И что немаловажно, стабильное качество связи. В наше время это чуть ли не ключевой фактор качества жизни. Ведь связь – это возможность дистанционно получить хорошее образование, свободно общаться с далекими друзьями и родными, быть в курсе культурных новостей всей планеты.
На «Академике Ломоносове» установлено два реактора ледокольного типа КЛТ-40С, которые способны вырабатывать до 70 МВт электроэнергии и 50 Гкал/ч тепловой энергии. Этого достаточно для того, чтобы обеспечить город с населением около ста тысяч человек. В Певеке жителей на два порядка меньше, но речь идет об электроснабжении не только самого северного города России, но и важнейшего горнодобывающего района. Здесь находятся крупные комплексные медно-золотые месторождения. 10%золота в стране добывается на Чукотке, есть залежи оловянных руд.
Станция рассчитана на сорок лет работы, но раз в 12 лет ПЭБ будет уходить на профилактический ремонт и перезагрузку топлива. Однако, на судне имеется специальный зал, который позволяет перезагружать топливо в реактор и прямо в море, а также комплекс хранилищ нового и отработанного ядерного топлива.
Сухопутные передвижные атомные станции
Моря и полноводные реки есть не везде. Немало на Земле мест, где курице утопиться негде, но и там люди живут. Поэтому, наряду с плавучими атомными станциями интерес представляют мобильные АЭС на колесном или гусеничном ходу. Одна из первых попыток такого рода была предпринята в 1961 году, когда на основе тяжёлого танка Т-10 в Обнинске разработали транспортабельную атомную электростанцию ТЭС-3. Впоследствии эта идея получила некоторое развитие.
«Памир-630Д»
Передвижная атомная электростанция «Памир-630Д», размещённая на автомобильном шасси была создана в 1985 году в Институте ядерной энергетики АН БССР. Тепловая мощность составляла 5 МВт, электрическая мощность — 630 кВт. Установку оснастили реактором с диссоциирующим теплоносителем на основе тетраоксида диазота. Чтобы снизить коррозийную агрессивность этого вещества использовали монооксид азота. Основным тягачом служил автомобиль МАЗ-7960, к которому прилагалось два полуприцепа. Станцию должны были обслуживать 28 человек. Электрический пуск первого реактора ПАЭС «Памир» состоялся 24 ноября1985 года, испытания продолжались до сентября 1986 года.
Год, нехорошо памятный для всех, кто имел хоть какое-нибудь отношение к ядерной энергетике, да и для тех, кто не имел, тоже. После Чернобыльской аварии все по понятным причинам стали очень нервно относиться к мерам безопасности. Между тем коррозийная агрессивность, хоть и сниженная, продолжала вызывать некоторое беспокойство. Вроде бы, оставался риск прорыва контура. Были ли эти опасения обоснованы, или «Памир» просто пал жертвой охватившей весь мир радиофобии, судить не берусь. Возможно, если бы работали в менее напряженной обстановке, решение проблемы и нашли бы, но сложилось так, как сложилось. В феврале 1988 года по решению Совмина СССР и президиума Академии наук БССР работы по проекту «Памир-630Д» были прекращены, установки утилизированы, тягачи демонтированы. Из деталей металлической конструкции активной зоны реактора на территории института сделали фонтан. Часть труб из парогенератора, доживала свой век в качестве декорации в ночном клубе «Реактор» в Минске. Уникальное ядерное топливо хранилось в институте до 2010 г., затем было вывезено в Российскую Федерацию.
Сейчас возобновление проекта стоит на повестке дня, хоть и сопряжено с немалыми трудностями. Тогда ведь на него работал весь Союз. США также анонсировали появление готовой промышленной модели сходного типа в 2026 году.
Взгляд в будущее
Складывается впечатление, что с плавучими передвижными АЭС сейчас связывают больше надежд чем с сухопутными. Все-таки, мобильная установка «Памир» была не такой уж и мобильной. Для передвижения этой многотонной махине подходили не всякие дороги. Дойти до Чукотки своим ходом или даже на буксире как «Ломоносов» она бы не смогла, нужен был дополнительный транспорт.
Впрочем, и у ПАТЭС есть критики. Говорят, что «Академик Ломоносов» обошелся слишком дорого, а Чукотке все равно нужен дополнительный источник энергообеспечения на то время, когда ПЭБ проходит профилактический ремонт. Но в перспективе все эти вопросы снимаются, если «Ломоносов» перестанет быть уникальной единственной в мире ПАТЭС и пойдет в серию. А серию нам обещают, причем усовершенствованную. «Росатом» уже работает над вторым поколением ПАТЭС. Вместо КЛТ-40С там установят новые реакторы типа РИТМ-200M. Такие станции будут мощнее (до 100 МВт) и компактнее «Ломоносова».
Плавучие станции удобно применять не только в Арктике. На нашей планете имеется довольно протяженная береговая линия, население которой не страдает от холода, но страдает от недостатка пресной воды. Подогнать туда плавучую атомную станцию и с ее помощью заняться опреснением морской воды – отличный выход. Особо востребованными плавучие станции могут быть в Африке, где интенсивно развивается добыча природных ресурсов, а развитие инфраструктуры заметно отстает. Кроме того, ПАТЭС могут пригодиться где угодно в случае возникновения чрезвычайной ситуации и должны стать очень выгодным предметом экспорта.
Новые реакторы типа РИТМ-200M мощностью 50 МВт планируют применять и в наземных передвижных АЭС. Также в разработке сейчас находится ряд наземных АЭС меньшей мощности и большей мобильности.
Энергетическая капсула «Шельф» (6,6 МВт) представляет собой внешнюю прочную защитную оболочку, в пределах которой компактно размещено все оборудование реакторной установки и вспомогательных систем. Весит капсула 400 т и может работать автономно в течение 1 года. Блочно-транспортабельная энергетическая установка «Витязь» дает мощность 1МВт, но зато весит всего 60 т и перевозится самыми разнообразными видами транспорта. Гибридная транспортабельная атомная станция АТГОР выдает 0,4…1,2 МВт, но при этом может быть развернута за два часа, запущена при температуре –50°С и тоже неприхотлива к транспорту. Реакторная установка УНИТЕРМ (6,6 МВт) обеспечивает длительные периоды автономной работы без участия оператора.
Атомные теплоэлектроцентрали с реакторными установками типа КАРАТ смогут давать мощность 45/100 МВт и прослужить не менее 80 лет. Таким образом, электричеством можно будет обеспечить самые труднодоступные районы.
Благодарим Госкорпорацию "Росатом" за помощь в подготовке материала.
Еще больше об атомной промышленности на atom75.ru
