Жидкометаллические проблемы

Использование атомной энергетики как в гражданском, так и в военном судостроении без преувеличения можно назвать технической революцией. С ее внедрением произошло скачкообразное повышение одновременно целого ряда важнейших тактико-технических показателей судов и кораблей: скорости хода за счет роста мощности двигателей, грузоподъемности вследствие сокращения объемов возимого топлива, автономности плавания и ряда других качеств. Особую роль играет атомная энергетика в подводном флоте. Здесь определяющим фактором стало то, что атомный реактор, имеющий самые высокие удельные показатели производительности энергии (количество вырабатываемой энергии на единицу массы установки) для своей работы не требует окислителя. Таким образом, энергетическая установка атомного корабля может обходиться без связи с атмосферой. В то же время она вырабатывала такое количество энергии, что ее хватало, помимо прочего, и для весьма энергоемких систем дистилляции воды с последующим выделением из нее путем электролиза кислорода, необходимого для поддержания нормального состава атмосферы в отсеках корабля. Предшественники атомных подводных лодок (АПЛ), по сути, лишь назывались подводными, было бы корректней называть их «ныряющими». Их основной двигатель — дизель не мог обходиться без связи с атмосферой, откуда он черпал необходимый для работы кислород и куда выбрасывал свои выхлопные газы. Поэтому дизель-электрические подводные лодки двигались преимущественно в надводном положении и погружались («ныряли») лишь при необходимости. Под водой их гребные винты приводились в движение электромоторами, питаемыми от аккумуляторных батарей, требовавших, в свою очередь, подзарядки от дизель-генераторов, для которых необходима связь с атмосферой. Использование на подлодках атомных энергетических установок сделало их подводными в прямом смысле слова. Теперь время их пребывания под водой стало практически неограниченным, а полная автономность (т. е. продолжительность нахождения вне базы) определялось главным образом морально-физическим состоянием экипажа подлодки. Одновременно существенно повысились скорость подводного хода (у АПЛ она превосходит скорость надводного плавания), а также такой важнейший для подводной лодки показатель, как скрытность.

Надо сказать, что все так называемые атомные корабли, будь то подводные лодки, крейсеры, авианосцы или ледоколы, по сути своей являются пароходами, поскольку их гребные винты приводятся в движение паровыми турбинами. Их отличие от старых, знакомых нам с детства пароходов состоит лишь в том, что необходимый для паровых машин либо турбин пар образуется не в обычных котлах с топками, сжигающими уголь, мазут или газ, а в заполненных ураном атомных реакторах. Огромное количество выделяемого внутри реактора тепла выводится теплоносителем, в роли которого выступает вода. Чтобы вывести максимально возможное количество тепла, вода в реакторе нагревается до 200 и более градусов. Одновременно заполняющая реактор вода (точнее — бидистиллят) играет роль замедлителя нейтронов в ходе происходящей в реакторе цепной реакции (оттого реакторы подобного типа называют «водо-водяными»). Превратиться преждевременно в пар воде не позволяет создаваемое в реакторе высокое давление. А пар для турбины получают из второго контура теплообменника, в первый контур которого поступает под давлением нагретая реактором вода. Причем, в связи с высокой радиоактивностью воды первого контура, она не соприкасается напрямую с водой контура второго. Но дальнейшее повышение давления в реакторе с целью повышения температуры отводимой из него воды ограничено условиями сохранения прочности самого реактора и трубопроводов, а также конструкцией циркуляционных насосов первого контура (ЦНПК). Поэтому энергетики в погоне за максимально возможным отбором из реактора тепла (т. е. энергии) давно ведут поиски замены воды как теплоносителя.