20 ноября 1953 года Совет Министров СССР принял Постановление № 2840-1203 о разработке мощного арктического ледокола с ядерной энергетической установкой. Ледокол предназначался для проводки в ледовых условиях Арктики по высокоширотным трассам и по Северному морскому пути транспортных судов, а также для экспедиционного плавания в Арктике. Постановлению предшествовало обращение в правительство академиков А.П. Александрова и И.В. Курчатова совместно с руководителями ряда отраслей промышленности и Морского флота, в котором указывалось, что появление мощного атомного ледокола в Арктике позволит более эффективно использовать Северный морской путь как важнейшую транспортную магистраль страны, и одновременно станет убедительной демонстрацией серьезности намерений и планов СССР по использованию атомной энергии в мирных целях.
Следующее постановление правительства от 18 августа 1954 года конкретизировало задачу создания атомного ледокола «Ленин» по срокам, этапам и основным исполнителям работ. Проектирование атомного ледокола возлагалось на Ленинградское ЦКБ-15 (впоследствии ЦКБ «Айсберг»). Главным конструктором ледокола был назначен В.И. Неганов. Разработка проекта атомной паропроизводящей установки (АППУ) поручалась ОКБ Горьковского завода № 92 (позднее ОКБМ). Главным конструктором АППУ был утвержден И.И. Африкантов. Научное руководство проектом ледокола возлагалось на А.П. Александрова, а ядерного реактора – на И.В. Курчатова, который позднее передал свои полномочия А.П. Александрову.
К разработке основных элементов ЯЭУ были привлечены: ОКБ-12 (системы управления и защиты реактора), СКБК Балтийского завода (парогенераторы), ВИАМ (твэлы активной зоны реактора), СКБ ЛКЗ (главные турбины), завод «Электросила» (главные турбогенераторы и электродвигатели), Калужский турбинный завод (вспомогательные турбогенераторы), ЦКБА (арматура) и др.
Строительство атомного ледокола поручили ленинградскому «Адмиралтейскому заводу». Были определены следующие основные параметры атомного ледокола: водоизмещение – 16 000 т, наибольшая длина – 134 м, ширина – 27,6 м, осадка – 9,2 м, максимальная скорость на чистой воде – 19,5 узлов, автономность плавания – 1 год. Мощность главных гребных двигателей – 44000 л.с. Использование электродвижения позволяло улучшить маневренность ледокола, что важно для форсирования тяжелых льдов, движения в составе караванов и обколки проводимых судов во льдах. Для обеспечения надежного движения судна предусматривалось повышенное резервирование систем и оборудования энергосиловой установки: три реактора, четыре главных турбогенератора, две электростанции с пятью вспомогательными турбогенераторами и резервным дизель-генератором.
Три реактора мощностью по 90 МВт обеспечивали суммарное производство 360 т/ч пара при температуре до 310ºС и давлении 28 атм. Каждый реактор имел две петли циркуляции с двумя парогенераторами, двумя циркуляционными насосами и одним аварийным насосом. Использовалась паровая система компенсации давления в первом контуре. В активной зоне реакторов применили топливо на основе диоксида урана с 5 % обогащением по урану-235.
Технический проект АППУ ОК-150 был разработан в марте 1955 года, а 17 июня 1955 года на секции ЯЭУ НТС министерства он был утвержден и рекомендован к запуску в производство.
При разработке проекта АППУ впервые решался целый ряд сложных научно-технических задач. Одной из них было существенное увеличение длительности кампании активной зоны и экономичное использование ядерного топлива. Реализация предложенного научным руководством решения о введении в активную зону выгорающих поглотителей для компенсации избыточной реактивности дала возможность увеличить кампанию активной зоны до 200 суток, а применение циркониевых сплавов в элементах конструкции зоны позволило в 1,5 раза уменьшить потребление урана по сравнению с активными зонами, где для этой цели применялись нержавеющие стали.
В качестве органов регулирования реактивности реактора вместо первоначально спроектированных погружных стержней аварийной защиты, вводимых в активную зону напором насоса, были применены стержни, перемещающиеся внутри сухих гильз и вводимые в активную зону под действием пружин. В биологической защите использовались малодефицитные и более дешевые материалы: сталь, вода, тяжелый бетон.
Большую помощь конструкторам АППУ на всех этапах проектирования установки постоянно оказывали ученые ЛИПАН: А.П. Александров, Н.С. Хлопкин, Б. Г. Пологих и др. Особенно существенной была роль академика А.П. Александрова, который к началу создания АППУ ОК-150 уже обладал большим опытом и авторитетом в атомной энергетике. Он включался в решение вопросов не только научного, но и инженерного, производственного характера. Сотрудники ЛИП АН участвовали в выполнении сложных расчетных работ, поскольку АППУ была наиболее ответственной и сложной частью всей энергетической установки и создавалась впервые при недостаточных знаниях о свойствах и особенностях работы реактора в судовых условиях.
Работы по изготовлению оборудования установки ОК-150 начались на заводе № 92 в 1955 году, получив статус задания первостепенной важности. Контроль над их выполнением осуществлял непосредственно главный конструктор ОКБ И.И. Африкантов. Ритм работы по созданию и изготовлению оборудования ОК-150 был очень напряженным. Цеха завода работали в три смены, сотрудники ОКБ – «от темна до темна», не считаясь с личным временем. После подписания рабочей документации она сразу запускалась в производство. За срыв сроков графика накладывались взыскания. Конечно, встречались ошибки, но они оперативно устранялись, так как были налажены хорошие взаимоотношения между конструкторами и технологами цехов завода.
Атомный ледокол «Ленин» был заложен на верфи «Адмиралтейский завод» в Ленинграде 27 июля 1956 года, а уже 5 декабря 1957 года ледокол был спущен на воду. В 1958-1959 гг. на нем был выполнен основной объем работ по монтажу систем и оборудования атомной установки. Самым напряженным был заключительный этап строительства, монтажа и испытаний АППУ. По мере продвижения монтажа оборудования, арматуры и трубопроводов АППУ на Адмиралтейский завод для оказания технической помощи направлялись специалисты ОКБ и завода № 92.
Четкая организация работ и самоотверженный труд многочисленных коллективов, участвовавших в создании первой АППУ, во многом способствовали своевременной, рекордной по срокам сдаче атомного ледокола «Ленин». Его постройка была завершена 12 сентября 1959 года, а 5 декабря 1959 года ледокол был передан в опытную эксплуатацию Мурманскому морскому пароходству ММФ СССР. Ледокол стал первым в мире надводным судном с атомной энергетической установкой, причем по мощности он не имел равных среди ледоколов всего мира.
С навигации 1960 года атомный ледокол «Ленин» работал в Арктике, осуществлял проводку судов на самых тяжелых участках Северного морского пути. О том, что его эксплуатация пока еще опытная, как-то сразу забыли. Он был одним из основных участников ранней проводки судов с лесом на трассе «устье реки Енисей – Баренцево море». В середине навигации ледокол работал в основном в проливе Вилькицкого, который даже летом покрыт тяжелыми льдами и освобождается от них лишь на короткое время при наличии благоприятных ветров. Большое значение имела работа атомного ледокола «Ленин» поздней осенью 1960 года при завершении навигации, когда необходимо выводить изо льдов не только обычные суда, но и суда ледового класса. Атомный ледокол «Ленин» выполнял и высокоширотные экспедиционные рейсы. В 1961 году с его борта была осуществлена высадка экспедиции научно-исследовательской дрейфующей станции «Северный полюс-10». С него неоднократно осуществлялась расстановка дрейфующих автоматических радиометеостанций по границам паковых льдов. С борта ледокола велись важные научные исследования.
За шесть навигаций работы ледокола «Ленин» с АППУ ОК-150 им была обеспечена проводка 457 судов, пройдено во льдах более 62 000 миль. Атомная энергетическая установка безотказно проработала около 26 000 часов, показав свою работоспособность в самых тяжелых условиях эксплуатации – при порывистой качке на волнении, ударах судна о лед и частых изменениях нагрузки. Опыт ее создания и эксплуатации дал ценный материал для дальнейшего совершенствования атомных судовых установок. В частности, была выявлена возможность существенных упрощений технологической схемы и конструкции установки, сокращения количества арматуры, систем контроля и т.д. Надежность и устойчивость работы реакторов с большими возможностями саморегулирования оказались выше, чем предполагалось. Из этого был сделан вывод, что на ледоколе без ущерба для живучести ЯЭУ можно ограничиться двумя и даже одним реактором вместо трех. Кроме того, свойство саморегулирования реактора, в свою очередь, позволило в дальнейшем отказаться от его автоматического регулирования в новых установках.
В процессе эксплуатации проявились и некоторые недостатки в конструкции первой установки, в первую очередь – недостаточная надежность отдельных видов оборудования, низкая ремонтопригодность и др.
Главный же итог эксплуатации первой АППУ ледокола «Ленин» состоял в том, что была в принципе подтверждена возможность создания судовых атомных энергоустановок, их высокая безопасность и эффективность. Очень удачно была выбрана сама область применения ядерной энергии – мощные линейные ледоколы, где уникальные свойства атомного энергоисточника давали наиболее осязаемые, бесспорные преимущества перед традиционными решениями, в том числе по безопасности и экономическим показателям.
В отличие от ледокола «Ленин», созданное приблизительно в то же время в США грузо-пассажирское судно «Саванна» с атомной энергетической установкой имело сугубо опытное назначение. Его эксплуатация решала ограниченную задачу – продемонстрировать работоспособность и безопасность атомного судна. Она не показала каких-либо очевидных экономических или иных преимуществ перед традиционными судами того же назначения. Судно эксплуатировалось с 1962 по 1969 гг. и после завершения намеченной программы испытаний было списано (переоборудовано в плавучий музей), оставшись рядовым эпизодом в атомной программе США. Дальнейшего развития гражданское атомное судостроение в этой стране не получило. В СССР, напротив, создание первого атомного ледокола положило начало развитию новой высокотехнологичной отрасли производства – атомного судостроения – и появлению, в конечном счете, целого флота атомных судов.
После сдачи в эксплуатацию атомного ледокола «Ленин» указом Президиума Верховного Совета СССР от 14 мая 1960 года за создание атомной установки для этого судна и за заслуги в деле развития отечественного реакторостроения ОКБ завода № 92 было награждено орденом Ленина. Этим орденом были награждены также ЦКБ-15 и Адмиралтейский завод МСП СССР. Научному руководителю работ А.П. Александрову, главному конструктору ледокола В.И. Неганову, главному конструктору АППУ И.И. Африкантову и слесарю завода № 92 С.Д. Кузнецову было присвоено звание Героя Социалистического Труда. Две группы специалистов (всего 12 человек) были удостоены Ленинской премии, в том числе – ведущие специалисты ОКБ Н.М. Царев, В.И. Ширяев, Д.В. Каганов и А.М. Шаматов. Кроме того, большая группа конструкторов, расчетчиков, технологов ОКБ (практически все участвовавшие в разработке проекта установки ОК-150), а также значительное число рабочих, ИТР и руководители завода № 92 были отмечены орденами и медалями.
Учитывая положительные результаты эксплуатации атомного ледокола «Ленин» в 1960-1963 гг. и важную народнохозяйственную роль, которую играют ледоколы в развитии отдаленных районов Крайнего Севера, правительством страны в 1964 году были приняты два постановления, предусматривающих проектирование и постройку серии новых атомных ледоколов проекта 1052. Постановления определяли порядок проектирования и поставки оборудования на головной атомный ледокол этой серии.
На основании этих постановлений ЦКБ «Айсберг» разработало техническое задание на реакторную установку, а ОКБМ разослало всем заинтересованным предприятиям и организациям контрагентские карточки с целью получения согласия на разработку и изготовление составных частей паропроизводящей установки. Основное оборудование и системы новой АППУ разрабатывали ОКБМ и ЦКБ «Айсберг».
В соответствии с техническим заданием на реакторную установку для атомных ледоколов новой серии ОКБМ выполнило предэскизные проработки пяти вариантов установки и «Обоснование выбора АППУ для атомных ледоколов проекта 1052».
В 1966 году закончилась шестая навигация атомного ледокола «Ленин» с реакторной установкой ОК-150. К этому времени основное оборудование установки выработало свой ресурс. Кроме того, появилась течь в корпусе одного из реакторов. Однако остальное оборудование главной энергетической установки и судовые конструкции находились в удовлетворительном состоянии и могли работать еще длительное время при условии восстановления работоспособности АППУ.
Окончание разработки эскизного проекта АППУ ОК-900 дало основание специалистам различных ведомств поднять вопрос о замене выработавшей свой ресурс АППУ этого ледокола на новую установку ОК-900. С этой целью в ОКБМ были выполнены проработки компоновки установки ОК-900 в габаритах реакторного отсека ледокола «Ленин». Один из вариантов удачно «вписался» в отведенные для установки помещения. Главный конструктор АППУ И.И. Африкантов, оценив преимущества этой идеи, добился поддержки предложенного варианта ремонта ледокола в МСМ. После этого первый зам. министра среднего машиностроения А.М. Петросьянц поручил ОКБМ разработать подробные материалы (расчеты, графики, демонстрационные чертежи и др.) по замене установки, по срокам и стоимости выполнения работ, по технологии демонтажа и монтажа оборудования и по заводам-изготовителям оборудования АППУ ОК-900.
Технический проект АППУ был разработан в конце 1966 года под научным руководством ИАЭ им. Курчатова и при участии ЦКБ «Айсберг», ИАТ АН и контрагентов. В новой реакторной установке были также использованы корпусные реакторы водо-водяного типа. Число реакторов сокращено с трех до двух, так как надежность их, по данным эксплуатации первой установки ледокола, оказалась выше первоначально ожидаемой. Два реактора вполне обеспечивают ледоколу выход изо льдов и возвращение на базу при отказе какого-либо оборудования. В несколько раз был увеличен энергозапас активных зон, а их физические параметры и характеристики контура изменены таким образом, чтобы улучшить свойства саморегулирования реакторной установки.
Существенно увеличивался ресурс всего оборудования, упрощалась конструкция 1-го контура за счет сокращения магистралей и устранения арматуры на них. Установка была более приспособлена к ремонтам за счет улучшения доступа к оборудованию, вертикального исполнения механизмов, сосредоточения основных съемных частей в аппаратном помещении, обслуживаемом передвижным краном. АППУ оснащалась комплексной системой автоматики, что освобождало личный состав от постоянных вахт в ее помещениях. Благодаря всему этому экипаж был сокращен на 30 %, стоимость 1 МВт·ч энергии была снижена в два раза, а объем ремонтных работ – в четыре раза.
Учитывая, что постановлением правительства по проекту 1052 не предусматривалась отработка установки на ее наземном прототипе, а комплексные испытания АППУ предполагалось провести в ходе швартовных испытаний головного ледокола этого проекта, применение установки ОК-900 на атомном ледоколе «Ленин» позволяло проверить все принятые схемные и конструкторские решения по новой установке в реальных условиях, отработать системы и оборудование перед запуском их в серийное производство для ледоколов проекта 1052.
Работы по замене АППУ ОК-150 на установку ОК-900 проводились судоремонтным заводом «Звездочка» в г. Северодвинске.
16 марта 1970 года начались заводские швартовные испытания модернизированной установки атомного ледокола «Ленин». 20 апреля 1970 года межведомственная комиссия приступила к работе. Она дала высокую оценку качеству монтажа установки ОК-900, механизмов, агрегатов, систем комплексной автоматизации и другим работам, выполненным заводом «Звездочка» и его контрагентами.
23 апреля 1970 г. в 2 часа 30 минут был осуществлен пуск реактора № 2 установки левого борта, а 1 мая 1970 г. – физпуск реактора № 1 установки правого борта. Вывод реакторов на энергетический уровень мощности состоялся 4 мая и 29 апреля 1970 г. (№ 1 и № 2 соответственно). После этого установка ОК-900 начала свою долгую и успешную работу, которая продолжалась вплоть до вывода атомного ледокола «Ленин» из эксплуатации.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 10 апреля 1974 года атомный ледокол «Ленин» за большой вклад в обеспечение арктических перевозок народно-хозяйственных грузов и использование атомной энергии в мирных целях был награжден орденом Ленина. Бессменному капитану ледокола Б.М. Соколову, сменившему ушедшего на пенсию первого капитана ледокола «Ленин» П.А. Пономарева, почетному работнику морского флота, почетному полярнику были вручены ордена Ленина и Октябрьской революции, а в 1981 году было присвоено звание Героя Социалистического Труда.
Несмотря на то, что системы и оборудование АППУ ОК-900 работали надежно, без отказов, начиная с 1984 года атомный ледокол «Ленин» эксплуатировался только на трассе Мурманск – остров Диксон в течение июня-декабря, т. е. в наиболее благоприятных ледовых условиях. Это было вызвано ухудшившимся состоянием корпусных и внутрикорпусных конструкций судна, поскольку проектный ресурс корпуса ледокола – 25 лет – был уже выработан. В конце 1989 года по совокупности показателей состояния корпусных и судовых конструкций было принято решение о прекращении эксплуатации ледокола.
На сегодняшний день у нас самый крупный ледокольный флот в эксплуатации (не только атомный, аналогов которому в мире нет, но и дизель-электрический). У нас самые мощные суда, способные работать в сложнейших условиях. И это лидерство поддерживает не только советское наследство, которое рано или поздно выработает свой ресурс, но и, самое важное, программа создания современного ледокольного флота. Часть из этих новых судов уже сошла со стапелей «Адмиралтейских верфей», Балтийского и Выборгского заводов, часть строится прямо сейчас, часть находится на стадии проектирования. Кроме ледоколов в Арктике ходят еще и суда ледового класса — танкеры, снабженцы и т. д.
Атомные ледоколы в настоящее время являются ключом к освоению Арктики. Главное преимущество таких судов — автономность плавания, которая составляет несколько месяцев без захода в порт для перезарядки. Понимание этого есть во всех арктических государствах, однако кораблями такого класса на сегодня обладает только Россия. Всего в рамках проекта планируют ввод в эксплуатацию трех судов — помимо «Урала» это ледоколы «Арктика» и «Сибирь». При их строительстве применяют технологии, которые ранее никогда не использовали в атомном флоте. Так, двойная осадка с регулируемой глубиной погружения предоставит возможность проводить караваны судов во льдах, как мировом океане, так и в устьях рек, а новый атомный реактор позволит более полугода не заходить в порт на перезарядку. Строящиеся суда должны прийти на смену действующим атомоходам: на сегодня в строю остались четыре ледокола, и один находится в резерве, однако их технические возможности практически исчерпаны, поэтому новые корабли планируют сдать в эксплуатацию уже в ближайшие годы — в 2019 и 2020.
Ледокольный флот России представлен 38 морскими судами, из которых 7 — атомные, и является крупнейшим в мире. Другие арктические страны ни в настоящее время, ни в ближайшие годы не смогут состязаться с Россией по количеству и качеству ледокольных ресурсов. Так, США обладают всего тремя тяжелыми дизель-электрическими ледоколами (в ведении береговой охраны), два из которых эксплуатируют уже на протяжении 30 лет. При этом мощность американских ледоколов намного меньше российских. Сложившийся диспаритет вызывает озабоченность у некоторых представителей американских властей. В 2015 году командующий береговой охраны П. Цукунфт на вопрос о соперничестве России и США в Арктике отметил: «Мы сегодня даже не находимся в одной лиге с Россией». В этой связи в настоящий момент власти США рассматривают вопрос о выделении 9 млрд. долларов на нужды береговой охраны, в том числе на строительство еще двух неатомных ледоколов. Однако даже такая мера вряд ли позволит американцам существенно сократить отставание от России.
Канадский ледокольный флот также значительно уступает российскому по количеству работоспособных единиц. Из 17 дизель-электрических ледоколов функционируют лишь 3−4, у остальных подошел к концу срок эксплуатации. Правительство Канады объявило о выделении 550 млн долл. в целях замены флагманского судна «CCGS Louis S. St. Laurent», в планах также производство четырех военных ледоколов1.
Примерно такая же ситуация сложилась в скандинавских странах. Швеция, как и Финляндия, обладает 7 ледоколами, Дания — 4, Норвегия — 1. По одному судну также имеет ряд неарктических государств: Китай, Южная Корея, Германия.
В этих условиях расширение отечественного атомного ледокольного флота следует рассматривать как средство закрепления лидирующих позиций России в области освоения Арктики. По справедливому утверждению главы корпорации «Росатом» Сергея Кириенко, строительство новых ледоколов имеет принципиальное значение «для обороноспособности нашей страны, для конкурентоспособности с точки зрения транзита Северному морскому пути (далее — СМП), и по освоению уникальных природных ресурсов шельфа на севере».
Действительно, атомный ледокольный флот России играет ключевую роль в обеспечении защиты национальных интересов страны в Арктике. В условиях политической нестабильности в мире в целом и на Ближнем Востоке в частности, а также постоянных региональных конфликтов в непосредственной близости от черноморских проливов, СМП является безальтернативным маршрутом, предоставляющим доступ в Мировой океан для стратегических Военно-морских сил России. Сегодня наша страна восстанавливает свое военное присутствие в Арктике, однако боевые корабли не способны действовать в арктических широтах без мощного ледокольного сопровождения, поскольку толщины их бортов не хватает для защиты от льда. Руководство Вооруженных сил России в дальнейшей перспективе планирует создание флота военных ледоколов и ударных кораблей ледового класса, способных пробивать путь во льдах толщиной до 2 м. на скорости 14 узлов. При этом ожидается, что новые ледоколы обеспечат судоходство военных кораблей не только по СМП, но и в высоких широтах Арктики.
Без современных ледоколов также невозможно решение многих социально-экономических задач, которые стоят перед Россией в Арктике. Это включает в себя развитие Крайнего Севера, реализацию нефтегазового потенциала арктического шельфа России, проведение геолого-разведочных работ по исследованию арктических шельфовых районов, обустройство месторождений и всей обслуживающей инфраструктуры, а также эффективную эксплуатацию и вывоз добытой продукции.
Как представляется, значение арктических акваторий для внутренних нужд России в ближайшее время будет только возрастать, что уже находит подтверждение статистикой. Так, объем грузоперевозок между российскими портами по СМП стабильно увеличивается — с 2,8 млн т. в 2016 году до 4,5 млн т. в 2017 году. Соответственно, будут расти потребности в ледокольном обеспечении деятельности в российской Арктике. По оценкам, нужды России только для обслуживания грузопотоков в Арктике оцениваются в 14 ледоколов, включая 6 атомных, 4 дизельных и 4 ледокола-снабженца для обслуживания буровых платформ. Учитывая это обстоятельство, российское руководство последовательно проводит политику по наращиванию ледокольных мощностей страны, в первую очередь, за счет строительства атомоходов. Так, помимо строящихся ледоколов упомянутого проекта 22220, появилась информация о намерении начать в конце текущего года проектирование атомохода нового поколения «Лидер», который будет иметь еще большие мощность и размеры.
Таким образом, наличие современного ледокольного флота является важнейшим условием для ведения эффективной деятельности в Арктике, выполнения оборонных, экономических, научных и иных задач. Обладая самым мощным ледокольным флотом в мире, а также богатейшим опытом в конструировании и эксплуатации атомных ледоколов, не имеющих аналогов за рубежом, Россия имеет преимущество перед другими арктическими странами в области освоения арктического региона. Вместе с тем, для поддержания лидирующих позиций в ближайшее время потребуется обновление ледокольного ресурса нашей страны, и первые шаги в этом направлении уже сделаны.
Россия обладает единственным в мире атомным ледокольным флотом, призванным на основе применения передовых ядерных достижений решать задачи обеспечения национального присутствия в Арктике. С его появлением началось настоящее освоение Крайнего Севера.
Основными направлениями деятельности Росатомфлота (предприятие Госкорпорации «Росатом») являются: ледокольное обеспечение проводки судов в акватории Северного морского пути (СМП) в замерзающие порты РФ; обеспечение проведения высокоширотных научно-исследовательских экспедиций; обеспечение аварийно-спасательных операций во льдах на акватории СМП и неарктических замерзающих морей. Кроме того, компания выполняет техническое обслуживание и проведение ремонтных работ общесудового и специального назначения как для собственных нужд, так и для сторонних судовладельцев; участвует в выполнении работ по экологической реабилитации Северо-Западного региона России; а также осуществляет туристические круизы на Северный полюс, острова и архипелаги Центральной Арктики. В силу особенностей двигательных установок одна из технических задач - обеспечение безопасного обращения с ядерными материалами и радиоактивными отходами.
Северный морской путь (СМП) - судоходный маршрут, главная морская коммуникация в российской Арктике. Проходит вдоль северных берегов России по морям Северного Ледовитого океана (Баренцово, Карское, Лаптевых, Восточно-Сибирское, Чукотское и Берингово). СМП соединяет европейские и дальневосточные порты России, а также устья судоходных сибирских рек в единую транспортную систему. Длина этой транспортной артериии составляет 5600 км от пролива Карские Ворота до Бухты Провидения.
В 2008 году Федеральное государственное унитарное предприятие «Атомфлот» вошло в состав Государственной корпорации по атомной энергии «Росатом» на основании Указа Президента Российской Федерации «О мерах по созданию Государственной корпорации по атомной энергии «Росатом» (№ 369 от 20 марта 2008 года). С 28 августа 2008 года ему переданы суда с ядерной энергетической установкой и суда атомного технологического обслуживания.
В состав атомного ледокольного флота в настоящее время входят: два атомных ледокола с двухреакторной ядерной энергетической установкой мощностью 75 тыс. л.с. («Ямал», «50 лет Победы») и два ледокола с однореакторной установкой мощностью около 50 тыс. л.с. («Таймыр», «Вайгач»). Их дополняет атомный контейнеровоз «Севморпуть» (мощность реакторной установки - 40 тыс. л.с.). Кроме того, Росатомфлот оперирует тремя судами технологического обслуживания и судном-контейнеровозом «Россита». В его ведении находятся также суда портового флота, предназначенные для обслуживания акватории порта Сабетта: буксиры ледового класса «Пур» и «Тамбей»; ледокольные буксиры «Юрибей» и «Надым»; а также портовый ледокол «Обь».
История отечественного атомного ледокольного флота берет свой отсчет 3 декабря 1959 года. В этот день был принят в эксплуатацию первый в мире атомный ледокол «Ленин». Только с появлением атомного ледокольного флота в 70-е годы XX века Северный морской путь начал обретать очертания национальной транспортной артерии в Арктике. Ввод в эксплуатацию атомного ледокола «Арктика» (1975 г.) открыл круглогодичную навигацию в западном секторе Арктики. На этом этапе развития Севморпути ключевую роль сыграло становление Норильского промышленного района и появление на трассе круглогодичного порта Дудинка. Затем были построены ледоколы «Сибирь», «Россия», «Советский Союз», «Таймыр», «Вайгач», «Ямал», «50 лет Победы». Их сооружение и эксплуатация на десятилетия предопределили технологические преимущества нашей страны в атомном судостроении.
Сегодня основная работа Росатомфлота связана с обеспечением безопасности мореплавания и стабильной навигации, в том числе и транзитной, по Северному морскому пути. Транспортировка углеводородной и прочей продукции на рынки Азии и Европы по трассе СМП может служить реальной альтернативой существующим транспортным связям между странами Атлантического и Тихоокеанского бассейнов через Суэцкий и Панамский каналы. Она обеспечивает выигрыш во времени: например, расстояние от порта Мурманск до портов Японии через Северный морской путь составляет около 6 тыс. миль, а через Суэцкий канал – более 12 тыс. миль, соответственно, длительность транзита составляет, в зависимости от метеоусловий и ледовой обстановки, ориентировочно 18 и 37 дней.
Во многом благодаря атомному ледокольному флоту на трассе СМП фиксируется ощутимый грузопоток. В 2015 году по СМП было перевезено около 4 млн тонн грузов. Таким образом, объем перевозок увеличился в 2,7 раз по сравнению с 1998 годом, когда перевозки достигли своего минимума (1,46 млн тонн). Постепенно проводки становятся значимее, возникает больше работы с конкретными, ключевыми заказчиками и проектами, которые предстоит обслуживать вплоть до 2040 года. В 2016 году объем перевозок грузов по трассам Северного морского пути составил более 7,3 млн тонн, что на 35% больше, чем в 2015 году. В 2017 году под проводкой атомных ледоколов в акватории Северного морского пути проведено 492 судна общей валовой вместимостью 7 175 704 тонны (для сравнения, в 2016 - 410 судов общей валовой вместимостью 5 288 284 тонны).
Росатомфлот обеспечивает работы по изучению гидрометеорологического режима морей и минерально-сырьевых ресурсов арктического шельфа, прилегающего к северному побережью РФ. Основные заказчики: ОАО «Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт»; ФГБУ «Арктический и антарктический научно- исследовательский институт», ОАО «Севморнефтегеофизика», ОАО «Арктикморнефтегазразведка», ОАО «Морская арктическая геологоразведочная экспедиция». Атомоходы «Росатомфлота» участвуют в обеспечении экспедиций на дрейфующей полярной станции «Северный полюс».
Тип ледокола - атомный с турбоэлектрической установкой, четырьмя палубами, двумя платформами, пятиярусной средней надстройкой и двумя мачтами.
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛЕДОКОЛА
- Длина наибольшая-150 м
- Ширина наибольшая-30 м
- Высота корпуса, м-17, 2
- Осадка, м-11,0
- Водоизмещение полное-23000 т
- Толщина корпуса-от 32мм до 48мм по ледовому поясу
- Скорость во льду, -2,25м-при скорости 2 узла
- Скорость в чистой воде, узлов-20,8
- Скорость во льду-от 2 до 20,8 узлов
- Мощность главной установки-75000 л.с.
Ледокол обладает хорошей управляемостью и маневренностью, имеет плавную качку.
Непотопляемость ледокола удовлетворяет требованиям Правил Регистра при затоплении двух любых отсеков. Корпус ледокола разделен 8 переборками на 9 водонепроницаемых отсеков. По всей длине помещений энергетической установки (ЭУ) установлены продольные водонепроницаемые переборки, образующие второй борт. Отдельные наиболее важные помещения ледокола выделены в самостоятельные водонепроницаемые контуры.
Корпус ледокола выполнен из специальных легированных сталей, для защиты корпуса от коррозии наружная поверхность подводной части покрыта специальной краской "Инерта-160".
Противопожарная защита ледокола выполнена в соответствии с Правилами Регистра и обеспечивается конструктивными мероприятиями по разделению ледокола на четыре вертикальные зоны, а также применением негорючих и трудносгораемых материалов, установкой автоматической пожарной сигнализации, оборудованием комплекса противопожарных систем - водяной, химической, пенотушения и необходимого противопожарного имущества.
Помещения ледокола, относящиеся к категории взрывоопасных (хранилища авиатоплива, ангар, пост выдачи топлива, аккумуляторные, помещения зарядных преобразователей, электрогазосварочных работ) оборудованы взрывобезопасной электроарматурой, системой пожарной сигнализации, средствами пожаротушения и вентиляцией.
Для удовлетворения требований по защите окружающей среды на ледоколе установлены
- установка для сжигания судовых отходов СП-50 производительностью 50 кг/ч по мусору и 50 кг/ч по нефтеотходам;
- пять автоматизированных установок для очистки и обеззараживания сточных вод типа ЭОС-5 производительностью по 5 куб.м/сутки и шесть автоматизированных установок типа ЭОС-15 производительностью 15 куб.м/сутки в системе сточных вод;
- два автоматизированных сепаратора отстойного типа и два сепаратора трюмных вод с предвключенными механическими фильтрами в осушительной системе.
В качестве спасательных средств на ледоколе используются две закрытые спасательные пластмассовые моторные шлюпки и надувные спасательные плоты ПСН-10МК, имеется также рабочий буксирный катер "Орлан". Имеется комплекс систем и устройств, включая ангар, обеспечивающий эксплуатацию вертолета.
Для размещения штатного экипажа ледокола предусмотрены 155 кают, в том числе: 11 блок-кают для старшего комсостава, 123 одноместных кают, 17 двухместных кают и 4 шестиместных кают, всего на 189 человек. Кроме того, для питания, отдыха и проведения досуга экипажа предусмотрены столовая на 84 чел., кают-компания на 88-90 чел., клуб на 108 чел. и три салона для отдыха.
Обитаемость экипажа обеспечивается системами кондиционирования воздуха, пресной и забортной воды, вентиляции, сточно-фановой, рефрижерации.
На ледоколе установлены новейшие средства радиосвязи и электрорадионавигации: спутниковые радиотелеграфная и радиотелеграфнотелефонная установки средних, коротких, промежуточных и ультракоротких волн, станция коллективного приема телевидения "Экран-М1", комплекс телевещательной аппаратуры "Глобус-4", РЛС, средство автоматической радиолокационной прокладки, гирокомпас, радиопеленгатор, эхолот, электрический лаг, переносные шлюпочные радиостанции и др. приборы связи.
Ядерная энергетическая установка
Ядерная энергетическая установка (ЯЭУ) атомного судна состоит из одной или двух автономных атомных паро-производящих установок (АППУ), паротурбинной (ПТУ) и гребной электрической установок (ГЭУ), двух судовых электростанций, вспомогательных механизмов, обслуживающих систем, судовых устройств и оборудования.
Типы АППУ
С 1959 года на атомных судах эксплуатировались 5 типов атомных паропроизводящих установок: ОК-150, ОК-900, ОК-900А,КЛТ-40 и КЛТ-40М.
Типы АППУ, эксплуатируемые на атомных судах
|
Тип АППУ, |
ОК-150 |
ОК-900 |
ОК-900А |
КЛТ-40 |
КЛТ-40М |
|||||
|
Номинальная мощность |
||||||||||
|
Номинальная |
||||||||||
|
Мощность на винтах, л/с |
Устройство
Компоновка всех установок - блочная. Каждый блок включает в себя реактор водо-водяного типа (т.е. вода является и теплоносителем, и замедлителем нейтронов), четыре циркуляционных насоса и четыре парогенератора, компенсаторы объема, ионообменный фильтр с холодильником и другое оборудование. Реактор, насосы и парогенераторы имеют отдельные корпуса и соединены друг с другом короткими патрубками типа «труба в трубе». Все оборудование расположено вертикально в кессонах бака железоводной защиты и закрыто малогабаритными блоками защиты, что обеспечивает легкую доступность при ремонтных работах.
Реактор
Ядерный реактор - это техническая установка, в которой осуществляется управляемая цепная реакция деления ядер тяжелых элементов с освобождением ядерной энергии. Реактор состоит из активной зоны и отражателя. Активная зона содержит ядерное топливо в защитном покрытии (тепловыделяющие элементы - ТВЭЛы) и замедлитель. ТВЭЛы, имеющие вид тонких стержней, собраны в пучки и заключены в чехлы. Такие конструкции называются тепловыделяющими сборками (ТВС). Активная зона реактора состоит из 241 ТВС.
Корпус реактора с эллиптическим днищем изготовлен из низколегированной теплостойкой стали с антикоррозийной наплавкой на внутренних поверхностях.
Принцип действия АППУ
Тепловая схема ППУ атомного судна состоит из 4-х контуров.
Через активную зону реактора прокачивается теплоноситель I контура (вода высокой степени очистки). Вода нагревается до 317 градусов, но не превращается в пар, поскольку находится под давлением. Из реактора теплоноситель 1 контура поступает в парогенератор, омывая трубы, внутри которых протекает вода II контура, превращающаяся в перегретый пар. Далее теплоноситель I контура циркуляционным насосом снова подается в реактор.
Из парогенератора перегретый пар (теплоноситель II контура) поступает на главные турбины. Параметры пара перед турбиной: давление - 30 кгс/см2 (2,9 МПа), температура - 300 °С. Затем пар конденсируется, вода проходит систему ионообменной очистки и снова поступает в парогенератор.
III контур предназначен для охлаждения оборудования АППУ, в качестве теплоносителя используется вода высокой чистоты (дистиллят). Теплоноситель III контура имеет незначительную радиоактивность.
IV контур служит для охлаждения воды в системе III контура, в качестве теплоносителя используется морская вода. Также IV контур используется для охлаждения пара II контура при разводке и расхолаживании установки.
Безопасность
АППУ выполнена и размещена на судне таким образом, чтобы обеспечить защиту экипажа и населения от облучения, а окружающую среду - от загрязнения радиоактивными веществами в пределах допустимых безопасных норм как при нормальной эксплуатации, так и при авариях установки и судна за счет. С этой целью на возможных путях выхода радиоактивных веществ созданы четыре защитных барьера между ядерным топливом и окружающей средой:
первый - оболочки топливных элементов активной зоны реактора;
второй - прочные стенки оборудования и трубопроводов первого контура;
третий - защитная оболочка реакторной установки;
четвертый - защитное ограждение, границами которого являются продольные и поперечные переборки, второе дно и настил верхней палубы в районе реакторного отсека.
Безопасность АППУ обеспечена устройствами и системами нормальной эксплуатации и системами безопасности, предназначенными для надежного выключения реактора, отвода тепла от активной зоны и ограничения последствий возможных аварий.
