История нашего атомного подводного флота началась в 1952 году, когда И.В. Сталин подписал постановление о создании атомных подводных лодок. Как обычно было для навязанной нам гонки вооружений, это был ответный шаг на появление у США первой в мире АПЛ «Наутилус».
К тому времени обе страны имели ядерное оружие, а вот со средствами доставки были проблемы. Стратегические бомбардировщики требовали серьёзного эскорта. Межконтинентальные баллистические ракеты были ещё в разработке. А вот атомная подводная лодка могла скрытно доставить смертоносный груз прямо к берегам противника. Поэтому наличие АПЛ было вопросом стратегического паритета.
Научной программой разработки атомных подводных лодок был назначен один из отцов советской ядерной энергетики академик Анатолий Петрович Александров (1903-1994), ставший позже президентом Академии наук СССР. Вообще-то, исследования возможности постановки ядерного реактора на подводной лодки велись и до 1950 года, но с выходом постановления они получили полноценную государственную поддержку: материальную и кадровую. Около 40% работ НИИ атомных реакторов были связаны с военно-морской тематикой.
В ходе разработки учёные рассматривали разные варианты реакторов, различавшихся материалом замедлителей и теплоносителя. В конечном итоге наиболее перспективными были признаны энергетические реакторы корпусного типа с водой под давлением. К похожим решениям пришли конструкторы и других стран, поэтому этот тип реакторов стал основой ядерных энергетических установок для морских судов и подводных лодок не только в Советском Союзе, но и во всём мире.
С какими проблемами и задачами сталкивались разработчики судовых ядерных реакторов? Сначала нужно было решить чисто конструкторскую задачу: найти оптимальное расположение реактора в корпусе подводной лодки. С точки зрения компактности, привлекательной казалась горизонтальная схема расположения, но это создавало проблемы при перезагрузке топлива. А поскольку тут любое неудобство чревато снижением безопасности, от такой конструкции отказались и стали ставить реакторы вертикально. Их разработкой занимался главный конструктор Николай Антонович Доллежаль.
Другая проблема связана с тем, что тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы) на основе диоксида урана (самое доступное и дешёвое ядерное топливо) по мере выгорания разбухают, что чревато разрушением оболочек ТВЭЛов с кучей неприятных последствий. Советские учёные долго работали над этой проблемой. В 1974 году академик Александров предложил новую конструкцию ТВЭЛа с другим топливом, которое при выгорании не распухало, а наоборот уплотнялось. В том же году в НИИ атомных реакторов была сконструирована новая установка для испытания ТВЭЛов, которой пользуются до сих пор. За это время на ней были изучены более 2 тыс. ТВЭЛов и макетов.
Важнейшим достижением было создание уран-бериллиевого ТВЭЛа для реакторов со свинцово-висмутовым теплоносителем, которым занимался Владимир Александрович Малых. Мощность этих реакторов превзошла расчётные, а АПЛ с ними развивали рекордную скорость в 43 узла, которая позволяла уходить от торпед. Эти лодки назывались «лодки-истребители» и были внесены в книгу рекордов Гиннеса как самые быстрые подводные лодки в мире.
Советскому Союзу принадлежит первенство в использовании европия – 63-го элемента таблицы Менделеева в качестве нейтронно-поглощающего материала. Учёные из Физико-энергетического института Обнинска обосновали радиационную стойкость поглощающих материалов на основе европия. Там же ещё в 1986 году начались работы по созданию и обоснованию радиационных характеристик силовых установок подводных кораблей 955-го проекта («Борей») и проекта 885 («Ясень»). АПЛ этих проектов «Владимир Мономах», «Юрий Долгорукий» и «Северодвинск» уже находятся в строю.
Столь долгий срок, прошедший от начала разработки до готовых подводных лодок был вызван не только трудностями, которые переживала наша страна, но и чисто объективными обстоятельствами. Отец-основатель всей нашей атомной промышленности академик Юлий Борисович Харитон сформулировал два важных принципа работы в этой сфере: надёжность и безопасность. Этих принципов придерживаются и разработчики атомных субмарин.
Сначала прототип реактора проходит испытание на наземном стенде. После этого создаётся рабочая зона, которая устанавливается на ледокол. Если испытания на ледоколе были успешными, то силовая установка идёт на подводную лодку. Через какое-то время ТВЭЛы извлекаются и отправляются в НИИ атомных реакторов для исследования. Проходит 15-17 лет прежде, чем учёные дадут окончательное заключение о качестве ТВЭЛа и его ресурсе.
Советским учёным принадлежит первенство в разработке реакторов со свинцово-висмутовым теплоносителем. Сначала было 15 лет неудач и аварий, но проблема была решена. Опытные лодки были созданы. Правда оставалась ещё одна сложность, связанная с тем, что теплоноситель приходилось всё время поддерживать в жидком состоянии. Но и с этим справились. Правда, случилось это уже к распаду СССР. И к тому времени уже научились делать водно-водяные реакторы, которые выдавали не меньше мощности, чем висмут-свинцовые. Однако, работы не прошли зря. Сегодня разрабатываются гражданские реакторы СВБР-100 на этом теплоносителе с учётом всего накопленного опыта.
Перспективы у нашего атомного подводного флота очень хорошие. Наши АПЛ компактнее и дешевле американских и превосходят их по ряду важных характеристик. Водно-водяные реакторы считаются лучшими, но и у них есть слабое место. Вода в этих реакторах находится под давлением до 200 атмосфер, что само по себе опасно. Конструкторам есть, над чем поработать.
Генеральный директор «Росатома» Сергей Владиленович Кириенко в стратегической программе развития ядерной отрасли делает ставку на тяжёлые жидкометаллические носители. Примерами реакторов на них служат уже упоминавшийся свинцово-висмутовый СВБР-100 и свинцовый БРЕСТ. Эти теплоносители не горят, не взрываются и не требуют высокого давления, а, следовательно, обеспечивают более высокий уровень безопасность. Опыт эксплуатации таких реакторов на подводных лодках говорит в их пользу.
СССР построил 248 АПЛ, а американцы – 122. США были окружены в 25-мильных зонах, что в случае войны делало удар возмездия неотразимым. Россия сегодня в деле развития атомного подводного флота делает ставку прежде всего на качество. 12 АПЛ класса «Владимир Мономах» и «Юрий Долгорукий» обеспечат нам паритет сил с США и неотвратимость ответного удара. В целом же мы можем гордиться тем, что сделано в этой области в советское время и тем, что делается сейчас.
По материалам интервью с главным научным сотрудником Физико-энергетического института Г.И. Тошинского и главным научным сотрудником НИИ атомных реакторов Е.П. Клочковым на портале «Научная Россия» – «200 тысяч килловат под водой».
Евгений Радугин
Источник: cont.ws
