На быстрых нейтронах: российские конструкторы разработали «вечный» двигатель для подлодок
Российские конструкторы разработали «вечный» двигатель для подлодок
- Атомный подводный ракетный крейсер проекта «Борей»
- © Предприятие СЕВМАШ
Опытное конструкторское бюро машиностроения имени И.И. Африкантова (ОКБМ, входит в машиностроительный холдинг «Росатома») разработало «вечный» реактор для атомных подводных лодок (АПЛ). Предполагается, что ресурса такого реактора хватит для всего цикла работы субмарины. Об этом говорится в годовом отчёте бюро.
«В 2017 году была завершены разработка, изготовление и проведены межведомственные испытания сразу двух транспортных активных зон — оптимизированной активной зоны для АПЛ с кампанией до среднего ремонта корабля и уникальной в отечественной истории активной зоны с ресурсом на весь жизненный цикл корабля», — говорится в отчёте бюро за 2017 год.
Отметим, активная зона — центральная область ядерного реактора, содержащая топливо в виде тепловыделяющих элементов. Именно в активной зоне происходит управляемая ядерная реакция.
Оружие сдерживания: что известно о возможной разработке в РФ сверхмощной ядерной торпеды
Как пояснил RT директор Инженерной школы ядерных технологий Томского политехнического университета Олег Долматов, в настоящий момент принцип работы практически всех ядерных реакторов в мире устроен одинаково: в активной зоне размещаются топливные элементы, изготовленные из урана или его соединений. Под действием нейтронов происходит процесс деления, и в результате выделяется энергия, которую можно использовать для различных нужд.
«В результате процесса деления урановое топливо выгорает, из-за этого явления реакторы приходится перегружать — менять выгоревшее топливо на свежее. Таким образом, на какое-то время агрегаты и установки — атомные станции, подводные лодки, атомные ледоколы — перестают работать. К тому же любая перегрузка топлива сопряжена с риском радиационного воздействия на обслуживающий персонал», — рассказал в интервью RT Долматов.
К тому же в случае перезагрузки топлива АПЛ выбывает из строя как минимум на месяц, уточнил в беседе с RT директор информационных проектов ПИР-Центра Андрей Баклицкий.
В среднем жизненный цикл подводной лодки составляет 25—30 лет, поясняют эксперты. И длительность работы активной зоны, разработанной в ОКБМ им. И.И. Африкантова, рассчитана на соответствующий срок.
«Разработка ОКБМ им. Африкантова — крайне важная и актуальная для страны, её можно назвать огромным прорывом в деле реакторостроения. Полагаю, в дальнейшем область её применения будет расширяться», — подчеркнул Долматов.
Замена ядра
В настоящий момент пять стран в мире являются операторами подводного атомного флота: Россия, США, Великобритания, Франция и Китай.
«На субмаринах России и США замена ядра требуется в среднем раз в десять лет. Во Франции и Великобритании средний срок эксплуатации активных зон реакторов подлодок составляет около пяти-шести лет, хотя страны могут заявить, что срок их эксплуатации больше», — прокомментировал ситуацию в беседе с RT доктор технических наук, профессор Владимир Кузнецов.
О технических особенностях китайских подлодок мало что известно — власти КНР не разглашают подобную информацию.
Наибольший срок службы реакторов подводных лодок заявлен Соединёнными Штатами. В 2016 году Вашингтон сообщил о модернизации своего атомного подводного флота. Предполагалось, что на смену лодкам типа «Огайо» с 2021 года придут субмарины нового класса — «Коламбия».
Атомные издержки: в США предлагают сократить расходы на ядерное вооружение на $100 млрд
Согласно данным специальной исследовательской службы конгресса США, планируемый срок эксплуатации «Коламбии» — 42 года. Предполагается, что ядерные реакторы АПЛ этого типа будут загружаться топливом единственный раз — на весь срок службы субмарины.
Однако проверка Счётной палаты США показала, что подлодки «Коламбия» не отвечают заявленному Пентагоном уровню технологической готовности. Аудиторы отметили в своём докладе, что для некоторых устройств подлодок ещё не создавались прототипы, а ряд заявленных функций имеет только теоретическое, а не экспериментальное обоснование. Решения для реактора АПЛ также вызвали вопросы.
Кроме того, Счётную палату смутил тот факт, что флот не обязан отчитываться о разработке «Коламбии» до 2021 года, хотя к тому времени ВМФ США уже будет выделено $8,7 млрд.
Восточный вектор
Деятельность ОКБМ не ограничивается военным направлением. Подразделение «Росатома» продолжает реализацию ряда международных проектов, как следует из годового отчёта.
Так, бюро окажет помощь Китаю в создании ядерного реактора на быстрых нейтронах, отмечается в документе. Специалисты выполнят экспертизу проекта будущего китайского демонстрационного ядерного реактора на быстрых нейтронах CFR-600. Сотрудничество также предполагает поставку реактора и сопутствующего оборудования, помощь в строительстве установки и обучении персонала, а также пусконаладочные работы.
Как сообщает РИА Новости, инициатива по сооружению CFR-600 принадлежит КНР. Строительство началось в конце 2017 года. Проектная мощность установки — 600 МВт.
Как отметил Баклицкий, строительство CFR-600 является логическим продолжением запуска экспериментального реактора на быстрых нейтронах — CEFR (The China Experimental Fast Reactor). Прототип, запущенный в 2010 году, был маломощным — всего 20 МВт.
«Китай активно инвестирует в атомную энергетику, последовательно развивая эту отрасль. КНР в силу экономического роста и проблем с экологией необходимо большое количество «чистой» энергии. Российская технология реакторов на быстрых нейтронах вписывается в этот контекст очень хорошо — она позволяет утилизировать ядерные отходы», — сказал Баклицкий.
Эксперт пояснил, что инфраструктура «большой девятки» ядерных государств преимущественно нацелена на использование тепловых атомных реакторов. Однако в этом случае остаётся существенное количество отходов — отработавшего ядерного топлива (ОЯТ).
Реакторы типа БН позволяют переработать ОЯТ, оставляя гораздо меньшие объёмы загрязняющего материала. Китай, вероятно, будет утилизировать на реакторе CFR-600 продукты, полученные в ходе деятельности своих тепловых атомных электростанций, предположил Баклицкий.
- Макет реактора БН-600 Белоярской АЭС с вырезанными секторами для удобства обзора © Wikimedia Commons
Отметим, в настоящий момент только Россия использует промышленные реакторы на быстрых нейтронах: БН-600 и БН-800 на Белоярской АЭС в Свердловской области. Ещё один реактор, мощностью 1200 МВт, планируется построить в рамках пятого энергоблока станции в 2024 году. Помимо Китая, интерес к этому направлению проявляют азиатские страны — Индия, Япония и Южная Корея, отмечают эксперты.
Мирный атом
За рубежом востребованы и другие направления деятельности ОКБМ. Так, Индонезия продолжает совместную с бюро разработку проекта строительства экспериментального многофункционального высокотемпературного газоохлаждаемого ядерного реактора (ВТГР). Эта установка малой мощности получила название Reaktor Daya Eksperimental (RDE).
Данный тип реакторов имеет высокий коэффициент полезной деятельности — до 50%, при этом он является достаточно безопасным, отметили эксперты. Предполагается, что в результате совместной с Индонезией работы «Росатом» получит эталонный энергоблок атомной станции с ВТГР. Это, в свою очередь, позволит выйти на международный рынок и создать новый отраслевой продукт на базе данной технологии, отмечается в докладе бюро.
- Атомный ледокол «Арктика» © Евгений Епанчинцев
- РИА Новости
Также специалисты бюро могут помочь Южной Корее изготовить под ключ ядерный реактор для морских судов мощностью 150—200 МВт. В качестве образца корейская сторона рассматривает разработку ОКБМ — водо-водяной реактор РИТМ-200.
«РИТМ-200 планируется установить на российских ледоколах «Арктика» и «Сибирь». Один из них уже спущен на воду, второй пока строится. Как только оба судна будут введены в строй, можно будет говорить о сделке с зарубежными партнёрами — они своими глазами увидят, что есть эталонный образец и его испытания прошли успешно. Полагаю, Южная Корея сможет использовать такой реактор в работе плавучих АЭС либо для перевозок грузов по Северному морскому пути», — резюмировал Баклицкий.