75 лет НИКИЭТ. Часть вторая.
Часть первая - по этой ссылке. Часть вторая - по этой ссылке.Название издания - "От Гидросектора до НИКИЭТ: 75 лет по пути покорения атома". - М.: Издательство АО "НИКИЭТ", - 2021. - 32 с. ISBN 978-5-98706-133-6. Авторы - А.В. Каплиенко, Б.А. Габараев, Е.А. Карандина. Промышленные ядерные реакторы На первых порах Особому сектору гидрооборудования была поставлена единственная задача - создать конструкцию первого в СССР промышленного ядерного реактора. Н.А. Доллежаль немедленно организовал группу из ведущих работников различных отделов НИИхиммаша. В дальнейшем вокруг этого ядра сформировался большой коллектив конструкторов и исследователей, который в кооперации с работниками НИИхиммаша и различных организаций успешно решил поставленную перед ним задачу, а затем и другие, не менее сложные, задачи [1]. Основные научно-исследовательские работы велись в ЛИПАНе и Гидросекторе. Научным руководителем всех работ был академик И.В. Курчатов. Работами, проводимыми Гидросектором и привлечёнными организациями, непосредственно руководил главный конструктор реактора Н.А. Доллежаль. Ему принадлежит революционная идея вертикального реактора, позволившая снять много вопросов, прежде всего, о деформации конструктивных элементов при нагреве - они переставали быть механически нагруженными. Специальная комиссия высоко оценила преимущества вертикального варианта реактора и признала его эскизный проект вполне приемлемым для дальнейшей проработки и создания на его основе крупного промышленного реактора. Следует отметить, что для ускорения работ сотрудникам Гидросектора были отменены очередные отпуска до окончания работ по объекту, а также введён рабочий день продолжительностью 12 часов. Очень много времени Н.А. Доллежалю и его работникам приходилось проводить на строительной площадке (ныне комбинат "Маяк") для оказания технической помощи в монтажных и пуско-наладочных работах. В немыслимо короткие сроки были проведены проектно-конструкторские и исследовательские работы, построен и пущен 19 июня 1948 года первый промышленный реактор А, наработан плутоний для первой советской атомной бомбы и проведено её успешное испытание. Между исторической встречей И.В. Курчатова и Н.А. Доллежаля в январе 1946 года и испытанием бомбы в августе 1949 года прошло всего лишь чуть больше трёх с половиной лет. Между тем по оценкам западных экспертов получалось, что создание советской атомной бомбы станет реальным только через 15-20 лет. Что уж говорить о шоковой реакции Запада на успех СССР в разработке и испытании первой советской одностадийной термоядерной (водородной) бомбы РДС-6с на Семипалатинском полигоне в августе 1953 года. Как известно, США испытали термоядерный заряд почти годом раньше в ноябре 1952 года, но этот заряд весил 62 тонны, что исключало возможность его военного практического применения, в отличие от компактной советской РДС- 6с (масса - 4,6 т), помещавшейся в бомбардировщик Ту-16. Успешной разработкой конструкции первого советского промышленного реактора А профессор Н.А. Доллежаль и созданный им коллектив Гидросектора продемонстрировали свой высокий потенциал в области разработки ядерных реакторов. Их труд был достойно отмечен руководством СССР: Н.А. Доллежалю было присвоено звание Героя Социалистического Труда, он и ещё пять работников Гидросектора стали лауреатами Государственной премии, десять человек были награждены орденами и медалями. Перед Гидросектором были поставлены новые задачи. Как вспоминает Н.А. Доллежаль, в 1948 году Гидросектору было поручено разработать конструкцию ядерного реактора для получения трития - изотопа водорода, необходимого для создания водородной (термоядерной) бомбы. Аппарату при разработке был присвоен индекс АИ. Научным руководителем работ был назначен И.В. Курчатов, главным конструктором - Н.А. Доллежаль. Первый в СССР экспериментальный промышленный реактор АИ для получения трития был изготовлен, смонтирован и сдан в эксплуатацию в 1951 году, как того требовала напряженная обстановка гонки вооружений. За создание этого реактора главный конструктор Н.А. Доллежаль и два руководителя групп П.А. Деленс и П.И. Алещенков получили Государственную премию. Следующим большим заданием Гидросектора стала разработка промышленного реактора на основе опыта работы на реакторах А и АИ. Прямым назначением нового аппарата, получившего индекс И, стала наработка в промышленном масштабе двух продуктов: трития и плутония. Главным конструктором реактора И и руководителем всех работ был Н.А. Доллежаль, научное руководство осуществляли академик И.В. Курчатов и его заместитель член-корреспондент АН СССР А.П. Александров. К работам приступили в начале 1950 года, а уже в 1955 году реактор И был сдан в эксплуатацию. Энергетические ядерные реакторы И.В. Курчатову принадлежит крылатая фраза "Мирный атом - вот наша цель, бомбы - только вынужденная необходимость!". Он мечтал о мирном использовании энергии деления и слияния атомных ядер. В соответствии с Постановлением Совмина СССР от 16 мая 1950 года Гидросектору поставили задачу разработать проект опытного реактора с использованием энергии для приведения в действие паровой турбины мощностью 5 МВт. Реактору присвоили индекс АМ (атом мирный). Научным руководителем работ был назначен И.В. Курчатов, главным конструктором - Н.А. Доллежаль. Гидросектор приступил к разработке проекта атомной электростанции с использованием энергии в мирных целях уже в 1950 году, взяв за основу уран- графитовый водоохлаждаемый реактор [2]. 27 июня 1954 года в Обнинске (Калужская обл.) была введена в строй и дала промышленный ток Первая в мире атомная электростанция (АЭС). В дальнейшем в СССР на основе опыта эксплуатации этой АЭС были заложены крупные электростанции (Белоярская и другие). Государство высоко оценило труд создателей Первой в мире АЭС. Директору НИИ-8, главному конструктору реактора для АЭС Н.А. Доллежалю была присуждена Ленинская премия, пять человек из его коллектива наградили орденами, десять человек получили медали. Разработка проекта реактора для АЭС в Обнинске явилась только первым шагом команды Н.А. Доллежаля в области конструирования энергетических реакторов. Вторым шагом стало начавшееся в 1954 году перепроектирование строящегося промышленного реактора И-2 с тем, чтобы использовать для выработки электроэнергии и отопления тепло, которое образуется в реакторе и затем сбрасывается в окружающую среду. После перепроектирования реактор стали называть ЭИ-2. Это был первый в СССР двухцелевой ядерный реактор для комбинированного получения электроэнергии и делящихся материалов. Главным конструктором реактора ЭИ-2 был Н.А. Доллежаль, научное руководство осуществляли И.В. Курчатов и А.П. Александров. Пуск ЭИ-2 на энергетический режим состоялся в сентябре 1958 года, положив начало закрытой Сибирской АЭС на Сибирском химкомбинате в Томске-7 (ныне Северск, Томская обл.). Его электрическая мощность первоначально составляла 100 МВт, а затем была доведена до 600 МВт. Для сравнения отметим, что мощность Первой в мире АЭС была всего лишь 5 МВт. Таков скачок по мощности между этими двумя энергоблоками. За создание реактора ЭИ-2 звания лауреата Ленинской премии были удостоены заместитель главного конструктора И.Я. Емельянов и заместитель начальника отдела разработчика В.В. Рылин. Большая группа работников НИИ-8 была награждена орденами и медалями. Обеспечение возрастающей потребности в электроэнергии требовало создания энергетических ядерных реакторов большой единичной мощности с высокими параметрами пара. Это подразумевало, что в реакторе должно осуществляться не только получение пара, но и его перегрев до необходимой температуры. Идея перегрева пара в рабочих каналах реактора начала развиваться ещё во время разработки реактора АМ для АЭС в Обнинске, однако только в 1955 году НИИ-8 начал разрабатывать конструкцию первого в мире энергетического реактора с ядерным перегревом пара. Новый реактор с индексом АМБ-100 создавался для первого энергоблока Белоярской АЭС. Он вышел на проектную мощность 100 МВт со штатными перегревательными каналами в сентябре 1967 года. Через два с небольшим года на мощность 194 МВт был выведен второй энергоблок Белоярской АЭС с реактором АМБ-200. За создание уникальной Белоярской АЭС имени И.В. Курчатова группа непосредственных исполнителей была удостоена звания лауреата Государственной премии, в их числе пять работников НИКИЭТ во главе с Н.А. Доллежалем. Значимость реакторов АМБ-100 и АМБ-200 определяется вовсе не уровнем мощности, а тем, что опыт их разработки и эксплуатации на Белоярской АЭС подтвердил возможность применения ядерного перегрева пара на АЭС. Это было революционное прорывное достижение, позволяющее существенно повысить коэффициент полезного действия ядерного энергоблока. Однако случилось так, что научная мысль при реализации ядерного перегрева пара опередила уровень развития техники и технологий в атомном машиностроении. Требуемой надёжности оборудования трудно было достигнуть, поэтому последовательно в 1981 и 1989 годах энергоблоки были остановлены. Планы развития экономики СССР в 1960-е годы требовали опережающего ввода электрогенерирующих мощностей. Ставка была сделана на атомную энергетику, потребовалось создать мощный энергетический реактор, основное оборудование которого можно было бы производить на действующих машиностроительных заводах. НИИ-8 при научном руководстве Института атомной энергии имени И.В. Курчатова и в кооперации с конструкторским бюро завода "Большевик" разработал в 1965 году эскизный проект уран-графитового реактора, получившего индекс РБМК - реактор большой мощности канальный. Технический проект реактора РБМК-1000 мощностью 1000 МВт для первого энергоблока Ленинградской АЭС был утверждён 29 июня 1967 года. Пуск первого энергоблока Ленинградской АЭС состоялся 21 декабря 1973 года. Всего за период с 1973 по 1990 год на Ленинградской, Курской, Смоленской и Чернобыльской АЭС было сооружено и введено в эксплуатацию 15 энергоблоков с РБМК-1000. Следует отметить, что в постсоветской России первые три из перечисленных АЭС до 2010 года генерировали около половины электроэнергии всех АЭС. Следующим этапом развития линии РБМК стал реактор РБМК-1500 электрической мощностью 1500 МВт. Он был самым мощным в мире в 1970-80-е гг. Увеличение мощности РБМК на 50 % достигнуто благодаря интенсификации теплообмена в тепловыделяющих сборках активной зоны РБМК. Всего было построено два энергоблока с РБМК-1500, оба на Игналинской АЭС в Литве. Они проработали без единого значимого инцидента до тех пор, пока политическим решением руководства Литвы не были остановлены в 2004 и 2009 г. соответственно, в обмен на вхождение в состав Евросоюза. Некогда энергоизбыточной Литве пришлось безвозвратно перейти на импорт энергоносителей. НИКИЭТ продолжает поддерживать безопасную эксплуатацию энергоблоков с РБМК-1000. Институт стал одним из инициаторов и основных исполнителей масштабной работы по ремонту графитовой кладки РБМК с целью восстановления её ресурсных характеристик. Работа удостоена премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники, её экономический эффект оценивается в 670 млрд рублей. В настоящее время НИКИЭТ, будучи организацией - главным конструктором реакторной установки БРЕСТ на быстрых нейтронах, участвует в реализации проекта "Прорыв" [3], который с учётом его значимости нередко называют "Вторым атомным проектом" по аналогии с "Атомным проектом СССР". Цель "Прорыва" ? создание ядерно-энергетических комплексов, отвечающих следующим базовым требованиям:
- исключение аварий на АЭС, требующих эвакуации, а тем более отселения населения; - обеспечение конкурентоспособности ядерной энергетики в сравнении с альтернативной генерацией; - формирование замкнутого ядерного топливного цикла для полного использования энергетического потенциала природного уранового сырья; - последовательное приближение к радиационно-эквивалентному (по отношению к природному сырью) захоронению радиоактивных отходов; - технологическое укрепление режима нераспространения ядерного оружия.НИКИЭТ в инициативном порядке ведёт проработки по атомным станциям малой мощности. Как известно, в мире интерес к таким энергетическим установкам проявляется применительно к энергоснабжению удалённых изолированных потребителей, например, в Арктике, на островных территориях. Транспортные ядерные реакторы В конце 1952 года команда Н.А. Доллежаля получила новое задание - разработать ядерную энергетическую установку (ЯЭУ) для первой советской АПЛ [1]. Главным конструктором ЯЭУ был назначен Н.А. Доллежаль (НИИ-8), научным руководителем - А.П. Александров (ЛИПАН), главным конструктором самой АПЛ проекта 627 - В.Н.Перегудов (СКБ-143). Специфичность требований к ЯЭУ на АПЛ и новизна выполняемых работ поставили перед руководителями проекта очень много вопросов. Работы велись в тесном контакте со всеми привлечёнными организациями. В Лаборатории "В" (ныне Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского) в Обнинске была сооружена и введена 8 марта 1956 года в действие наземная прототипная однореакторная ЯЭУ. Научный руководитель А.П. Александров, поздравляя в те дни участников работ - конструкторов, физиков, монтажников, эксплуатационников, военных моряков из первых экипажей АПЛ, - пожелал всем "лёгкого пара". Прототипная ЯЭУ 27/ВМ была предназначена для изучения физических характеристик реактора, проверки биологической защиты, условий обитаемости и т.д. Кроме того, на этом стенде должна была производиться подготовка и тренировка плавсостава для обслуживания атомных отсеков будущих подводных лодок. Что касается самой АПЛ К-3 (впоследствии "Ленинский комсомол") с двухреакторной ЯЭУ, она была передана ВМФ в опытную эксплуатацию после ходовых испытаний, завершившихся в начале декабря 1958 года. Испытания подтвердили высокие ходовые качества лодки и работоспособность ее ЯЭУ, которая во многом превосходила ЯЭУ первой в мире АПЛ "Наутилус", введённой в эксплуатацию в США четырьмя годами раньше. Лодка развивала самую высокую на то время подводную скорость в мире - до 30 узлов (55,56 км/ч), впервые глубина погружения подводной лодки достигла 300 метров. Благодаря ЯЭУ автономность К-3 в боевом походе составляла два месяца. Впервые в истории советского подводного флота АПЛ К-3 всплыла 17 июля 1962 года в районе Северного полюса, где её экипаж водрузил красный флаг. Вклад НИКИЭТ в создание ЯЭУ для советских, а позже российских АПЛ отнюдь не ограничивается участием в создании первой советской АПЛ К-3. Десятки АПЛ были оснащены ЯЭУ, созданными по различным проектам НИКИЭТ. Эти проекты являлись прорывными достижениями по новизне идей и конкретным техническим решениям. В качестве ещё одной иллюстрации этого утверждения можно было бы назвать ЯЭУ для опытной АПЛ проекта 661 ? "Золотая рыбка", как её прозвали разработчики и моряки [1, 2]. Это была первая в мире АПЛ с корпусом из титанового сплава, задуманная для совершения скачка в важнейших характеристиках АПЛ: мощности энергоустановки, скорости подводного хода, глубине погружения. "Золотая рыбка" была передана в 1969 году ВМФ СССР в опытную эксплуатацию, в период которой при полной мощности ЯЭУ на мерной миле была достигнута подводная скорость 44,7 узла (82,78 км/ч), что и по сей день остаётся мировым рекордом. Этим достижением "Золотая рыбка" обязана уникальному сочетанию передовых кораблестроительных решений в конструкции лодки и мощи размещенной на ней компактной ядерной энергоустановки. Действительно, НИКИЭТ разработал для "Золотой рыбки" самую мощную в мире на то время двухреакторную ЯЭУ В-5, обеспечивавшую водяным паром две турбины мощностью по 40 000 лошадиных сил. По удельной массе и энергонасыщенности первая В-5 превосходила в разы лучшие параметры, достигнутые на тот момент. "Золотая рыбка" осталась единственным кораблем проекта 661, но она и её установка В-5 проложили дорогу массовому строительству АПЛ второго и третьего поколений. ЯЭУ кардинально изменила облик и возможности подводных лодок. Дизель- электрические подводные лодки фактически были "ныряющими", так как после недолгого погружения вынуждены были всплывать для подзарядки аккумуляторных батарей. В отличие от них АПЛ действительно являются подводными, ЯЭУ обеспечивает возможность перемещаться на большие расстояния скрытно, без всплытий и с высокими скоростями. Дальность и длительность боевого похода уже не ограничивались ресурсами дизельного топлива. Следует отметить, что ЯЭУ позволяет существенно усовершенствовать вооружение подводных лодок, в том числе обеспечивает возможность нанесения ударов по противнику из подводного положения. Тяжёлые подводные атомные ракетные крейсеры и другие АПЛ российского ВМФ являются важнейшими элементами военного могущества нашей Родины. Список источников к первой части 1. Доллежаль Н.А. У истоков рукотворного мира: записки конструктора. 2-е изд., доп. - М.: Изд-во ГУП НИКИЭТ, 1999. - 256 с. 2. Впереди века. Ордена Ленина Научно-исследовательскому и конструкторскому институту энерготехники имени Н.А. Доллежаля (НИИ-8 - НИКИЭТ) 60 лет. - М.: ОАО "НИКИЭТ", 2012. - 464 с. 3. Адамов Е.О. Проект "Прорыв" призван решить насущные проблемы атомной энергетики http://proryv2020.ru/news/evgeniy-adamov-proekt-proryv/.
Окончание следует.