Особенности транспортных ядерных  энергетических установок. Судовые ядерные энергетические установки

 

Югай Сергей Анатольевич

 

Институт ядерной энергетики (филиал) Санкт-Петербургского государственного

политехнического университета в г. Сосновый Бор

 

Первый ядерный реактор был построен Э. Ферми в США в декабре 1942 г. Первая в мире АЭС была построена и затем пущена в 1954 г. В СССР, в г. Обнинске. Сразу после возникновения ЯЭУ нашли широкое применение в транспорте и им прочили великое будущее. Особенно широкое применение ЯЭУ получили во флоте, т. к. они позволили значительно повысить автономность и дальность плавания судов и ЯЭУ не требуют связи с атмосферой. Но помимо этого были предприняты действия и по внедрению ЯЭУ в космонавтику. Цель этой работы – рассмотреть виды и особенности транспортных ЯЭУ и познакомиться с этими удивительными и в своем роде уникальными установками.

В мировой экономике морские перевозки грузов занимают значительное место, и роль их продолжает непрерывно возрастать. Одна из основных задач, стоящих перед морским транспортом, - повышение экономической эффективности, выражающееся в снижении стоимости перевозки грузов. Выполнение этой задачи предусматривает непрерывную оптимизацию технико-экономических показателей судов и их ЭУ.

Реализация лучших решений проявляется не только в усовершенствовании традиционных типов судов, но и создании новых, специализированных судов, с новыми принципами движения и новыми ЭУ.

Одним из перспективных типов судов являются суда с ЭУ, использующие энергию деления атомных ядер некоторых элементов в качестве первичной энергии. Подобные установки, судовыми ядерными энергетическими установками (СЯЭУ), имеют особенности, отличающие их от ЭУ других типов, что позволяет выделить СЯЭУ в особую группу.

К числу основных особенностей СЯЭУ следует, прежде всего, отнести высокую энергетическую концентрацию топлива. Благодаря этому на судне с ЯЭУ практически отсутствуют запасы горючего и высвобождающиеся объем и водоизмещение судна могут быть использованы для перевозки грузов или размещения дополнительного оборудования, повышающего безопасность плавания судна и обеспечивающего комфорт личному составу и пассажирам. Это преимущество позволяет также применить на судне ЭУ большей мощности, которая обеспечит более высокую скорость перевозки груза. К тому же, время стоянки в порту судна с ЯЭУ также минимально и определяется лишь продолжительностью выполнения грузовых операций.

Преимущества СЯЭУ обусловили интенсивное развитие в передовых странах мира (России, США, ФРГ, Великобритании, Франции, Японии и др.) научно-исследовательских и проектных работ по созданию СЯЭУ, надежных и конкурентоспособных с традиционными типами ЭУ.

Первым опытом применения ядерной энергии для движения судов морского флота была постройка в 1959 г. советского ядерного ледокола "Ленин". Многолетний успешный опыт эксплуатации этого ледокола свидетельствует об его эффективности и оптимальности принципиальных инженерных решений, использованных при его создании. Эксплуатация столь мощного ледокола в арктических морях позволила значительно увеличить длительность навигации в этом районе. Высокая экономическая эффективность ядерного ледокола послужила основанием для постройки нового ледокола "Арктика".

В разное время были созданы и эксплуатировались другие суда с ЯЭУ: грузопассажирское судно "Саванна" (США), рудовоз "Отто Ган" (ФРГ), транспорт "Муцу" (Япония).

Итак, что же представляет собой судовая ядерная энергетическая установка?

В работе детально рассматриваются классификация судовых реакторов; требования предъявляемые к ним (а требования к судовым и станционным реакторам существенно различаются); конструктивные типы паропроизводящих установок; принципиальные схемы судовых ядерных энергетических установок; очень подробно рассмотрены системы судовой ЯЭУ, такие как система циркуляции теплоносителя первого контура; система компенсации объема теплоносителя первого контура; система дренажа, слива и хранения радиоактивной воды и так далее; биологическая защита ядерного реактора и первого контура (материалы, конструкции, компоновки); особенности и основные принципы размещения оборудования судовой ядерной энергетической установки; анализ эксплуатации судов с ЯЭУ (опыт, экономика, результаты, общее положение дел в мире и перспективы).