И всё-таки она движется
Передвижные АЭС в Советском Союзе существовали, но недолго
Рассказывая о самых неожиданных задумках советских атомщиков, мы говорили об автомобиле с реактором вместо двигателя. Это оказалось вымыслом. Но вот электростанции, которые могли самостоятельно перемещаться по земле, в истории атомного проекта были! О них и пойдёт речь сегодня.
Самые первые
50-е годы прошлого века можно смело назвать эпохой «атомного романтизма». В процессе создания атомной бомбы, а затем при строительстве и пуске первой атомной электростанции было получено большое количество новых знаний, накоплен огромный опыт, а главное, учёные увидели потенциал, который даёт атомная энергия. На неё возлагали огромные надежды, её мощь пытались применить в самых разных отраслях и сферах – её воспринимали, как панацею. Поэтому когда встал вопрос об обеспечении электроэнергией объектов, в первую очередь, конечно, военных и тех, где проводилась разведка полезных ископаемых, расположенных в зоне крайнего севера и Сибири, решить проблему попытались с помощью АЭС.
Северные посёлки обеспечивали теплом и электричеством чаще всего с помощью дизельных установок. Но доставка топлива к таким объектам стоила в разы дороже, чем само топливо, и с этим нужно было что-то решать. Построить атомную электростанцию на «Большой земле» и провести коммуникации к потребителю тоже оказалось слишком сложным. Тогда и родилась идея, что нужно привести на север саму АЭС.
Идею выдвинул руководитель Минсредмаша Ефим Славский в 1955 году. Во время визита на ленинградский завод им. Кирова он предложил главному конструктору предприятия Николаю Синёву разработать мобильную АЭС. Николай Михайлович, как и конструкторское бюро, которое он возглавлял, в то время занималась разработкой центрифуг для обогащения урана, которые потом поставлялись в Новоуральск, но и от решения новой задачи он не отказался. Что удивительно, государственного заказа на создание передвижной атомной установки не было: разрабатывать проект начали исключительно по инициативе Славского.
Разработку передвижной электростанции вели в кооперации с ярославским паровозостроительным заводом, поэтому неудивительно, что двумя первыми проектами такой установки стали атомные энергопоезда ТЭС‑1 и ТЭС‑2 – транспортабельные электростанции. Что касается реакторных установок, предусматривались два варианта: одноконтурная схема c газотурбинной установкой и схема с использованием паротурбинной установки самого локомотива. Просто передвигаться по земле без рельсов такая электростанция не могла, а строить для них железнодорожные пути было бы нерационально – поэтому проекты дальше чертежей не ушли.
Но вскоре к проекту подключили «Лабораторию В» (ФЭИ), и её специалисты предложили поставить электростанцию на гусеницы, сделав её практически вездеходной. По их задумке ТЭС на железнодорожной платформе довозили до конечной станции, а дальше она должна была передвигаться самостоятельно. Станция своим ходом могла подойти к потребителю и обеспечивать его электроэнергией требуемое время. Это исключало необходимость возведения зданий и сооружений в условиях вечной мерзлоты. А в случае необходимости ТЭС можно было бы переместить к новому потребителю.
Учёные и конструкторы «Лаборатории В» предложили ещё несколько возможных решений, из которых позднее предполагалось выбрать самые перспективные. Рассматривали возможность создания малых АЭС с реакторами разных типов в виде энергопоезда (как модификации первых проектов), на баржах, на пневматическом и гусеничном ходу и стационарных блочно-транспортабельных – в виде простых конструкций, которые можно было легко собрать из имеющихся деталей, а потом также легко разобрать и перевезти на новое место. В качестве реакторной установки изучали водно-графитовые, корпусные легководные (водо-водяные двухконтурные и кипящие одноконтурные), органо-органические и высокотемпературные газовые.
Самой удачной в результате была признана идея Юрия Сергеева и Дмитрия Бродера – электростанция на гусеничном ходу. Эскизный проект установки был завершён в 1957 году. Ещё два года потребовалось, чтобы воплотить её в реальность. Сделали это на том самом Кировском заводе.
К этому моменту уже велась разработка транспортных реакторов для атомных подводных лодок и ледоколов – их проекты и взяли за основу для создания ТЭС-3. Её оснастили малогабаритным водо-водяным реактором. Активная зона реактора была спроектирована в виде цилиндра высотой всего 600 мм и диаметром 660 мм. Внутри помещались 74 кольцевые тепловыделяющие сборки.
Транспортной базой для энергосамохода – так конструкторы называли ТЭС-3 – стали гусеничные шасси тяжёлого танка Т-10. Их пришлось модернизировать и значительно увеличить, но даже после этого разместить всю энергоустановку на одной машине было невозможно. Оборудование размещалось на четырёх гусеничных самоходных транспортёрах с утепленными кузовами с обогревом, внешне напоминающих вагоны. На двух располагалась реакторная парогенераторная установка, на двух других – турбогенератор, пульт управления и вспомогательное оборудование. Общий вес составлял 201 тонн.
Функционировать ТЭС-3 должна была только в стационарном режиме, работать «на ходу» она не могла. Чтобы запустить станцию, требовалось расставить энергосамоходы в нужном порядке и соединить их трубопроводами для теплоносителя, а также электрическими кабелями. Два вездехода, на которых располагались атомный реактор, циркуляционные насосы, парогенераторы, теплообменник, были источником сильного излучения, поэтому должны были быть хорошо изолированы. Предполагалось их устанавливать или в естественных укрытиях, или в траншее с железобетонными щитами. Отдельное внимание разработчики уделили биологической защите, которая состояла из трёх частей. Первая – свинцовый стакан вокруг реактора. Он служил защитой от излучения остановленного реактора во время ремонта или транспортировки АЭС на новое место работы. Вторая – вода или раствор борной кислоты, которые заливали в бак, а в него помещали свинцовый стакан с реактором. Это требовалось для снижения облучения материалов кузова и ходовой части платформы при работе реактора. Перед транспортировкой жидкость сливали. А основной защитой от излучения служил дополнительный грунт, насыпанный вдоль траншеи, в которой находились вездеходы с оборудованием первого контура.
В августе 1960 года уже смонтированную ТЭС-3 доставили в Обнинск и разместили по соседству с первой АЭС для проведения энергоиспытаний. 13 октября 1961 года турбина ТЭС‑3 выдала электрический ток в систему Мосэнерго.
Испытания продолжались до 1965 года. За это время учёные провели на транспортируемой стации ряд важных экспериментов, которые помогли развитию направления малых реакторов. Но на этом всё и закончилось: в 1967 году проект свернули, а к 1969 году ТЭС-3 навсегда законсервировали.
Самый уникальный
Установку «Памир» - передвижной атомный малый исследовательский реактор – можно назвать братом нашей Белоярской АЭС. Дело в том, что один из создателей «Памира» работал и над уран-графитовым реактором первого энергоблока БАЭС. «Атомный отец» обоих реакторов – Андрей Красин.
В конце 70-х годов после конфликта с академиком Лейпунским (причиной стал выбор наиболее перспективных для дальнейшего развития типов реакторов) Андрей Капитонович переехал в Белорусскую СССР, где в Институте ядерной энергетики подключился к разработке новой передвижной ядерной установки Памир-630. Основные работы над ней велись в 1976-1985 годах. В первой половине 1980-х годов были готовы два первых опытных образца, которые в то время были единственными во всем мире АЭС подобного типа (потом в США разрабатывали подобные проекты, но они дальше проекта не ушли).
Памир-630 представлял собой комплекс из двух полуприцепов, способных перевозить многотонные грузы. Готового шасси для станции не нашлось, поэтому пришлось разработать новый мощный тягач МАЗ 7960.
Кроме шасси потребовалось сконструировать и совершенно новый ядерный реактор, не похожий на все предыдущие модели. Вместо водо-водяного реактора в «Памире» использовался реактор на основе газа тетраоксида азота (N₂O₄). В разных состояниях – жидком и газообразном – он поглощает и выделяет тепло, выступая поочередно теплоносителем и охладителем. За счёт этого реактор получился одноконтурным, мощным, относительно простым и компактным. Но была и проблема: тетраоксид азота очень агрессивен и вызывает интенсивную коррозию, а вдыхание даже небольшой его дозы смертельно для человека. Из-за этого активную зону нужно было спроектировать с многократным запасом прочности.
В отличие от ТЭС-3 на «Памире» оборудование уместилось в три модуля: один нёс реактор, второй – блок системы управления, третий – вспомогательное оборудование. Шасси ракетного тягача отличалось повышенной проходимостью: установку допускалось использовать даже в горных районах. При этом комплекс практически не нуждался ни в каких ресурсах для своей работы. На одной заправке ядерного топлива реактор мог работать до пяти лет!
К 1985 году были готовы два опытных образца. Но в реальную работу их так и не запустили. После Чернобыльской аварии в 1986 году проект закрыли с формулировкой «недостаточное научное обоснование для использования теплоносителя». Оба экземпляра передвижной АЭС были выведены из эксплуатации и утилизированы.
Самый секретный
В 2010 году стало известно о попытке разработать ещё одну передвижную АЭС – ГРЭМ. Заместитель директора-генерального конструктора по стратегическому развитию ОАО «НИКИЭТ» Владимир Емельянов на научно-техническая конференции по развитию АЭС малой мощности рассказал, что это наземная транспортабельная атомная установка для выработки электроэнергии и тепла.
Проект основан на технологиях, созданных для установок космического базирования. «Сердце» ГРЭМ – это одноконтурный высокотемпературный газоохлаждаемый реактора с теплоносителем из смеси гелия и ксенона. Это классическая смесь инертных газов, применяемая для космических ядерных энергоустановок, для которых важны минимальные масса и габариты. Планировалось, что ГРЭМ будет работать без перегрузки топлива не менее 20 лет и выдавать один мегаватт электрической мощности, при этом источники воды для охлаждения не понадобятся. Установка должна была состоять из четырёх модулей: с реактором, электротехническим хозяйством, системой управления и «мастерской» с комплектом трубопроводов и запасными частями. Передвижной базой для него мог стать доработанный тягач «Ураган». В 2011 году должна была завершиться концептуальная доработка проекта, а к 2018 году мог появиться и первый опытный образец.
Но с 2012 года в открытых источниках упоминания о проекте ГРЭМ не встречается. На какой стадии находится его разработка и продолжается ли она – нам неизвестно.
Татьяна Козлова, по данным из открытых источников