Tuumareaktor allveelaevade allveelaevadele. Kas Poseidon muneb Dollezhali muna?

Tuumareaktor allveelaevade allveelaevadele. Kas Poseidon muneb Dollezhali muna?
Tuumareaktor allveelaevade allveelaevadele. Kas Poseidon muneb Dollezhali muna?
Anonim

Mitte-tuumaallveelaeva (NNS) tuumareaktor. Vastuolu on nimele omane, sellegipoolest käsitleti seda küsimust NSV Liidus üsna tõsiselt. Eelkõige kaaluti väikese tuumareaktori paigutamise ideed seoses projekti 651 allveelaevadega. Projekti 651 tiibrakettide kandja diisel-elektriline allveelaev (DEPL) sai selle aasta suurimateks tuumarelvavabadeks allveelaevadeks. NSV Liit.

Dollezhali muna

Projekti 651 diisel-elektriliste allveelaevade veealuse ulatuse suurendamiseks panid disainerid algusest peale plii-happe patareide asemel maha tsink-patareid. Praktikas selgus, et hõbe-tsink-akudel on kaks kriitilist puudust: kõrge hind ja lühike kasutusiga (kuni 100 laadimis-tühjendustsüklit), mis määrasid pliiakude juurde tagasi pöördumise.

Kuid lisaks suurema võimsusega akudele kaaluti projekti 651 diisel-elektriliste allveelaevade jaoks ka radikaalsemaid lahendusi. Põhimõtteliselt valmistus NSV Liidu merevägi (merevägi) paralleelselt projekti 651 paatide ehitamisega projekti 675 tuumaallveelaevade (tuumaallveelaevade) ehitamiseks samade tiibrakettidega P-6. projekti 651 diisel-elektrilised allveelaevad muude omaduste säilitamine esialgse projekti diisel-elektriliste allveelaevade tasemel.

Pilt

Lahendusena kaaluti väikese tuumareaktori, nn "Dollezhali muna" loomist, mis sai nime selle looja, NSV Liidu mereväe tuumareaktorite peadisaineri Nikolai Dollezhali järgi. Esialgses etapis hõlmas projekt reaktori paigutamist eraldi kapslisse ja pukseerimist trossi abil kaabliga, et loobuda raskest bioloogilisest varjestusest. Selline kontseptsioon lükati aga kohe tagasi nii suure tõenäosusega, et reaktoriga kapsel kaotatakse, kui ka allveelaevade jälgimise potentsiaali tõttu radioaktiivsel teel. Tulevikus kaaluti reaktori paigutamist väljapoole tahket diisel-elektrilist allveelaeva korpust, kuid ühe "jäiga" allveelaeva konstruktsiooni raames.

Ilmselgelt ei võimaldanud toonased tehnoloogiad luua piisavalt kompaktset ja usaldusväärset hooldusvaba, vastuvõetavate omadustega reaktorit. Tulevikus tuli tagasi idee paigaldada rohkem kui üks kord diisel-elektrilistele allveelaevadele tuumaelektrijaam. Eelkõige projekti 651 diisel-elektriliste allveelaevade põhjal töötati välja projekt 683, et luua väikese võimsusega tuumaelektrijaamaga varustatud massiline allveelaev. Seda allveelaeva pidi ehitama suurtes kogustes tehastes, kus varem toodeti diisel-elektrilisi allveelaevu. Projekt 683 venis ja ei saanud arendust, eeldatavasti seetõttu, et selleks ajaks oli NSV Liidul juba piisavalt tootmisvõimsust, et toota täieõiguslikke tuumajõul töötavaid laevu mereväele vajalikes kogustes.

Pilt

Ei unustatud ka projekti 651. 1985. aastal kujundati selle projekti üks paat vastavalt 1977. aastal välja töötatud projektile 651E. Moderniseerimise raames varustati allveelaev väikese võimsusega kompaktse tuumaelektrijaamaga, mis on välja töötatud Energeetika Teadusuuringute ja Disaini Instituudis (NIKIET) - praegu Lenini teadusliku uurimis- ja projekteerimisinstituudi energeetikainstituudi ordenis. N.А. Dollezhal ". Projekti 651E raames paigutati väikese võimsusega tuumaelektrijaam allveelaeva alumisse tagumisse ossa väljaspool vastupidavat korpust. Kasutati üheahelalist keemistüüpi reaktorit. Kuid projekti 651E allveelaev ei lahkunud ka prototüübi lavalt.

Venemaa mitmeotstarbelised tuumaallveelaevad

NSV Liidu lagunemise ja märkimisväärse osa tööstuspotentsiaali kaotamisega seisis Venemaa taas silmitsi tuumaallveelaevade puuduse probleemiga. Mitmeotstarbelise tuumaallveelaeva (MCSAPL) 885 / 885M "Ash" projekt osutus vaatamata kõigile eelistele äärmiselt kulukaks ja raskesti ehitatavaks. Kokku on kavas ehitada seitse projekti 885 / 885M SSNS -i, mis on Vene mereväes saadaolevate projektide 971, 945 / 945A kolmanda põlvkonna tuumaallveelaevade kiire vananemise kontekstis täiesti ebapiisav.

Pilt

Hetkel on käsil uue põlvkonna mitmeotstarbelise tuumaallveelaeva "Husky" projekteerimine. Husky projekt on endiselt pigem kuulujutte kui tegelikku teavet täis. Eeldatavasti on selle projekti tuumaallveelaevad väiksemad ja odavamad kui projekti 885 / 885M SSNS-id, mis võimaldab tuua analoogia ülikallite Ameerika tuumaallveelaevadega Seawolf ning mitmekülgsema ja suhteliselt odavama Virginia-klassi tuumarelvaga selle asemele välja töötatud allveelaevad.

Pilt

Samal ajal on oht, et Husky projekt, eriti kui selles rakendatakse kõrge tehnilise uudsuse koefitsient, võib ette näha ettenägematuid viivitusi ja kulude tõusu.

Mitte-tuumaallveelaevad Venemaal ja maailmas

Teine võimalus mereväe veealuse komponendi tugevdamiseks on tuumarelvata allveelaevade ehitamine. Ja ka selles Vene mereväe segmendis ei lähe kõik sujuvalt. Praegu on ülemaailmne trend varustada tuumarelvata allveelaevad õhust sõltumatute elektrijaamadega (VNEU), mis on valmistatud erinevatel põhimõtetel-kütuseelemendid, Stirlingi mootor. VNEU kohalolek võimaldab radikaalselt suurendada allveelaevade valikut, tuues selle võimalused tuumaallveelaevadele lähemale, seda oluliselt madalamate kuludega.

Pilt

Kahjuks seisid Vene VNEU projektid projekti 677 allveelaeva Lada silmitsi probleemidega, nagu ka kogu projekt 677, mille tulemusena eeldatakse, et selle projekti esimesed allveelaevad viiakse ellu ilma VNEU paigaldamiseta.

Pilt

Tuumaväliste allveelaevade patareid

Teine võimalus - varustada allveelaev suurema võimsusega liitiumpatareidega, valis Jaapani merevägi (merevägi), kes käitab allveelaeva ka Stirlingi mootoriga. Eeldatakse, et suure võimsusega liitiumpatareide kasutamine võimaldab NNS-i pikaajalist autonoomiat, mis on võrreldav sellega, mis võimaldab kasutada VNEU-d, kuid samal ajal pakuvad liitiumakud suurtel kiirustel pikka sukeldumisulatust.

Liitiumakude kriitikud väidavad, et need on tule- ja plahvatusohtlikud. Siiski võib eeldada, et selliste patareide tööstuslik ja veelgi enam sõjaline kasutamine eeldab suuremat tähelepanu ohutusprobleemidele ja võimaliku patareide ülekuumenemise või deformeerumise riski minimeerimist. Suurim takistus liitiumakude kasutuselevõtmisel allveelaevade allveelaevadel on nende kõrge hind.

Tuumareaktor mitteallveelaevade allveelaevadele. Kas Poseidon muneb Dollezhali muna?

Väljavaadet kasutada liitiumakusid mereväe huvides kinnitab nende tootmise intensiivistumine Euroopa tootjate poolt.

2018. aasta Pariisi näitusel Euronaval 2018 teatasid Prantsuse laevaehituskontsern Naval Group ja Saksa kontsern TKMS oma allveelaevadele mõeldud liitium-ioonakude loomisest. Need kaks ettevõtet arendavad iseseisvalt liitium -allveelaevade patareisid koostöös Prantsusmaa suure tööstuslike liitiumpatareide ja -akude tootjaga SAFT.

Naval Groupi ettevõte kavatseb kasutada paljulubavates allveelaevades liitiumakusid LIBRT, samas kui TKMS töötab välja universaalset lahendust, mida saab integreerida projektide 212 ja 214 olemasolevatesse ja valmivatesse Saksa allveelaevadesse.

Pilt

Venemaal on olukord kaasaegsete liitiumakude tootmisel üsna ebamäärane.

RUSNANO tütarettevõte Liotech toodab liitium -raudfosfaattehnoloogia (LiFePO4) abil valmistatud akusid.Nendel akudel on teatud eelised, eriti kõrge kasutusohutus, ohutu kiire laadimise võimalus ja ohutu tühjenemine suure vooluga. Samal ajal jääb LiFePO4 mahutavus oluliselt (ligikaudu kaks korda) alla liitiumakudele, mis on valmistatud liitiumkoobalti või muude tehnoloogiate abil. Meedias oli mitu korda teavet ettevõtte pankroti kohta, kuid ettevõtte veebisait töötab praegu.

Pilt

2015. aastal teatas "Uurimiskeskus" Autonoomsed energiaallikad "koos PJSC" Autonoomsete jõuallikate tehasega "liitium-ioonakude täistsükli tootmise avamisest. Hetkel puudub aga teave tootmise ulatuse ja lokaliseerimise astme kohta.

Arendatakse nii LiFePO4 patareide kui ka muud tüüpi liitiumakude tehnoloogiaid ning nende rakendamine Venemaal, samuti võimalus kasutada neid tuumarelvata allveelaevade energiaallikana, väärivad spetsialiseeritud organisatsioonide põhjalikku uurimist.

Kaasaegsed Venemaa tuumaelektrijaamad

Töötava kodumaise VNEU ja ülitõhusatel liitiumakudel põhinevate lahenduste puudumine koos mitmeotstarbeliste tuumaallveelaevade ehitamise kõrgete kulude ja viivitustega võib sundida Vene mereväge naasma diislikütusel töötavate allveelaevade varustamise kontseptsiooni juurde. elektrilised tuumaelektrijaamad. Hetkel maailmas toimub "roheliste" mõjul tuumaenergiast eemaldumine. Seevastu Venemaa ei kavatse lähitulevikus "rahumeelsest aatomist" loobuda, areneb selles suunas aktiivselt ning on suure tõenäosusega tuumaenergeetika valdkonnas "esimene võrdsete seas".

Üks näide läbimurdetehnoloogiate esilekerkimisest Venemaa tuumateadlaste seas on näited väikese suurusega tuumaelektrijaama loomisest mehitamata allveesõidukile Poseidon ja piiramatu lennuulatusega tiibrakett Burevestnik.

Pilt

BPA "Poseidon" tuumajaama kohta puuduvad usaldusväärsed andmed. Eeldatavasti võib see olla reaktor vedela metalli jahutusvedelikuga võimsusega umbes 8-10 MW, mis põhineb A.P. Aleksandrova (NITI) projektist AMB-8 koos primaarringi vaikse magnetohüdrodünaamilise jahutuspumbaga.

Arvestades Poseidon BPA rakenduse eripära, võib selle tuumaelektrijaam olla piiratud kasutusiga, mis võib kesta mitu tuhat tundi, mis ei võimalda seda otseselt laenata paljutõotavate allveelaevade jaoks, kuid jätab selle tehnoloogiliste lahenduste allikaks.

Kiirguskaitse olemasolu BPA Poseidoni tuumaelektrijaamas on kaheldav. Ühelt poolt ei nõua meeskonna puudumine täieõiguslikku kiirguskaitset, vaid ainult nn. Tundlike seadmetega sektsioonide "varju" kaitse. Teisest küljest võib kiirguskaitse puudumine raskendada Poseidon UUV toimimist - paigaldamine / eemaldamine kandurilt, hooldus, kuigi selle reaktor on vaikimisi välja lülitatud.

Nii NSV Liidus kui ka Venemaal töötati vedela metalliga jahutusvedelikuga reaktoreid väga aktiivselt välja kuni seeriaviisilise kasutamiseni projekti 705 Lira allveelaevadel, millel on nii silmapaistvad tehnilised omadused kui ka sama ulatuslik lahendamatute probleemide komplekt. On üsna tõenäoline, et Poseidoni tuumaelektrijaama "vedel metall" (eeldatavasti) NPU on efektiivne ainult lahendatava probleemi raames ja seda ei saa kohandada pikaajaliseks tõrgeteta tööks.

Pilt

Kui vedela metalljahutusvedelikuga ja pika iseseisva tõrgeteta töötsükliga tuumaelektrijaama pole võimalik rakendada, siis on võimalus luua väikese võimsusega tuumaelektrijaam, mis põhineb samas NIKIETis välja töötatud reaktoritel. Dollezhali muna oli varem kavandatud, võib kaaluda.

JSC "NIKIET" asedirektori - ülddisainer tsiviilehitiste peadirektori asetäitja artiklist A.O. Pimenova:

Arktika väljade energiavajaduste rahuldamiseks pakub NIKIET mitmeid arendusi: alates teisaldatavast väikesest jaamast Vityaz, kus on vesijahutusega reaktor, mille elektrivõimsus on kuni 1 MW, ja toiteplokiga, millel on ühtne reaktoripaigaldise riiul. ühe tarbija kohalik toiteallikas, mida tarnitakse tehases toodetud energiakapsli kujul koos kompaktselt paiknevate reaktorite ja turbiinigeneraatoritega, kuni 45 MW elektrijaamade anuma tüüpi keeduaparaatide rida MW ja 300 MW ühe plokiga.

Eelkõige peaksid Vityaz, Shelf ja ATGOR väikese võimsusega tuumaelektrijaamad (ASMM) olema minimaalsete mõõtmetega ja kõrge autonoomiaga. Need on projekteeritud kapseldatud konstruktsiooniga, mis suurendab tuumaelektrijaamade ohutust. Modulaarne transporditav integreeritud elektrijaam "Vityaz", mis põhineb survestatud vesijahutusega vesireaktoril, elektrivõimsusega 1 MW ja soojusvõimsusega 6 MW, kaaluga kuni 60 tonni. Põhikampaania on 40 000 tundi, uuesti laadimise sagedus on kuus aastat, õhkjahutus, mehaanilise õhuringlusega.

Pilt

Võimsusvahemikus 1 kuni 10 MW pakutakse välja projekt Shelf ASMM ja paljulubav projekt ATGOR, mis põhineb väikese võimsusega gaasijahutusega avatud tsükliga reaktoril. Auto poolhaagisel olev mobiilseade "ATGOR" on võimeline tootma 3,5 MW soojusvõimsust ja 0,4-1,2 MW elektrienergiat. Kasutusaeg on 60 aastat, tuumkütus laaditakse uuesti iga kümne aasta tagant.

Pilt

ASMM-riiul on NIKIET-i peamine arendus, seda saab tarnida kasutusvalmis energiakapsli kujul ja see on ette nähtud nafta- ja gaasiväljadel töötavate tehniliste seadmete, sealhulgas kaugemal asuvatest seadmetest, toiteallikaks. rannikul ja aastaringne töötsükkel 25–30 aastat. ASMM-i riiul sisaldab kaheahelalist tuumareaktorit koos vesijahutusega integreeritud reaktoriga, mille soojusvõimsus on 28 MW, turbiinigeneraatorit, mis toodab 6 MW elektrit, ning süsteemi automatiseeritud ja kaugjuhtimiseks, rajatise jälgimiseks ja kaitsmiseks. tehnilised vahendid.

Tuumaallveelaeva Shelf kasutusiga on 60 aastat, tuumatsükkel on 40 000 tundi ja tankimissagedus on kuus aastat. Transporditava mooduli kaal on 375 tonni. Reaktor on kaitstud turvakorpusega, mis annab jahutusvedeliku kadumisega juhtunud õnnetuste korral 72 tundi edasiste toimingute tegemiseks. Turbiinigeneraator on remondiks saadaval. Kõik riiuli tuumaelektrijaama elemendid on kaetud väliste tegurite mõju eest kaitsva kestaga.

Pilt

Seega võib eeldada, et Venemaa aatomiteadlaste areng võimaldab luua kompaktse autonoomse tuumaelektrijaama, mille elektrivõimsus on 1–6 MW ja mille kasutusiga on kuni kümme (ja võib-olla rohkem) aastat laadimiste vahel reaktori südamikust. Kui vedela metalli jahutusvedelikuga reaktorite baasil saab luua kompaktse tuumajaama, võivad selle omadused olla veelgi muljetavaldavamad. Reaktori paigutamine isoleeritud kapslisse maksimeerib selle eraldatuse allveelaeva korpusest ja hoiab ära müra olulise suurenemise võrreldes allveelaeva / diisel-elektrilise allveelaevaga.

Mitteallveelaevad või diisel-elektrilised allveelaevad koos abituumajaamaga?

Kõigepealt tuleb öelda, et väited „me ei vaja tuumaallveelaevu, tavalistest diisel -elektrilistest allveelaevadest piisab” ei kannata kriitikat ja viitavad rahulolu katsele - „kuna meil on ebaõnnestumine, siis pole meil seda vaja. " Klassikaliste diisel-elektriliste allveelaevade aeg hakkab läbi saama, nende ekspordipotentsiaal väheneb kiiresti mitte allveelaevade "moe" tõttu, vaid seetõttu, et vajadus sagedase pinnakatte järele patareide laadimiseks on allveelaevale saatuslik.Võttes arvesse mehitamata õhusõidukite (UAV) arvu kiiret kasvu, mida arendatakse ka mereväe huvides ja mis kerkisid pinnale periskoobi sügavusele ja laadisid diisel-elektrilisi allveelaevade akusid, suure tõenäosusega see avastatakse radari või UAV -i termokaamera abil ja hävitati.

Kas Vene mereväel on vaja diisel-elektrilisi allveelaevu koos tuumaelektrijaamaga või on parem keskenduda VNEU ja kaasaegsete patareiväliste allveelaevade patareide väljatöötamisele? Sellele küsimusele vastamine nõuab vastuste saamist mitmele muule küsimusele:

1. Kui edukaks ja kulukaks (odavaks) osutub projekti "Husky" tuumaallveelaev ja kui palju maksab diisel-elektriline allveelaev koos abituumajaamaga?

2. Kas Vene Föderatsiooni tööstus suudab luua mõistliku aja ja vastuvõetava hinnaga VNEU või toota kaasaegseid patareisid, mille kasutamine kodumaistel tuumarelvavälistel allveelaevadel võimaldab neil konkureerida maailma parimate analoogidega?

Vastavalt lõikele 1. Kui mingil põhjusel osutuvad Husky projekti tuumaallveelaevad teedeks ja nende ehitamine võtab kaua aega ning diisel-elektrilised allveelaevad koos abituumajaamaga on oluliselt odavamad, kuigi rohkem tagasihoidlikud omadused ja lihtsam ehitada, siis võib sellist projekti kaaluda ja ellu viia, et anda mereväele piisav arv allveelaevu

Projekti 885 / 885M MCSAP maksumus on 30–47 miljardit rubla. (1–1,5 miljardit dollarit) on SSBN -projekti 955 / 955A maksumus umbes 23 miljardit rubla. (0,7 miljardit dollarit). Projekti 636 diisel-elektriliste allveelaevade ekspordiväärtus on vastavalt 300 miljonit dollarit, nende maksumus Vene mereväele peaks olema umbes 150–200 miljonit dollarit. Isegi kui nende maksumus kahekordistub, kui see on varustatud tuumaelektrijaamaga, siis sellisel juhul on tuumaelektrijaamadega diisel-elektriliste allveelaevade maksumus kolm kuni neli korda väiksem kui projekti 885 / 885M SSN-ide maksumus. See ei tähenda sugugi, et tuumaelektrijaamadega diisel-elektriliste allveelaevade kasuks on vaja loobuda „päris” tuumajõul töötavatest laevadest, kuid asjaolu, et nende olemasolu laevastikus võib olla üsna tasuv, kinnitab seda.

Punkt 2. VNEU ja suurema võimsusega akude probleem tuleb ühel või teisel viisil lahendada, vähemalt laevaehitustööstusele eksporditellimuste esitamiseks. Kui VNEU ja suurema võimsusega patareide loomise aeg lükkub edasi ning nende saadud omadused ja maksumus ei vasta Vene mereväe nõuetele, võib nõuda diisel-elektrilist allveelaevaprojekti koos tuumaelektrijaamaga, vastasel juhul võidakse selle teostatavus kahtluse alla seada

Kas olemasolevatesse projektidesse 636 või 677 on võimalik lisada tuumaelektrijaamaga sektsioon? Projekt 636 on liiga vana, et rakendada selliseid radikaalseid uuendusi nagu tuumaelektrijaam. Võimalust lisada projekti 677 allveelaevale täiendav tuumaelektrijaam saab hinnata ainult selle allveelaeva arendajad koos tuumajaama arendajatega. Projekti 677 saatus on mõnede teadete kohaselt juba segaduses, just elektrijaama probleemide tõttu. Sellisel juhul võib abi tuumaelektrijaama paigaldamise uuring 677 projekti nii taaselustada kui ka lõpuks maha matta.

Veel vähem teavet on saadaval viienda põlvkonna "Kalina" Venemaa tuumaallveelaeva projekti kohta. Katkendlik teave sisaldab teavet mitme versiooni väljatöötamise kohta, nii VNEU kui ka suurema mahutavusega akudega. Kas see teave on usaldusväärne või on see hea soov, võib vaid oletada, seega pole mõtet spekuleerida võimaluse üle kasutada Kalina projekti allveelaeval abituumaelektrijaama.

Seega, Vajaduse arendada Vene mereväele diisel-elektriline allveelaev koos täiendava tuumaelektrijaamaga võib seostada järgmiste peamiste tegurite suhtega: Husky projekti paljutõotavate tuumaallveelaevade ehitamise maksumus ja aeg ning kulud ja aeg tuumaallveelaeva loomine suure võimsusega tuumaelektrijaama või suurema võimsusega akudega.

Teisest küljest võivad edusammud väikeste tuumaelektrijaamade loomisel kaasa tuua asjaolu, et need arenevad sõltumata VNEU või suurema võimsusega akude loomisel saavutatud edust ning neid hakatakse rakendama ja nõudma. paljutõotava allveelaeva üks projekt.

Populaarne teemade kaupa