Сокрушая льды Арктики

Одна из тем, находящихся в последнее время в повестке дня как западных стран, так и России – освоение Арктики. Но какие бы амбициозные цели не ставили перед собой претенденты на несметные арктические богатства, скрытые под многометровой толщей льда, их практическое достижение невозможно без обеспечения судоходства по северным морям.

Россия потому и считается мощной арктической державой, что обладает единственным атомным ледокольным флотом в мире. Северный морской путь превратился благодаря атомным ледоколам в постоянно действующую водную магистраль. Атомные ледоколы находятся на трассах Севморпути, длительное время не нуждаясь в заправке, обеспечивая тем самым автономность выполнения задачи, что особенно важно в сложных условиях ледяного Севера.

Как известно, атомный ледокольный флот развивался почти параллельно с отечественной атомной энергетикой. Инициатором создания ядерных установок для гражданского флота, в первую очередь, для ледоколов был Анатолий Петрович Александров. А реакторную установку для первого ледокола, как, впрочем, и для всех последующих, разработали и изготовили совместными силами горьковский завод №92 и его ОКБ.

О том, как это было, мы попросили вспомнить в недавнем прошлом главного конструктора реакторных установок водо-водяных энергетических реакторов, ныне – советника директора ОАО «ОКБМ Африкантов»,  Заслуженного конструктора Российской Федерации Ю.К. Панова.

- Юрий Кириллович, как все же случилось, что именно ОКБМ стало предприятием, создавшим первую реакторную установку для ледокольного флота?

- За год до решения Правительства о строительстве первого ледокола было принято постановление о строительстве первой советской подводной атомной лодки (подписано И.В. Сталиным в сентябре 1952 года. – Ред.). Инициировали это решение И.В. Курчатов и А.П. Александров..

Разработчиком технического проекта реакторной установки подводной лодки было специально созданный для этого московский НИИ-8 (ныне – НИКИЭТ им. Н.А. Доллежаля), а изготовителем установки по созданному в Москве техпроекту назначили наш горьковский завод №92 (ныне — Машзавод. Ред.), в состав которого входило Особое конструкторское бюро. Этому ОКБ и было поручено вести производство реакторной установки на заводе №92.

Специалисты ОКБ – а именно из него впоследствии и было образовано нынешнее предприятие ОКБМ Африкантов – усмотрели в представленном им техпроекте такие решения, реализация которых сделала бы будущую подлодку фактически недееспособной. В итоге рабочий проект, по которому проводилось изготовление, стал практически новым проектом ядерной установки для первой советской подводной лодки, имевшим мало общего с первоначальным вариантом.

И когда через год (20 ноября 1953 года – Ред.) Совет министров СССР принял постановление о строительстве атомного ледокола «Ленин» — первого в мире судна гражданского назначения с ядерной силовой установкой – Игорь Иванович Африкантов, бывший в то время главным конструктором ОКБ завода, добился, чтобы все проектирование реакторной установки и входящего в нее оборудования выполнялись силами ОКБ завода. Изготовление оборудования РУ (реакторной установки) проводилось, в основном, нашим заводом, а монтаж и испытание РУ – силами Адмиралтейского завода в г. Ленинграде при постоянном участии и контроле сотрудников ОКБ. Специалистами ОКБ в течение всего срока службы РУ проводился авторский надзор за работой установки..

Первый советский атомный ледокол «Ленин» проектировался и строился для обслуживания Северного морского пути. Мощная энергоустановка и высокая автономность позволяли значительно увеличить срок северной навигации. Имея практически неограниченный район плавания, ледокол мог побывать за один рейс в самых отдалённых районах  Арктики.

Длина атомного ледокола составила 134 метра, ширина — 27,6 метра, водоизмещение — 16 тысяч тонн, скорость хода — 18 узлов на чистой воде и 2 узла (около 4 км/ч)  во льдах толщиной более двух метров. Корпус ледокола изготовлен из специальной высокопрочной стали, разработанной в институте «Прометей».

5 декабря 1957 года  был осуществлён спуск ледокола на воду, в сентябре 1959 года начались ходовые испытания в Финском заливе, а 3 декабря того же года состоялось успешное завершение испытаний, и на ледоколе «Ленин» был поднят государственный флаг СССР. Эта дата считается днем рождения советского атомного ледокольного флота.

Как и полагалось, ядерная установка успешно проработала шесть лет, показав высокую эффективность своего применения, после чего поступил заказ на изготовление точно такого же комплекта оборудования, чтобы а/л «Ленин» мог находиться в строю еще долгие годы. Но в это же время  было издано постановление Правительства о создании более мощного атомного ледокола «Арктика», реакторную установку для которого также разрабатывали в ОКБМ.

Когда проработали вариант новой, более мощной установки, поняли, что на ледоколе «Ленин» демонтировать действующую трехреакторную установку и установить новую — двухреакторную было проще и удобнее, чем заменять ее на аналог.

Срок модернизации а/л «Ленина» был очень сжатым, поскольку физпуск должен был во что бы то ни стало состояться в день 100-летия вождя мировой революции, 22 апреля 1970 года. ЦК КПСС и Совет министров СССР выпустили специальное постановление, устанавливающее задачи для нескольких десятков предприятий, принимавших участие в этой работе. И 22 апреля физпуск ледокола был осуществлен, а уже в начале мая 1970 года ледокол ушел в годичное турне по Северу с совершенно новой установкой, которая, по сути, нигде до этого не опробовалась.

- В чем особенности этой установки по сравнению с первой реакторной установкой? Было в ней что-то принципиально новое?

- Все в ней было принципиально новое. Первая реакторная установка на ледоколе «Ленин» вся была опутана трубами: реактор располагался отдельно, парогенератор отдельно, насосы отдельно, и к каждому оборудованию тянулся трубопровод большого диаметра, рассчитанный на высокое давление. Насосы были горизонтальными, что не очень удобно как в обслуживании, так и в работе. В новой установке в парогенераторах вместо нержавейки применили более стойкий к хлорной коррозии титан, который не растрескивается под напряжением; сама конструкция РУ представляла собой реактор, соединенный с оборудованием мощными, равнопрочными с корпусными конструкциями,  короткими патрубками. Это почти в полтора раза уменьшило объем и массу установки, поэтому на ледоколе «Ленин» она разместилась совершенно спокойно, да еще осталось место «для танцев». Сам реактор тоже был принципиально другим, с эллиптическим днищем и более защищенным от коррозии за счет наплавки на внутреннюю поверхность корпуса нержавеющей стали. При создании этой установки пришлось разработать немало новых технологий, к примеру, позволяющих надежно соединять титан и нержавеющую сталь.  В результате  была создана надежная, компактная реакторная установка, которая успешно функционирует многие десятилетия.

Ледокол «Ленин» проработал 30 лет, на пять лет больше проектного срока эксплуатации. В 1989 году он был выведен из состава флота, и то только потому, что обветшал корпус судна. Что касается реакторной установки, безотказно проработавшей к тому времени почти два десятилетия, на момент вывода ледокола из эксплуатации она оставалась абсолютно пригодной к дальнейшему использованию.

(Ледокол «Ленин»  прошел 654,4 тысячи морских миль, из них 563,6 тысячи — 30 земных экваторов — во льдах, то есть в среднем за один год ледокол прокладывал по северным морям маршрут протяженностью в одно кругосветное путешествие. За время службы ледокол провел через льды Арктики 3741 транспортное судно. – Ред.).

После апробации первого атомного ледокола стало совершенно ясно, что без атомных ледоколов невозможно обеспечить надежное функционирование важнейшей транспортной магистрали -  Северного морского пути. И с ледоколом-то удалось освоить только западную часть пути, а на восток, где в определенные годы была более тяжелая ледовая обстановка, даже «Ленин» пройти не мог. Поэтому в июле 1971 года на Балтийском заводе в Санкт-Петербурге заложили ледокол «Арктика» мощностью 75 тыс. л.с. (у ледокола «Ленин» — 44 тыс. л.с.. – Ред.). 26 декабря 1972 года был произведен спуск на воду, а в мае 1975 г. а/л «Арктика» вошел в состав действующего атомного ледокольного флота. Строили его четыре года.

Настоящим «звездным часом» для а/л «Арктика» стало покорение Северного полюса. Несмотря на то, что лозунг «К полюсу — напролом!» был выдвинут еще в начале ХХ века адмиралом С.О. Макаровым, до этого момента ни один ледокол не решался на такую экспедицию. В экспериментальной экспедиции принимало участие более 200 человек. 17 августа 1977 года в четыре часа утра по московскому времени атомный ледокол, преодолев мощный ледяной покров Центрального полярного бассейна, впервые в мире достиг в активном плавании географической точки Северного полюса. Над Северным полюсом был поднят флаг Советского Союза. Моряки и ученые совершили «кругосветное путешествие»: вокруг десятиметровой стальной мачты, к которой крепилось полотнище, протоптали круг радиусом метров в двадцать и, следуя друг за другом по этому кругу, пересекали все земные меридианы.

Перед уходом с полюса моряки спустили в воды Северного Ледовитого океана памятную металлическую плиту с изображением Государственного герба СССР, капсулу с проектом конституции СССР и текстом гимна, а также сувенирный штемпель похода. В истории отечественного мореплавания найдется немного примеров, когда по итогам одного рейса весь экипаж, а это около двухсот человек, был награжден орденами и медалями. Орденом был награжден и сам атомный ледокол.

К 1999 году атомный ледокол «Арктика» за 25 лет своей работы прошел во льдах почти миллион миль, покорил полюс, провел за собой около трех тысяч судов с грузами. Но достойную историю ледокола продолжил новый рекорд. Не заходя в порт,  а/л «Арктика» ровно 365 суток, с 4 мая 1999 года по 4 мая 2000 года, работал в морях Северного Ледовитого Океана, занимаясь проводкой судов на трассах Севморпути (проведено 110 судов), и добавил к своему богатому послужному списку 50 тысяч пройденных миль, из них 32 тысячи во льдах без единой поломки узлов и механизмов ледокола. На момент возвращения из рейса наработка основного оборудования и обслуживающих систем атомного ледокола «Арктика» составила 146 тысяч часов. Именно эти результаты позволили ученым и эксплуатационщикам поставить вопрос о продлении ресурса работы атомной установки «Арктики» до 175 тысяч часов, а остальных атомных ледоколов — до 150 тысяч.

В августе 2003 года после комплекса работ по продлению ресурса атомный ледокол «Арктика» вновь вышел на трассы Северного морского пути и успешно работал в течение девяти лет.  31 июля 2012 года ледокол был исключен из Регистровой книги судов и начал подготовку к утилизации, наработав более 177 тыс. часов при сроке службы 34 года.

Следом за спуском а/л «Арктика» в 1972 году  с разбежкой в три-четыре года со стапелей Балтийского завода сходили атомные ледоколы «Сибирь», «Россия, «Советский Союз», «Ямал». Последний в этом ряду – ледокол «50 лет Победы» достраивался 17 лет и был принят в эксплуатацию только в марте 2007 года.

Все названные ледоколы относятся к классу «Арктика». Парогенерирующий блок – «сердце» ядерной установки -  на этих судах практически не отличался от поставленного в свое время на «Арктике». Но от ледокола к ледоколу в связи с ужесточением норм  ядерной безопасности появлялись новые системы безопасности, такие как: расхолаживания, ввода жидкого поглотителя и т. д. Больше всего новых систем вводилось, когда начались работы по продлению ресурса действующих установок в соответствии с новыми требованиями безопасности. Однако, «сердце» установки осталось без изменения, настолько эффективен был созданный полвека назад проект.

Более того, эту же установку использовали и на плавучей атомной теплоэлектростанции «Академик Ломоносов» — головном проекте серии мобильных транспортабельных энергоблоков малой мощности (ПАТЭС). Основное отличие заключалось лишь в том, что активная зона на ПАТЭС для выполнения требований МАГАТЭ о нераспространении должна быть не выше 20% обогащения. Это вызвало некоторые изменения в конструкции (вместо канальной она стала кассетной), но существенных изменений установка не претерпела, за исключением внедрения более совершенных систем безопасности.

Для вывоза различных грузов из устьев северных рек появилась необходимость заходить в устья рек для того, чтобы брать на борт полезные ископаемые, перевозить их в доступные порты разгрузки. Для этого нужны были мелкосидящие ледоколы. Так были созданы атомные однореакторные ледоколы «Таймыр» и «Вайгач». Все оборудование и корпус этих ледоколов строили в Финляндии, а атомную установку монтировали на Балтийском заводе в Ленинграде. Реакторная установка использовалась та же, что и на предыдущих судах, с незначительными изменениями, направленными на снижение массо-габаритных характеристик. Вес удалось за счет того, что на установке было не два реактора, а один.  «Таймыр» был принят в эксплуатацию 30 июня 1989 года, а «Вайгач» – 25 июля 1990-го.

До настоящего времени на Северном морском пути работают четыре атомных ледокола: «50 лет Победы», «Вайгач», «Таймыр» и «Ямал». Пятый ледокол «Советский Союз» находится в эксплуатационном резерве. Срок службы «Таймыра» и «Вайгача», с учетом продленных ресурсных показателей, заканчивается в 2018 году, «Ямала» — в 2020-м.

Кстати, в последние годы мощнейший в мире атомный ледокол «50 лет Победы» активно использовался в качестве круизного судна, на котором туристов доставляли на Северный полюс. Это приносило хорошие деньги, но с 2015 года эра ледокольных круизов завершится, поскольку ледоколы становятся очень востребованными  для выполнения производственных задач по освоению Арктики.

- Юрий Кириллович, удивительно, что на сегодняшний день наша страна по-прежнему остается единственной в мире державой, имеющей атомные ледоколы. Неужели никто так и не пытался составить нам конкуренцию?

- А зачем им это было нужно? Как известно, с Арктикой граничит всего пять стран в мире: Дания, Норвегия, Канада, США и мы. При этом Советский Союз имел самую протяженную береговую линию, затрагивающую почти треть всей площади Арктики. Освоение таких огромных территорий было просто необходимостью для СССР.

У других стран береговая линия гораздо меньше. Канаду можно в полной мере считать арктической державой, так как 40% ее территории относится к Арктике, но для нее создание атомного флота оказалось слишком дорогостоящей задачей. Канадцы одно время решали вопросы освоения арктических территорий за счет того, что брали наши ледоколы в лизинг.

Сейчас, когда речь идет об освоении арктических нефтяных и газовых месторождений, наверняка займутся созданием собственных ледоколов американцы, а, возможно, и другие страны Но их еще надо сделать.

- Удивительно, что мы-то сумели сохранить свой атомный флот, несмотря на все происходившие в стране перемены.

- Когда началась перестройка, для того, чтобы выжить,  начали направо и налево раздавать свои секретные разработки. Ледоколы, по счастью, оказались никому не нужны, потому что к этому времени их эксплуатация оказалась глубоко убыточной. Объем перевозок в разы сократился. Ну что такое перевезти полтонны груза по Северному морскому пути? Конечно, затраты на такую перевозку не окупались и не могли окупиться. Тем более затратны даже ледоколы, стоящие на приколе. Их ведь надо поддерживать в рабочем порядке, и экипаж никуда не денешь. Вот никому в голову и не пришло продать иностранцам такую «невыгодную» разработку.

Могли бы, конечно, наши великие «реформаторы» пустить весь ледокольный флот под нож, как это случилось с подводными лодками, да, видно, руки не дошли. А потом вот обнаружили залежи полезных ископаемых в Арктике…

Надо сказать, что российский атомный флот во многом существует благодаря программе продления ресурса действующих установок. Когда реакторная установка для ледокола только разрабатывалась, срок эксплуатации для нее ограничивался двенадцатью тысячами часами. Это всего полтора года. Потом этот срок повысили до 25 тысяч часов, затем до 50 тысяч, до 100 тысяч, до 150 тысяч, а сейчас на ледоколах «Вайгач» и «Таймыр» продлен ресурс до 175 тысяч часов и срок службы ледокола до 32 лет. Никаких существенных ремонтов реакторных установок на ледоколах не проводилось. Как любил повторять наш первый главный конструктор Игорь Иванович Африкантов, «установки надо проектировать в расчете на дураков», чтобы никакая случайная ошибка не могла стать роковой. Наши установки оказались очень хорошими, что подтверждается вот уже шестой десяток лет.

В августе 2008 года атомный флот был передан на баланс Госкорпорации «Росатом». С тех пор работой всех ледоколов управляет  ФГУП «Атомфлот» в Мурманске. Два года назад наше правительство подписало постановление о строительстве головного универсального атомного ледокола. Универсальным он называется потому, что совмещает в себе возможности и глубосидящего, и мелкосидящего ледоколов, то есть, у него может быть осадка и 10,5 метра, и 8,5 метра за счет перекачки воды из моря в ледокол и с ледокола в море. Это уникальная конструкция, позволит ледоколу работать и на Севморпути, и в устьях сибирских рек. Ширина — 34 метра — позволяет проводить танкеры дедвейтом сто тысяч тонн. При этом экспериментальные проводки показывают, что ледокол примерно вдвое быстрее будет преодолевать Северный морской путь, чем его предшественники.

В составе ядерной энергетической установки будет использоваться новый тип интегральной реакторной установки «РИТМ-200», разработанной в ОКБМ Африкантов. Тепловая мощность одного реактора — 175 МВт. Реакторная установка выполнена с интегральным парогенерирующим блоком, что позволило конструкторам добиться меньших размеров и массы РУ. Длина установки – 6 метров, ширина тоже 6 метров, вес реакторной установки в защитной оболочке – до 1000 тонн. Расчетное время работы реактора на одной загрузке топлива (с обогащением по урану-235 до 20%) – до 10-12 лет. «Ритм-200» является на сегодня самым современным, высокотехнологичным и безопасным ядерным реактором с минимальными массо-габаритными характеристиками. Уже планируется создать на базе проекта такие же установки и для плавучих АЭС.

В декабре 2017 года Атомфлот планирует получить первый в новейшей истории универсальный атомный ледокол мощностью 60 МВт. Второй и третий ледоколы должны ввести в эксплуатацию к 2020 году. Эти сроки продиктованы жесткой необходимостью, т. к. после 2020 года в составе действующего атомного ледокольного флота может остаться только а/л «50 лет Победы».

Ледоколы нового поколения, оснащенные современными элементами антитеррористической защиты и навигации, будут мощнее и быстрее своих предшественников. Они могут участвовать и в проводке судов по Северному морскому пути, и в освоении месторождений различных полезных ископаемых на шельфе и на материке, и в обеспечении всеми необходимыми товарами жителей Севера, и в рыболовстве. Учитывая, что грузопоток по Северному морскому пути с каждым годом только увеличивается, потребность в атомных ледоколах в российской Арктике будет только  возрастать.

Кстати, ожидается, что к началу 20-х годов эксплуатация Севморпути выйдет на коммерческую основу и тогда Россия может получить большие дивиденды. Но только в том случае, если у нас будет атомный ледокольный флот.

Между тем, в рамках госзаказа на 2014-2016 год планируется разработка проекта ледокола следующего поколения, он носит название «Лидер». Это будет крупнейший российский ледокол, с мощностью 110 МВт. Главная цель будущего судна – осуществление круглогодичной навигации на Северном морском пути, в любых погодных условиях. Сейчас мы ограничены сроком 5-6 месяцев. Это связано и с работой самих ледоколов, и с теми судами, прохождение которых они обеспечивают. Мощность «Лидера» беспрецедентна, она в два раза больше, чем мощность любого имеющегося на сегодняшний день атомного ледокола. Военные и пассажирские корабли с мощностью 110 МВт существуют, но ледоколы – нет. Еще одно преимущество будущего корабля – его размеры. Ширина наших современных ледоколов – 30 метров, с учетом подлома льда они делают каналы 33-34 метра. А ширина многих грузовых судов, которые нужно проводить по Севморпути, достигает 45-50 метров. Поэтому нужно строить уже более крупные судна, каким и будет «Лидер».

- Каковы перспективы развития реакторных установок для ледоколов? Возможно ли создание автономных установок, в 5-10 раз меньше по своим габаритам, чем РИТМ-200?

- Нет, реакторных установок «для особняков» не будет! То, что наша установка при более высокой мощности в полтора раза уменьшила размеры по сравнению с предшественницей – это уже громадное достижение. Поэтому мы уверены, что у наших установок очень хорошие перспективы и большое будущее.

- Что ж, мы можем сказать, что в российском атомном флоте все спокойно и все хорошо…

- Все спокойно. Но пока не все хорошо. Когда ледокольный флот перешел в корпорацию «Росатом», было очень многое сделано, чтобы привести ситуацию на флоте в порядок: в частности, расплатиться с экипажами по долгам по зарплате. Это воодушевило плавсостав, родило надежду на развитие базы для обслуживания ледоколов. Но база развивается, ее мощностей не хватает, нужны соответствующие достройки. Суда автономного технического обслуживания все очень старые, давно превысившие нормативные сроки эксплуатации. Сейчас заказали строительство несколько новых, но пройдет года три, пока они появятся. Учитывая появление новых судов, необходимо расширять пирс. Надо куда-то девать ледоколы, которые сегодня находятся в отстое. Словом, проблем много. Все они находятся в ведении Атомфлота, и надо признать, что сейчас работы в этом направлении ведутся достаточно активно. В общем, есть повод для оптимизма.

Галина Юрьева