Авария на японской атомной электростанции «Фукусима-1»вновь заставила говорить о проблемах безопасности при эксплуатации АЭС во всем мире. Кажется закономерным, что пока нет реальной альтернативы ядерной энергетике, никакие техногенные коллизии не остановят ее развитие.
Передвижная АЭС
Почти полвека назад родилась первая в мире передвижная крупноблочная атомная электростанция ТЭС-3 малой мощности, которую по праву можно считать шедевром машиностроения. В 1957г. КБ Кировского завода в Санкт-Петербурге (ныне – ОАО «Спецмаш») получило заказ от Министерства среднего машиностроения (так по соображения секретности именовалось тогда Министерство атомной промышленности) на создание шасси и других систем опытной передвижной АЭС, предназначенной для снабжения электроэнергией отдаленных районов, расположенных далеко от систем электропитания (Дальнего Востока, Севера и Сибири). Разумеется, можно и в этих районах создавать энергетические установки, работающие как на жидком, так и на твердом топливах, но доставка этих энергоносителей представляет собой серьезную проблему.
Передвижная электростанция получила обозначение ТЭС-3 (транспортабельная атомная электростанция), а в КБ она именовалась «Объект 27». Поскольку установленные сроки разработки были чрезвычайно сжаты, требовалось найти технические решения, уже освоенные на практике. Предполагалось, что электростанция будет передвигаться и по бездорожью, и по дорогам с обычным покрытием.
Главный конструктор КБ Ж.Я. Котин применил в качестве базы танк Т-10, чрезвычайно надежный и широко применяемый в войсках, но его ходовая часть подверглась существенным изменениям в связи со спецификой нового объекта. Учитывая, что масса ТЭС-3 теперь значительно превышала массу базовой машины (напомню, что Т-10, созданный под руководством заместителя главного конструктора, лауреата государственных премий А.С. Ермолаева, имел боевую массу 51,5 т), была разработана специальная уширенная гусеничная лента, а ходовая часть включала увеличенное число пар опорных катков (десять против семи). Прямоугольный кузов напоминал чем-то громоздкий железнодорожный вагон. Ведущим конструктором машины Ж.Я. Котин назначил П.С. Торопатина – опытного создателя тяжелых танков.
Сложной инженерной задачей стало конструирование и отработка рамы под тяжелые и громоздкие узлы. Эту работу доверили Б.П.Богданову, а изготовление поручили Ижорскому заводу. Удалось создать легкую и прочную раму в форме моста. Впоследствии Борис Петрович вспоминал: «Я еще молодой специалист, после окончания Политеха был прикреплен к группе, проектирующей корпус электростанции. Работали напряженно. Зачастую к нам заходил главный конструктор, показывал, советовал. Было непросто разместить это оборудование, но и очень хотелось выполнить эту задачу. Кстати, итогом моей работы стала первая награда – бронзовая медаль ВДНХ».
Моторно-силовая установка была спроектирована старейшинами КБ – Глебом Никоновым и Федором Маришкиным. Они применили тогда самый мощный дизель В12-6. Плодотворно трудился молодой специалист А. Страхаль. Он разрабатывал утолщенные защитные экраны. Установка изготавливались при участии большого числа проектно-конструкторских и научных организаций. Работы велись под руководством и при активном участии талантливого инженера, заслуженного кировца Н.М. Синева.
Об этом человеке можно сказать, что он был творцом атомного века. Доктор технических наук, профессор и ученый связал свою жизнь с Кировским заводом. После окончания в 1932 г. МВТУ им. Н.Э. Баумана в течение 30 лет он работал на Кировском заводе, прошел путь от инженера-конструктора до главного конструктора. Еще в предвоенные годы в специальном конструкторском бюро завода, которое он возглавлял, приступили к созданию первых в стране воздушно-реактивных двигателей для авиации. В годы Великой Отечественной войны Николай Михайлович трудился заместителем Ж. Я. Котина, разрабатывал тяжелые танки KB и ИС. В августе 1943 г. он выполнил ответственное поручение танкостроителей танкограда – по приказу Ставки доставил в Москву для показа Верховному Главнокомандующему созданные ими образцы бронетанковой техники.
В 1947 г. Н.М. Синев вновь активно включился в работу по созданию новой техники в Ленинграде. Николай Михайлович – один из крупных талантливых конструкторов оригинального отечественного оборудования для ядерной энергетики, автор изобретений, нашедших широкое применение на практике. Многие его разработки по технико-экономическим показателям превосходят зарубежные аналоги. В 1953–1961 гг. под руководством Н.М. Синева были созданы главные турбозубчатые агрегаты и герметичные циркуляционные насосы для первого контура атомных судовых установок. Особая его заслуга в разработке комплексной турбинной установки атомохода «Ленин» и первой передвижной атомной электро-станцииТЭС-3 в качестве главного конструктора.
Передвижной комплекс ТЭС-3 монтировался на четырех гусеничных шасси с использованием, как уже говорилось, узлов тяжелого танка Т-10. На первой машине был установлен ядерный реактор с обслуживающими работу системами, на второй – парогенераторы, компенсатор объема и циркуляционные насосы для подпитки первого контура, на третьей – турбогенератор, на четвертой – центральный пульт управления АЭС. Особенность ТЭС-3 заключалась и в том, что для ее эксплуатации не было необходимости строить специальные здания и другую инфраструктуру.
Энергетическая часть была создана в Физико-техническом институте им. А.И. Лейкунского (г. Обнинск, ныне — ФГУП «ГНЦ РФ — ФЭИ»). В начале 1960-х гг. были изготовлены две таких АЭС. Сам реактор представлял из себя цилиндр высотой 600 и диаметром 650 мм, в котором размещалось 74 тепловыделяющих сборки с высокообогащенным ураном.
Для защиты от облучения вокруг двух первых машин ТЭС-3 на месте эксплуатации должна была сооружаться земляная защита. Реакторная машина оснащалась транспортируемой биологической защитой, позволяющей производить монтажные и демонтажные работы уже через несколько часов после остановки реактора, а также перевозить реактор с частично или полностью выгоревшей активной зоной. При транспортировке охлаждение реактора осуществлялось с помощью воздушного радиатора, обеспечивающего съем до 0,3% номинальной мощности установки.
В 1961 г. в Физико-энергетический институт им. А.И. Лейкунского ввели в эксплуатацию ТЭС-3 с водо-водяным корпусным реактором. Эта установка успешно отработала весь цикл, исчерпав проектный ресурс. В1965 г. ТЭС-3 остановили и вывели из эксплуатации. В последующем она должна была послужить основой для разработки электростанций подобного типа.
После опытной эксплуатации в Обнинске две самые «опасные» машины законсервировали, однако через несколько лет потребовалась отправить их для экспериментальных исследований на Камчатку (к термальным паровым гейзерам). С этой целью в Обнинск командировали инженера-испытателя КБЛКЗ Л. Захарова и заместителя начальника отдела испытаний С.И. Лукашева с механиками-водителями. На Камчатку был направлен инженер Ванин.
Следует особо подчеркнуть, что этой передвижной АЭС были не страшны самые сильные землетрясения: танковая подвеска и не такое выдерживает при выстреле.
ВТС «Ладога»
Высокозащищенное транспортное средство (ВТС) «Ладога» родилось почти через 20 лет после создания передвижной АЭС. Среди гусеничных энергонасыщенных машин, созданных специально для работы в чрезвычайных ситуациях, оно занимает особое место.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Задание на разработку высокозащищенного транспортного средства в КБ-3 Кировского завода получили в конце 1970-х гг. Требования к новой машине были крайне жесткие и трудновыполнимые. ВТС должно было обладать хорошей подвижностью, высокой защищенностью и способностью длительное время работать в автономном режиме. Важнейшим требованием являлось наличие надежной защиты экипажа от радиационного, химического и бактериологического воздействий, при этом для людей должен был быть обеспечен максимальный комфорт. Разумеется, учитывая предполагаемые сложные условия эксплуатации изделия, повышенное внимание уделялось средствам связи. Кроме того, ВТС следовало подготовить в сжатые сроки, при этом по возможности унифицировав его с другими машинами завода.
Без преувеличения можно сказать, что благодаря накопленному опыту, мощным производственной и испытательной базам ленинградским конструкторам удалось создать уникальную гусеничную машину, не имеющую мировых аналогов.
Работы по «Ладоге» возглавил В.И. Миронов, талантливый инженер и прекрасный организатор. За 45 лет своей трудовой деятельности он прошел путь от инженера-конструктора – до заместителя генерального конструктора, начальника специального бюро. В 1959 г., сразу после окончания Ленинрадского Политехнического института (по специальности гусеничные машины), он до ухода на заслуженный отдых активно участвовал практически во всех работах КБ Кировского завода. Неоднократно был награжден, а за особые заслуги в создании специальных машин трижды удостоен звания Лауреата Государственной премии.
В конструкторском бюро было сформировано специальное конструкторское подразделение – КБ-А. С 1982 г. оно приступило к выполнению поставленной задачи. Активное участие в создании новой машины принимали начальник лаборатории Н.И. Буренков, главные конструкторы проекта A.M. Константинов и А.В. Васин, ведущие специалисты В.И. Русанов, Д.Д. Блохин, Э.К. Фененко, В.А. Тимофеев, А.В. Алдохин, В.А. Галкин, Г.Б. Жук и другие.
Компоновочные работы, один из сложнейших этапов конструирования, выполнил А.Г. Янсон.
В ходе проектирования оригинальных систем и узлов, обеспечивающих высокую компактность и надежность машины, проявился конструкторский талант потомственного конструктора КБ O.K. Ильина (кстати, его отец, К.Н. Ильин, участвовал еще в разработке первых тяжелых танков и артсистем под руководством Н.Л. Духова). Можно с уверенностью сказать, что вклад Олега Константиновича в создание этой революционной машины необычайно высок.
Базой для ВТС «Ладога» послужило отработанное и хорошо зарекомендовавшее себя в войсках шасси основного танка Т-80. На нем установили корпус оригинальной конструкции с салоном, в котором разместили комфортабельные кресла, индивидуальное освещение, системы кондиционирования и жизнеобеспечения, средства связи, приборы наблюдения и измерения различных параметров внешней среды. Это позволило обеспечить нормальные условия работы в полностью герметизированном объеме салона. Аналог подобной системы жизнеобеспечения можно найти, пожалуй, только в космонавтике.
В качестве силовой установки выбрали газотурбинный двигатель ГТД-1250 мощностью 1250 л.с., разработанный в НПО им. В. Я. Климова. Предусмотрена система сдува пыли сжатым воздухом с направляющих лопаток соплового аппарата турбины, что позволяет быстро и эффективно производить дезактивацию. Сзади над левой надгусеничной полкой расположен газотурбинный энергоагрегат мощностью 18 кВт, обеспечивающий электроэнергией все системы «Ладоги» на стоянках.
Предусмотрена возможность обеспечить экипаж воздухом не через фильтровентиляционную установку, а из баллона, закрепленного на задней стенке корпуса. На внутренней поверхности корпуса крепятся элементы подбоя – противонейтронной защиты. Помимо перископов и приборов ночного видения, на «Ладоге» имеются две видеокамеры.
В начале 1980-х гг. ВТС «Ладога» прошло сложные испытания в пустыне Кара-Кум, горах Копет-Даг и Тянь-Шаня и в районах Крайнего Севера. Однако полностью продемонстрировать свои возможности «Ладога» смогла в ходе работ по ликвидации последствий катастрофы на Чернобыльской атомной электростанции (ЧАЭС), произошедшей 26 апреля 1986 г. В результате разрушения четвертого энергоблока в окружающую среду было выброшено большое количество радиоактивных веществ. В такой обстановке было приняло решение задействовать «Ладогу» – для рекогносцировки и оценки обстановки непосредственно у реактора.
3 мая машину (бортовой номер 317) спецавиарейсом из Ленинграда доставили в Киев. На девятый день после аварии она своим ходом прибыла в район ЧАЭС. От КБ Кировского завода работу возглавили заместитель главного конструктора по научной работе Б.А. Добряков и ведущий испытатель В.А. Галкин. Был создан особый отряд, в который вошли экипаж машины, службы дозиметрии, санобработки, служба питания и медицины. В состав экипажей, выезжающих на объект, входили председатель правительственной комиссии И.С. Силаев, начальник химической службы Министерства обороны В.К. Пикалов, академик Е.П. Велихов, представитель Министерства среднего машиностроения Е.П. Славский и другие.
Б.А. Добряков особенно интересовался техническими параметрами, степенью зараженности, результатами обработки, оценкой эксплуатационных возможностей систем «Ладоги». Он же совместно с Г.М. Гаджибалавым выполнил сложнейшие расчеты по защищенности.
Участвующий в работах на ЧАЭС инженер-испытатель Г.Б. Жук позднее рассказывал: «Поражала опустошенность поселков, заросшие бурьяном огороды, но главное — это масштаб разрушений: крыши блока нет, стен нет, один угол здания обвалился до самого фундамента. Над всем клубился пар и – полное безлюдье вокруг. Находясь в машине, все наблюдали через смотровые приборы и телекамеры».
Отработав с мая по август 1986 г., «Ладога» прошла более 4 тыс. км, преодолевая участки со сверхповышенным фоном радиоактивности, проводя при этом разведку местности, делая видеозаписи и выполняя целый ряд других исследований, в том числе в машинном зале ЧАЭС.
За неполные четыре месяца работ с применением «Ладоги» в районе ЧАЭС побывали 29 специалистов конструкторского бюро Кировского завода. Хотелось бы вспомнить активных участников чернобыльской экспедиции: начальников лабораторий О.Е. Герчикова и Б.В. Кожухова, инженеров-испытателей А.П. Пичугина, а также Ю.П. Андреева, Ф.К. Шмакова, В.Н. Прозорова, B.C. Чанякова, Н.М. Мосалова.
Больший интерес представляют записи в «бортовом журнале», которые вели специалисты, эксплуатирующие «Ладогу». Вот несколько фрагментов за май–сентябрь 1986 г.:
Инженер-испытатель В.А. Галкин (командировка с 9 по 24 мая 1986 г.):
«… 5.05.86 г., первый выезд в зону АЭС для разведки, показания спидометра 427 км, счетчика маточасов двигателя 42,7 м/ч. Уровень радиации около 1000р/ч, дезактивация. Замечаний по машине нет.
… 16.05.86 г. Выезд в зону АЭС с членами комиссии. Наработка за выезд: 46 км, 5,5 м/ч. Уровень радиации около 2500 р/ч, показания спидометра 1044 км, 85,1 м/ч. Замечаний по машине нет. Дезактивация. Технические показатели оформлены актом».
Инженер-испытательА.П. Пичугин:
«… 6.06.86 г. Выход в район АЭС 16-00, возвращение 18-10. Цель — ознакомление т. Маслюкова с районом аварии. Показания спидометра 2048 км, счетчик моточасов 146,7 м/ч. За выезд пройдено 40 км, 2,2 м/ч., температура +24°С, уровень радиации около 2500 р/ч, замечаний нет, дезактивация проведена. Остальные показатели актированы.
…11.06.86г. Выезд в зону АЭС с т. Александровым. Температура окружающего воздуха +33°С, уточнение района заражения.
Показания приборов: 2298 км, 162,1 м/ч. За выезд 47 км, 4,4 м/ч. Замечаний нет. Дезактивация».
Ведущий инженер С.К. Курбатов:
«…27.07.86 г. Выезд в зону АЭС с Председателем Гос. комиссии, показания приборов 3988 км, 290,5 м/ч, наработка вспомогательного двигателя ГТД5Т — 48,9 м/ч. Уровни радиации до 1500 р/ч. Проведение киносъемок, записей шумов и виброускорений при скорости машины 30-50 км/ч. За выезд: 53 км, 5,0 м/ч, 0,8 м/ч на вспомогательном.
Проведено натяжение гусеничных лент, погнут правый кронштейн, сорван фонарь. Дефекты устранены. Дезактивация. Остальные параметры в акте».
Ведущий инженер В.И. Прозоров:
«… 19.08.86 г., 9-30 — 14-35, выезд начальника гарнизона и начальника химической службы. Пройдено 45 км, 4,5 м/ч, 0,6 м/ч вспомогательный агрегат (всего 56,8 м/ч). Замечаний нет, уборка отделения управления и салона, слив около 100 г конденсата из испарителя системы кондиционирования. Проверен подпор – в норме, уровень масла: двигатель 29,5л, трансмиссия 31 л, щетки генератора ГС-18- 23 мм. Другие параметры в акте».
Инженер-испытательА.Б. Петров:
«… 6.09.86 г. — выезд в зону АЭС, определение влияния ионизирующего излучения на ионный состав воздуха. Состав: Маслов, Пикалов. Показания 4704 км, 354 м/ч. За выезд 46 км, 3,1 м/ч, 3,3 м/ч вспомогательного двигателя (всего 60,3 м/ч). Составлен протокол.
…8.09.86 г. выезд в зону деревни Пелев (4719 км, 355,6 м/ч) за выезд 15км/1,6м/ч. Дезактивация. Параметры в акте».
14 сентября «Ладогу» отгрузили на завод, предварительно тщательно дезактивировав снаружи и внутри. В дальнейшем ее использовали в исследовательских работах в КБ на площадке №4 (под Тихвином).
Подводя некоторые итоги, можно сказать, что созданием ВТС «Ладога» конструкторское бюро кировцев предвосхитило необходимость в высокозащищенном транспортном средстве для Министерства по чрезвычайным ситуациям. В мировой практике найдется не так много примеров, когда проверка свойств и возможностей подобной специальной техники шла бы в реальных условиях. Создатели «Ладоги» приобрели бесценный опыт работы в экстремальных условиях. И сегодня эта машина не знает себе равных по продолжительности эксплуатации в условиях повышенной радиационной опасности.
Хочется выразить надежду, что техника, подобная описанной выше, все же окажется востребованной, особенно в условиях все более частых природных и техногенных катастроф.
Литература и источники
1. Козишкурт В.К. «Ладога» у ядерного кратера//Современное машиностроение. – 2005, №2;
2. Ефремов А. С. Танк предельных параметров — мечта или реальность?//Техника и вооружение. — 2011, №5.
3. Материалы Интернет-сайта ФГУП «ГНЦ РФ — ФЭИ».
