Атомная субмарина К-27. Жидкий металл

• жидкометаллический теплоноситель (сплав «свинец-висмут») плохо переносит контакт с водой. Он подвержен окислению с образованием твердых окислов, которые в процессе работы атомного реактора могут уменьшить расход сплава через каналы реактора или закупорить их вообще. Последнее обстоятельство может привести к повышению температуры стенки оболочки ТВЭлов до критического значения и их разгерметизации (разрушению); частицы радиоактивного топлива в этом случае попадут в 1 контур, повысив радиоактивность сплава выше предельных значений. Этот недостаток реактора с ЖМТ потребовал от конструкторов создать в составе энергоустановки систему герметизации 1 контура с помощью инертного газа, а также предусмотреть в процессе эксплуатации, систему регенерации сплава для очистки его от твердых окислов. Кроме того, перегрузочное устройство реактора по этой причине стало представлять из себя дорогостоящее и сложное инженерное сооружение;

• большой вес сплава и его относительно высокая стоимость по сравнению с бидистиллятом в водо-водяных реакторах;

• первый контур должен быть постоянно разогретым для поддержания сплава в жидком состоянии. Этим усложняется обслуживание энергоустановки при нахождении корабля в базе. Необходимо постоянно держать атомный реактор в действии на небольшой мощности или же иметь береговое обеспечение, способное подавать на корабль водяной пар для обогрева трубопроводов и теплообменных аппаратов 1 контура. Все это усложняет конструкцию реакторной установки, удорожает береговое обеспечение и затрудняет обслуживание и базирование ПЛА в необорудованных гаванях, что особенно сказывается в военное время.

Вместе с тем, несмотря на неудачный опыт американских ученых, в СССР не прекратили работы по созданию атомных лодок с реакторами на жидкометаллической теплоносителе.

Пару слов об американском «конкуренте». В мае 1955 г. в Вест-Милтоне (штат Нью-Йорк) в США вступил в действие наземный прототип корабельного реактора на промежуточных нейтронах с натриевым теплоносителем «Марк А». А в январе 1957 г. через два года после «Наутилуса» в Гротоне (штат Коннектикут) на верфи фирмы «Дженерал Дайнемикс Корпорейшн» начались испытания второй атомной ПЛ ВМС США «Сивульф» (58М-575) с ППУ типа 5-20, работавшей на жидком натрии. Однако большие термические напряжения в трубной системе парогенераторов и коррозионное воздействие натрия на сталь привели к образованию трещин в трубных досках пароперегревателя и испарителя. Пароперегреватель пришлось отключить. В итоге мощность АЭУ снизилась на 20 %, и ПЛ смогла развить лишь 80 % от расчетной скорости хода. Затем из-за потери плотности трубок 1 контура и разрыва трубок II контура на ПЛ произошла утечка радиоактивного натрия, приведшая к человеческим жертвам. Тем не менее, на первом этапе своей службы «Сивульф» с натриевым реактором прошел 7161 милю (из них 5711 — под водой). В декабре 1958 г. жидкометаллическую ППУ заменили водо-водяной. На этом, американская жидкометаллическая эпопея окончилась. Механический перенос теплоносителя, применяемого на наземных реакторах в море, и не мог дать никаких положительных результатов.

История создания отечественных АПЛ с реакторами на жидкометаллическом теплоносителе ведет отсчет с сентября 1952 г., когда по решению правительства СССР началось проектирование первой отечественной атомной подлодки (Судостроение, 1995. № 7). В качестве основного тогда был выбран вариант водо-водяиой АЭУ, но работы но корабельному реактору с ЖМТ не прекратили. Их осуществлял Физико-энергетический институт (ФЭИ) под научным руководством академика Академии паук Украинской ССР А. И. Лейпунского. Непосредственную разработку жидкометаллической ППУ, получившей обозначение ВТ, вело ОКБ «Гидропресс» Подольского машиностроительного завода им. Орджоникидзе под руководством главного конструктора Б. М. Шолковича.

В качестве теплоносителя отечественные физики выбрали эвтектический сплав свинец-висмут, который, хотя и уступал натрию но теплофизическим свойствам, но был значительно химически менее активен и опасен в случае аварии. Таким образом, удалось избежать ряда проблем, с которыми столкнулись американцы, сделавшие ставку на теплоноситель из щелочных металлов.

После спуска К-27 на воду, в мае начались швартовые испытания по проверке систем, механизмов и вооружения корабля.

Параллельно велись работы по приготовлению и вводу в действие АЭУ корабля. Кульминация этого этапа наступила в начале декабря, когда установки приняли сплав, приготовленный и доведенный до необходимых кондиции на заводе № 402. После этого начался весьма ответственный период эксплуатации ППУ — принятый сплав требовал поддержания в разогретом состоянии и готовности к работе вспомогательных механизмов АЭУ.