Подводные лодки советского флота 1945-1991 гг. Том 1. Первое поколение АПЛ

На стадии предварительной проработки (в комплексной группе Н.А. Доллежаля) стало очевидным, что при таких же объемах первого контура, как и в установке с ВВР, ЖМТ должна была иметь (и имела) большую массу теплоносителя, более разветвленную сеть основного и вспомогательных трубопроводов первого контура, газовой системы и системы обогрева. Немаловажным фактором являлось и ее высокая стоимость. Вместе с тем, ЖМТ обладала целым рядом преимуществ перед ВВР. Наиболее существенными из них являлись: низкое давление (около 20 кг/см2 ) в первом контуре; большее давление во втором, чем в первом контуре (что препятствовало распространению радиоактивности по кораблю в случае нарушения герметичности трубной системы ПГ); возможность аварийного расхолаживания реактора без использования ПГ и ЦНПК (за счет естественной циркуляции сплава внутри реактора по каналам расхолаживания), а также сравнительно высокие параметры получаемого пара. В конечном итоге, преимущества ЖМТ возобладали над недостатками, и работы над ней продолжились. Причем требование равенства масс, а также габаритов обеих типов установок сохранялось, чем и обеспечивалась возможность размещения ЖМТ в пятом отсеке АПЛ пр. 627.

Для получения исходных данных ФЭИ к январю 1955 г. в Обнинске соорудила экспериментальную ЖМТ «Петля», а для поиска наиболее рациональной схемы ее размещения на АПЛ пр. 627 в Подольске – натурный деревянный макет пятого отсека корабля. В мае 1955 г. он был осмотрен представителями МСП и ВМФ, а затем утвержден соответствующим совместным решением. Эксперименты с установкой «Петля» и опыты с ее размещением в натурном отсеке лодки, показали, что теплоносителю первого контура из сплава свинца и висмута присущи серьезные недостатки, которые следовало учесть в процессе размещения ЖМТ на лодке пр. 627А. Стало очевидным, что постройка такого корабля может затянуться на неопределенный срок.

Устройство ЖМТ мы рассмотрим на примере установки РМ-1, которой оснастили АПЛ пр. 645. Она также как и установка с ВВР, была выполнена по двухконтурной схеме, но со сплавом свинца и висмута в первом контуре. Реактор также представлял собой толстостенный вертикально стоящий цилиндр, выполненный из низколегированной углеродистой стали с наглухо заваренной задней частью. Внутри корпуса реактора также находилась активная зона (A3), загруженная трубчатыми ТВЭЛ (диаметром 8-10 мм), а также стержнями системы управления и защиты (СУЗ). Снаружи корпуса реактора располагались ионизационные камеры системы автоматического регулирования его мощности. Для исключения замерзания теплоносителя при неработающей ППУ, все оборудование первого контура (в том числе и трубопроводы) на всех наружных поверхностях, имело обогрев, выполненный в виде трубок («спутников») диаметром 10 мм. Пар в систему обогрева подавался с берега или из специального электрического котла (мощностью примерно 100 кВт).

Особый интерес в ЖМТ представляет устройство и работа первого контура. Так как сплав свинца и висмута обладал высокой температурой кипения, его можно было нагревать в широком диапазоне температур, не опасаясь вскипания. Благодаря этому давление в первом контуре поддерживалось на сравнительно низком уровне, исходя лишь из гидравлического сопротивления контура. В петле первого контура использовался один трехсекционный ПГ. Каждая его секция состояла из теплообменника и сепаратора, к которому подвешивался насос многократной принудительной циркуляции (НМПЦ). Теплообменник имел испарительный и нагревательный участки. ПГ работал по следующей схеме. Питательная вода из ПТУ попадала в сепаратор и смешивалась там с конденсатом, образующимся в результате сепарации влажного пара, поступающего из испарительного участка ПГ. Эта водная смесь направлялась НМПЦ в испарительный участок, где превращалась во влажный пар, который направлялся в сепаратор. Образовавшийся в результате сепарации влажного пара насыщенный пар поступал в пароперегревательный участок секции ПГ, а конденсат смешивался в сепараторе с подаваемой в него свежей питательной водой. Перегретый пар шел на турбину ГТЗА.

Характерно то, что главный и вспомогательный ЦНПК через сальниковые уплотнения имели постоянную протечку теплоносителя, который собирался в отдельном баке протечек, а оттуда с помощью специального насоса возвращался в контур. Для исключения контакта воздуха с разогретым сплавом в первом контуре была создана газовая (гелиевая) подушка. Утечка гелия из контура в насосах предотвращалась масляным уплотнением валов, а в арматуре – сильфонами.

Помимо первого контура ЖМТ имела следующие трубопроводные системы: обогрева оборудования, газовой защиты сплава от окисления, уплотнения валов насосов, охлаждения оборудования третьего и четвертого контуров. В качестве биологической защиты реакторов в ней использовалась цистерна водо-свинцовой защиты, охлаждаемой водой третьего контура.