Морские реакторы
Реакторы для подводного флота

Продолжение без продолжения…

С конца 50-х годов в НИИ и КБ Минсредмаша и Минсудпрома велись интенсивные поисковые исследования по разработке ядерной ППУ для автоматизированной высокоскоростной АПЛ малого водоизмещения с экипажем до 15-20 человек (лодки-истребителя надводных кораблей и АПЛ вероятного противника), получившей индекс «проект 705».

Идея создания подобной лодки принадлежала академику А.П. Александрову и главному конструктору первой отечественной АПЛ пр. 627 В.Н. Перегудову. Их поддерживали Д.Ф. Устинов (в то время председатель ВПК при СМ СССР) и ряд министров, которые в мае 1960 года обратились с соответствующим письмом в ЦК КПСС. В результате специальным постановлением ЦК КПСС в июне 1960 года это предложение и направление соответствующих работ были одобрены.

При выборе реакторной установки для проекта 705 рассматривались три варианта паропроизводящей установки (ППУ): двухконтурная с водо-водяным реактором, одноконтурная с кипящим реактором и двухконтурная с реактором на жидкометаллическом теплоносителе (ЖМТ). Их анализ показал, в условиях ограничения габаритных размеров ППУ, обусловленных особенностями конструкции АПЛ, наилучшее решение обеспечивает ППУ на ЖМТ. Дополнительным фактором в пользу такого решения стали результаты эксплуатации стенда 27/ВТ и опытной АПЛ проекта 645. В итоге за основу был принят проект ОК-550 трехпетлевой ППУ с реактором с жидкометаллическим теплоносителем разработки ОКБ завода № 92.

Научным руководителем в целом строительства АПЛ проекта 705 была назначена ЛИПАН, паропроизводящей установки – ФЭИ. Главным конструктором АПЛ в целом стало СКБ № 143 Минсудпрома, а ППУ – ОКБ завода № 92 Миноборонпрома. Строительство АПЛ проекта 705 было поручено ленинградскому заводу «Судомех» Минсудпрома.

Позже с инициативной разработкой собственного варианта ППУ с жидкометаллическим теплоносителем для АПЛ проекта 705 выступил авторский коллектив ФЭИ и ОКБ «Гидропресс», которые предложили иное схемно-конструктивное решение ППУ – в блочном исполнении и с симметричной схемой (две петли вместо трех), что упрощало состав установки и уменьшало объем монтажных работ на стапеле. Решением комиссии ВПК в октябре 1962 года этот вариант ППУ установки был узаконен под индексом БМ-40А, а лодкам присвоен номер проекта 705К. Строительство АПЛ проекта 705К поручалось Севмашпредприятию (г. Северодвинск).

Эскизные проекты обеих ППУ (ОК-550 и БМ-40А) были утверждены в 1963 году, технические проекты – в 1965 году. Однако в связи с выявившимся перевесом ППУ БМ-40А (приблизительно на 100 т) этот проект был переработан и вторично утвержден лишь в 1968 году.

Тепловая мощность реакторов обоих ППУ (ОК-550 и БМ-40А) была одинаковой – 155 МВт, что обеспечивало мощность на валу АПЛ в 40 тыс. л. с.

В реакторах использовались тепловыделяющие элементы стержневого типа диаметром 12 мм, собранные в тепловыделяющие сборки. В качестве замедлителя нейтронов в реакторе применялся металлический бериллий.

Неполадки, проявившиеся к тому времени на стенде 27/ВТ, и авария на опытной АПЛ проекта 645 потребовали серьезной переоценки и корректировки некоторых важных положений программы создания ядерных установок с ЖМТ для АПЛ. Стала очевидной недопустимость работы установки при течах парогенераторов, что ранее допускалось. По специально принятым в программам по технологии жидкометаллического теплоносителя был разработан специальный регламент применительно к ППУ ОК-550 и БМ-40А, требующий поддержания требуемого качества сплава в контуре, проведение периодической регенерации сплава и т.д. Проектировщикам пришлось срочно дорабатывать проекты ППУ с целью введения дополнительной биологической защиты, вносить изменения в конструкции парогенераторов и другие системы, в связи с чем строительство АПЛ замедлилось.

При этом против использования ППУ с ЖМТ на АПЛ выступал целый ряд ученых и специалистов. Так, главный конструктор по энергетике СКБ-143 П.Д. Дегтярёв отказался подписать технический проект лодки проекта 705, а начальник ОКБМ, проектант ППУ для проекта 705К И.И. Африкантов обратился в ЦК КПСС с мнением о необходимости переделать установку. Кроме этих обращений знаменитых учёных были и другие выступления менее известных специалистов на различных ответственных совещаниях. Суть этих высказываний сводилась к тому, что существовал ряд нерешённых научно-технических проблем, а также недоработок, и ставить на строящиеся корабли неотработанные установки более чем преждевременно. При этом речь не шла о порочности самого направления развития ППУ с ЖМТ.

Куратором проекта стал академик А.П. Александров, точка зрения которого заключалась в активном применении на подводном флоте реакторов с ЖМТ. Его поддерживали партийные органы ЦК КПСС, преследовавшие цель повышения обороноспособности государства. При этом риски применения новых технологий в должной мере не учитывались.

Первая опытная АПЛ проекта 705 с ППУ ОК-550 была спущена на воду 22 апреля 1969 года и достроена к сентябрю 1970 года.

Монтажные работы и наладка оборудования ядерной установки на АПЛ проекта 705 сопровождались неоднократными серьезными неполадками, причиной которых являлись неотработанность оборудования, чрезмерная стеснённость реакторного отсека и запаздывание с проверкой работы реакторной установки на наземном стенде.

Комплексные швартовные испытания ЯЭУ на АПЛ проекта 705 прошли в Ленинграде в начале октября 1970 года. После перевода лодки в Северодвинск и проведения ревизии ППУ вновь выявилось много неисправностей и поломок. Из-за недостаточной вибропрочности трубной системы парогенератора мощность ППУ вначале была ограничена 60 % от номинальной, а в сентябре 1971 года после выхода из строя одной из трех петель – 36 %. В связи с этим государственные ходовые испытания АПЛ проекта 705 проводили в Белом море в конце 1971 года на двух исправных петлях ППУ с ограничением мощности до 36 % номинальной. По их завершению лодку передали флоту в опытную эксплуатацию и в начале 1972 года перевели на базу ВМФ.

Однако уже в феврале 1972 года вышла из строя еще одна петля ППУ с попаданием 700-800 л сплава в отсек, поэтому опытная эксплуатация лодки была прекращена. АПЛ отбуксировали обратно в Северодвинск на ремонтный завод «Звездочка» для выполнения ревизии и установления полной картины причин выхода ППУ из строя.

Ревизия выявила большие коррозионные повреждения труб первого контура, недостаточную вибропрочность и коррозионные повреждения трубных систем парогенераторов. В результате было принято решение опытную АПЛ не восстанавливать, и она была списана из состава ВМФ.

Проектировщики и конструкторы учли выявленные недочеты, и у последующих АПЛ проекта 705 длина реакторного отсека была увеличена на 1200 мм для снижения стесненности в отсеке, внесено много изменений в конструкцию парогенератора и других систем. Решено было также форсировать начатое в 1968 году сооружение в НИТИ натурного наземного стенда КМ-1 с установкой ОК-550. После введения в строй стенда КМ-1 и получения на нем важных ре¬зультатов, подтвердивших правильность основных конструкторских решений проекта ППУ ОК 550, началось серийное строительство АПЛ проекта 705, и до 1981 года введено в строй три судна: К-316, К-373 и К-463. Стенд КМ-1 с установкой ОК-550 успешно эксплуатировался до 1987 года с нормальным состоянием сплава в первом контуре и с сохранением герметичности твэлов активной зоны вплоть до полной выработки ее энергозапаса.

Головная АПЛ проекта 705К с ППУ БМ-40А, получившая шифр К-123, была достроена к середине 1977 года. В июне Межведомственной комиссией были проведены комплексные швартовные испытания ЯЭУ, в августе-ноябре 1977 года АПЛ прошла заводские и государственные ходовые испытании и была передана флоту (приемный Акт подписан в декабре 1977 года). Всего до 1981 года было построено еще две АПЛ проекта 705К: К-432 и К-493.

В апреле 1982 года в походе на АПЛ К-123 случилась авария ППУ – вследствие неправильных действий экипажа произошел заброс сплава в отсек через импульсную трубку газовой системы. ППУ пришлось вынести из действия и «замораживать». Последующая ревизия ППУ выявила также неустраняемые большие коррозионные повреждения трубных систем парогенератора со стороны второго контура, потребовавшие полной замены отсека ППУ (запасной комплект установки БМ-40А имелся).

АПЛ проекта 705 и 705К обладали рекордно высокой подводной скоростью (более 40 узлов) и маневренностью, успешно выполнили несколько длительных автономных походов. На разгон до полного хода им требовалось всего около 1 минуты, а на циркуляцию с разворотом на 180° ей требовалось 42 секунды. За скоростные качества АПЛ проекта 705 была даже занесена в книгу рекордов Гиннеса.

Вместе с тем даже при исправных ППУ эксплуатация лодок проектов 705 и 705К с ЖМТ имела определенные сложности, такие как трудность устранения неисправностей из-за стесненности реакторного отсека, необходимость внешнего энергоисточника при нахождении на базе с заглушенным реактором, потребность в регулярной регенерации теплоносителя… Из-за этих проблем в начале 90-х годов, когда подводный флот начал сокращаться, их стали выводить из эксплуатации. АПЛ проекта К-705 были списаны в 1990 году, а АПЛ проекта 705К – в 1996 году.

С выводом из состава ВМФ последней АПЛ с ЖМТ завершился определенный этап развития корабельной атомной энергетики. К использованию на атомных подводных лодках реакторов с жидкометаллическим теплоносителем сложилось два противоположных мнения. Одни, и их большинство, считали это ошибкой из-за аварийности и низкой надежности оборудования. Другие указывали на высокие боевые качества АПЛ: лодки проекта 705 и 705К могли успешно уклоняться от торпед противника именно за счёт скорости и маневренности, короткое время вывода реактора из подкритичного состояния в энергетический режим, простота управления.

Эти и другие аргументы доказывают перспективность этого направления. К тому же со временем ученые и проектировщики решили проблему «замораживания» и «размораживания» сплава в установке, однако корабли с жидкометаллическим теплоносителем в настоящее время не строятся.