Вышла в свет книга Б.И.Нигматулина и В.А.Пивоварова «Реакторы с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем. История трагедии и фарса». Подробнее 

Ю.Л.Бордученко, ст.н.с., к.и.н., ИПТ РАН им. Н.С.Соломенко

Первый ледокол современного типа, с металлическим корпусом и механическим двигателем - «Пайлот» начал работу весной 1864 г., обеспечив связь Кронштадта с Ораниенбаумом и Петербургом на период ледохода. С тех пор отечественный ледокольный флот, пройдя долгий путь развития, стал полярным и атомным. В последней четверти прошлого века появились новые типы ледокольных судов — контейнеровозы, су­хогрузы и танкеры ледового плавания, арктические снабженцы, суда, предназначенные для обеспечения эксплуатации арктиче­ских морских нефтяных и газовых промыслов.

Линейный арктический ледокол как тип специализированного судна сформировался в  конце XIX в. Пионером здесь стал ледокол «Ермак», вступивший в строй в 1898 г. и модернизированный в 1899 г. Инициатором его  создания был С. О. Макаров, который по техническим вопросам консультировался с известным отечественным судостроителем В.И.Афанасьевым.

Ледоколы классифицируются, главным образом, по мощ­ности силовых установок и по районам плавания. Классификация ледоколов по ледопроходимости, т.е. по толщине сплошного бесснежного морского льда, в котором суда могут продвигаться с минимальной устойчивой скоростью непрерывного хода (обычно 2—3 уз), что определяется ледовыми качествами судна и физико-механическими свойствами льда, - присутствует в Правилах классификации и постройки судов Российского мор­ского регистра судоходства в неявном виде. В последней редакции Правил 2013 г. знак катего­рии ледовых усилений корпуса ледокола (Icebreaker6, 7, 8, 9) практически озна­чает максимальную толщину (в английских футах) сплошного морского льда, в котором суда могут продвигаться с минимальной устойчивой скоростью непрерывного хода.

Само понятие «линейный ледокол» существовало до 1970-х-1980-х гг., когда в связи с увеличением грузоперевозок по трассам Северного морского пути (СМП) появились такие новые типы ледоко­лов, как мелкосидящие ледоколы и ледоколы-лидеры.

Массовое строительство в 1950-1960-х гг. ледоколов с дизель-электрической энергетической установкой (ДЭЛ) ознаменовало пере­ход ко второму этапу развития ледокольного флота. Паровые ледоколы первого поколения стали выводиться из эксплуа­тации. К началу 1970-х гг. произошло качественное изменение отечественного линейного ледокольного флота — он стал дизель-электрическим.

Ледокол с ядерной энергетической установкой

Несмотря на увеличение мощности, маневренности и автономно­сти дизель-электрических ледоколов, их эксплуатация в Арктике не смогла решить многих проблем полярной навигации. Необходимо было значительно повысить мощность ледоколов без существенного увеличения их главных размерений. Кроме того, требовалось дать воз­можность ледоколам использовать мощность своей энергетиче­ской установки без ограничений на протяжении всего навигаци­онного периода. Необходимо было уменьшить зависимость ледоколов от бункеровочных баз. Все эти задачи можно было решить только при использовании атомной энергии.

В конце 1953 г. ЦКБ-15 приступило к проектированию ледоко­ла с ядерной энергетической установкой (главный конструктор В.И.Неганов). 24 августа 1956 г. атомный ледокол (АЛ) «Ленин» был заложен на Адмиралтейском заводе в Ленинграде. Он был спущен на воду 5 декабря 1957 г. 15 сентября 1959 г. АЛ «Ленин» вышел на ходовые испытания в Балтийское море. 3 декабря 1959 г. он вступил в строй. Как и дизель-электрические ледоколы, атомный ледокол «Ленин» имел гребную электрическую установку (ГЭУ) постоянно-­постоянного тока.

29 апреля 1960 г. в сопровождении ДЭЛ «Капи­тан Воронин» атомоход вышел из Кронштадта на север, 6 мая они прибыли в Мурманск. В мае-июне атомный ледокол про­шел ледовые испытания. Первые встречи со льдом показали, что необходима доработка и проверка циркуляционной системы охлаждения забортной водой главных конденсаторов в условиях, приближенных к эксплуата­ционным. Вернувшись в порт и пополнив запасы, АЛ «Ленин» начал опытную эксплуатацию, работая на трассе СМП в качестве флагмана (капитан П.А.Поно­марев, главный механик А.К.Следзюк). Начальником опытной эксплуатации ледокола был назначен руководитель группы наблю­дения Мурманского пароходства А.Н.Стефанович. Для участия в опытной эксплуатации ЦКБ «Айсберг» командировало своих главных специалистов.

За первую навигацию (до 24 октября 1960 г.) атомный ледокол прошел 10008 миль, из которых 7327 миль — в тяжелых ледовых условиях Карского моря и моря Лаптевых, про­вел 92 транспортных судна.

После окончания арктической навига­ции, поздней осенью 1961 г., АЛ «Ленин» совершил плавание по морям Северно­го Ледовитого океана. Севернее о. Врангеля с борта ледокола было выгружено оборудование для станции «Северный полюс-10». Впервые в истории плавучая лаборатория в Арктике была высаже­на не с самолета, а с борта корабля. На обратном пути в Мурманск севернее Новосибирских островов с борта ледокола вдоль кромки многолетних льдов была вы­ставлена цепочка дрейфующих автоматических радиометрических станций. В последующие годы АЛ «Ленин» взламывал перед началом нави­гации Енисейскую ледовую перемычку и припай в проливе Вилькицкого на полмесяца раньше естественного таяния льдов.

Но один ледокол «Ленин» не мог обеспечить бесперебойное плава­ние судов по Севморпути, особенно на восточном участке трассы. Например, в 1962 г. шесть из тринад­цати судов Балтийского морского пароходства не смогли с Колымы и из Певека пробиться в Игарку и вынуждены были идти на восток.

Ледокол «Ленин» был оснащен судовой ЯЭУ типа ОК-150, в  состав которой входили три ядерных реактора, четыре турбогенера­торных агрегата, каждая турбина которых соединялась с двумя двухъякорными генераторами постоянного тока. Достаточно сложная по составу ЯЭУ была принята для того, чтобы при выходе из строя одного или двух элементов установки ледокол не потерял хода.

В процессе опытной эксплуатации ЯЭУ ледокола «Ленин» вы­явились ее конструктивные недостатки, проблемы комплектации и компоновки оборудованием. Кроме того, были случаи выхода оборудования из строя. Одна из самых тяжелых аварий произошла в феврале 1965 г. при подготовке ледокола к навига­ции. В результате ошибочных действий персонала была повреж­дена активная зона реактора № 2, и ее потребовалось выгрузить. После установки новой корзины активной зоны в реактор № 2 его загрузили свежим топливом. Из-за опасения негерметичности вывод реактора на мощность отложили и вышли в море на двух реакторах. К концу навигации 1965 г. выявилась утечка теплоносителя из реакторной установки № 2. Обследования по­казали, что негерметичность первого контура находится на «неотсекаемом» участке трубопровода. Пришлось поддерживать нужные параметры первого контура на установке № 2 с помощью насосов подпитки, пока ле­докол шел в Мурманск. С приходом в базу неработавшая зона была выгружена на плавучую базу «Лепсе», где произ­вели ее дезактивацию и вернули предприятию-поставщику.

В процессе опытной эксплуатации также выявилось, что па­ротурбинная установка (ПТУ) ледокола оказалась перенасыще­на пароприводными механизмами, которые размещались в двух машинных отделениях, двух электростанциях, двух отделениях питательных насосов и в помещении вспомогательной котельной установки (ВКУ) — всего 37 единиц. Практика опытной эксплуа­тации ледокола показала, что при такой компоновке ЯЭУ работа в эшелонном режиме невозможна из-за разбаланса рабочих сред между эшелонами, что лишало ЯЭУ маневренности, особенно в аварийных ситуациях.

Зимой 1965/1966 г. в базовых условиях продолжили опреде­ление места течи на реакторе № 2. Визуальный осмотр оборудо­вания, трубопроводов и арматуры обеих петель РУ результатов не дал. Все указывало на то, что течет прочный корпус реактора в бак металловодной защиты (БМВЗ). При этом выяснилось, что корпус реактора был уста­новлен в бак не по чертежу, а развернут на 180°, что исключало возможность доступа к месту течи для проведения ремонта. Таким образом, в 1966 г. при подготовке ледокола к очередной навига­ции течь, выявленную в корпусе реактора № 2, надежно устранить без замены корпуса оказалось невозможно. Два другие реактора, которые были еще герметичны, могли оказаться в подобной ситуации. К этому времени атомная уста­новка отработала 26 000 часов на средней мощности около 50%, поэтому замену корпуса и демонтажные работы предстояло про­водить в достаточно тяжелойрадиационной обстановке. Требовалось найти оптимальное решение этой проблемы.

Опытная атомная установка ледокола соответствовала техни­ческих возможностям отечественной промышленности и уровню научных знаний 1950-х гг. За десятилетний период, истекший с мо­мента постройки АЛ «Ленин», был накоплен опыт проектиро­вания и эксплуатации ЯЭУ, установок атомных подводных лодок и наземных атомных электростанций. Поэтому по представлению министерств среднего машиностроения, судо­строительной промышленности и морского флота Совет министров СССР постановлением № 148-62 от 18 февраля 1967 г. принял ре­шение о полной замене атомной установки ОК-150 на установку типа ОК-900, технический проект которой был разработан для но­вых линейных ледоколов проекта 1052 (типа «Арктика»).

Замена ЯЭУ ледокола «Ленин»

Замена ЯЭУ ледокола «Ленин» прошла в 1967-1970-х гг. на пред­приятии «Звездочка» в Северодвинске. Разработка проекта была поручена ЦКБ «Айсберг», исполнение работ —Адмиралтейскому заводу. Руководство Минсудпрома предложило разработать способ агрегатного удаления всей атомной установки в сборе без нарушения ее герметичности.

После изучения нескольких вариантов выгрузки реакторного отсека были проработаны два наиболее реальных:
- агрегатный демонтаж с использованием понтона грузоподъ­емностью 4000-4500 т;
- способ свободного сброса в месте захоронения с применени­ем кумулятивных зарядов.
Первый вариант удовлетворял требованиям радиационной безопасности, позволял снизить облучение людей и уменьшить за­траты по сравнению с подетальным демонтажем. Однако для его использования затраты средств и времени могли быть значительными.

Поэтому был принят второй вариант — сброс через днище. При этом учитывалась желательность выгрузки вместе с отсеком тех конструкций и оборудования, ко­торые имели радиоактивные эксплуатационные загрязнения и не могли быть использованы в новой атом­ной установке. К отсеку АППУ добавлялись помещения СУЗ — системы управления и защиты реакторов, датчиков теплоконтроля, креновых насосов, часть двойного дна с находившими­ся здесь сточными цистернами активных вод. Вес выгружаемого комплекса составил 3700 т, габариты 22,5 х 13 х 12 м. Этот вари­ант был одобрен Министерством здравоохранения СССР решением от 24 ноября 1966 г. № У-4856с.

Основной проблемой для осуществления свободного сброса отсека стала задача практически мгновенного отсоединения его от удерживающих корпусных конструкций. Удалению от­сека с ЯЭУ предшествовали научно-исследовательские и конструк­торские решения комплекса необычных для судостроения задач. На способ вы­грузки реакторного отсека судовой АППУ коллектив разработчи­ков в 1967 г. получил авторское свидетельство.
Демонтажные работы в районе выгрузки отсека продолжа­лись с 8 по 19 сентября 1967 г. Ледокол при этом находился над местом захоронения реакторного отсека. Отсоединение от корпу­са ледокола части днища, подлежащей удалению вместе с атомной установкой, производилось водолазами с использованием бесед­ки, заводимой под корпус судна. Подводная электрорезка днище­вой обшивки периметром около 60 м была выполнена за двое суток. Затем рез был уплотнен поролоном с брезентом, что позволило откачать воду из центрального отсека и приступить к резке силовых переборок. Средняя часть силовых продольных переборок разрезалась вручную, нижняя — с помощью дистанци­онно управляемого устройства. Резка нижней части силовой переборки была наиболее ответственным моментом, предшествовавшим подрыву зарядов, так как от­сек удерживался в корпусе верхними участками четырех пере­борок высотой около 2,3 м каждая, предназначенными для под­рыва кумулятивными зарядами. При наличии внутренних трещин хотя бы в одной из перемычек могла быть нарушена ее прочность, и отсек массой 3700 т из-за перекоса расклинился бы в корпусе ледокола. Поэтому были установлены верхние и нижние упоры, препятствующие перекосу отсека, специальное спусковое устрой­ство, направляющее отсек при выходе его из корпуса, а для одновременного срабатывания всех кумулятивных зарядов к каждому взрывателю были подведены несколько схем электропитания. На момент подрыва кумулятивных зарядов на ледоколе остава­лись только аварийно-спасательные партии и комиссия, руково­дившая выгрузкой отсека.

Кинематика движения отсека при его выходе из корпуса ледокола была исследована на модели в масштабе 1:50 в бассейне ЦНИИ им. академика А.Н.Крылова. Действие кумулятивных заря­дов проверялось в Военно-инженерной академии им. Ф.Э.Дзержинского и в ЦНИИ металлургии и сварки МСП на натуральных образцах стали толщиной 36 мм и на макетах в 1:5 натуральной толщины.

После подрыва зарядов отсек вышел из корпуса ледокола, ко­рабль плавно всплыл, выплеск воды на палубу был незначитель­ным. В течение всего времени операции работал резервный дизель-генератор (РДГ), обеспечивая потребителей электроэнергией.

Отсек был выгружен 19 сентября 1967 г. При выгрузке проч­ность и водонепроницаемость главных продольных и поперечных переборок корпуса ледокола нарушены не были. Спусковое направ­ляющее устройство осталось в хорошем состоянии. Подобная агре­гатная выгрузка реакторного отсека ледокола позволила сократить сроки демонтажа установки и расходы на него, исключить неиз­бежность радиационного облучения персонала. Экономический эффект от внедрения этого оригинального способа составил более 2 млн руб. Перед удалением реакторного отсека из всех реакторов были выгружены активные зоны, а оставшиеся их объемы заполне­ны фурфуролом; остающееся оборудование дезактивировано, уда­ляемый отсек загерметизирован.

После выгрузки отсека АЛ «Ленин» отбуксировали в Мур­манск. Буксировка производилась при вырезанном днище (12 х 13 м) со скоростью не более 9 уз., так как забортная вода, находившаяся в центральном отсеке ледокола, оказывала сильное гидродинами­ческое воздействие на водонепроницаемые переборки.

26 сентября 1967 г. ледокол прибыл в порт, 5 октября был поставлен в док в по­селке Росляково. 16 ноября 1967 г. днище ледо­кола в доке было восстановлено, а 20 ноября все работы, связанные с установкой забортной арматуры по новому проекту, завершились.
Ледокол «Ленин» после подготовки к морскому переходу был отбуксирован на судоремонтный завод «Звездочка» в Северод­винск и поставлен у стенки предприятия для монтажа новой реакторной установки (РУ) типа ОК-900 и обслу­живающих ее систем.

К апрелю 1970 г. все монтажные работы по вписыванию и стыковке новой РУ в корпус ледокола были закончены. Из 675 помещений ледокола 204 были сформированы вновь или полностью переоборудованы. При модерни­зации было установлено 6200 единиц новых механизмов и оборудования, из них свыше 30 головных образцов основного оборудования. Проект модернизированного атомного ледокола «Ленин» получил номер 92М.

22 апреля 1970 г. оба реактора новой установки были выведены на энергетический уровень мощности. Начались комплексные ис­пытания ЯЭУ ОК-900 при стоянке ледокола у стенки завода. В мае ледокол прошел ходовые испытания. 20 июня 1970 г. был подписан приемный акт, и 21 июня ледо­кол «Ленин» вышел в арктическую навигацию.