А.Я. Благовещенский, д.т.н., проф., Засл. деятель науки РФ, капитан 1 ранга в/о, Военно-Морской Политехнический институт ВУНЦ ВМФ «Военно-Морская Академия»

Л.Б. Гусев, д.т.н., проф., Засл. деятель науки РФ, зав. кафедрой, капитан 1 ранга в/о. Военно-Морской Политехнический институт ВУНЦ ВМФ «Военно-Морская Академия»

Создание кораблей Военно-Морского Флота в нашей стране являлось результатом тесного творческого взаимодействия научно-технических структур ВМФ, промышленности, а также ведущих НИИ отраслевого и академического подчинения.

Это сотрудничество включало весь комплекс сложнейших решаемых задач, охватывающих кораблестроительные элементы, вооружение, системы жизнеобеспечения, энергетические установки, электроэнергетические системы и др. с подчинением выполнению жестких требований по надежности, безопасности и живучести. Одну из самых важных позиций  в этом перечне занимает главная энергетическая установка (ГЭУ), влияние которой на боевые возможности кораблей, особенно подводных лодок, перешло на новый качественный уровень, благодаря освоению ядерной энергетики. На этом этапе отмеченное творческое результативное межведомственное взаимодействие при активной роли ученых ВМФ проявилось особенно ярко.

Создание и развитие энергетических установок кораблей ВМФ является ярким фрагментом существовавшей отечественной системы военного кораблестроения. Не будет ошибочным считать принятую ранее в государстве организационную структуру аппарата ВМФ и порядок его взаимодействия с научными и промышленными предприятиями как лучшую в мире систему в деле обеспечения нашей обороноспособности. В рамках темы статьи уместно коснуться более широкого плана, подтверждающего определяющую роль ученых ВМФ в формировании стартовой позиции зарождения корабля.

На базе штабных учений («игр») в Военно-Морской Академии под руководством Главнокомандующего ВМФ определялась потребность в создании перспективного корабля определенного класса, способного успешно выполнять новые обоснованные боевые задачи, реализуя в проекте последние достижения кораблестроительной науки и техники по всему комплексу: корпус, вооружение, энергоустановка, оборудование и системы различного назначения. Далее эстафету принимала четко работающая система главных управлений и НИИ Военно-Морского Флота. 24-й НИИ ВМФ разрабатывает оперативно-тактическое задание (ОТЗ) на корабль, на его основе ордена Ленина 1 ЦНИИ Министерства Обороны (военного кораблестроения) – тактико-техническое задание (ТТЗ) для выдачи ЦКБ-проектанту корабля. Значимость 1 ЦНИИ МО определялась тем, что он являлся научной базой Главного Управления Кораблестроения (ГУК) ВМФ, имеющего статус Заказывающего Управления с финансированием всего комплекса работ по созданию корабля, начиная с выдачи заказа ЦКБ-проектанту в свете утвержденного ТТЗ.

Далее проектирование корабля в ЦКБ осуществлялось под непосредственным руководством Главного Конструктора при активном участии Главного Наблюдающего из числа ведущих научных сотрудников 1 ЦНИИ МО, обладавшего большими полномочиями по выполнению требований ТТЗ в техническом проекте. Параллельно на предприятиях-контрагентах ЦКБ осуществлялось проектирование всей «начинки» корабля при научно-техническом сопровождении учеными 1 ЦНИИ МО, включая важнейшую составляющую - главную энергетическую установку (ГЭУ) [1], основным видом которой для подводного кораблестроения стала ядерная энергетическая установка (ЯЭУ).

Основные направления деятельности научных  кадров Военно-Морского Флота в области корабельной ядерной энергетики

Специфические особенности ЯЭУ по сравнению с ГЭУ на органическом топливе существенно повлияли на трансформацию деятельности существовавших успешных научных школ ВМФ, работающих в энергетической сфере. Это влияние определялось приоритетностью рассмотрения новых важных факторов, таких как:

- взаимосвязь теплогидродинамических и нейтронно-физических процессов,  влияющая на реактивность активной зоны и условия обеспечения ядерной безопасности;

- обеспечение теплотехнической надежности активной зоны в течение всей кампании в условиях высокой энергонапряженности и изменяющейся во времени неравномерности энерговыделения;

- обеспечение прочности и герметичности «барьеров безопасности», исключающее       выход радиоактивных продуктов за пределы I контура, в частности теплопередающей поверхности парогенератора (ПГ);

- наличие остаточных тепловыделений в активной зоне в заглушенном реакторе, требующее их снятия, как в нормальных, так и в самых тяжелых эксплуатационных ситуациях («аварийное расхолаживание»);

- решение металловедческих задач как по активной зоне, так и по другим элементам реакторной установки (РУ) в свете необходимости выполнения современных требований по надежности, безопасности и живучести ЯЭУ;

- обоснование и реализация водно-химического режима в контурах РУ;

- создание и развитие математического аппарата для анализа и обоснования показателей надежности ЯЭУ, относящейся к категории сложных систем;

- оптимизации комплексной системы автоматического управления (КСАУ) с учетом свойства саморегулирования реактора;

- задачи обеспечения всего жизненного цикла ЯЭУ с обоснованием и реализацией  необходимой инфраструктуры.

Опираясь на более чем полувековой опыт создания и развития корабельных ЯЭУ, направленность исследований научных структур ВМФ можно укрупненно разделить на две категории:

            - научные обоснования требований ВМФ к новому проектированию ЯЭУ (т.е. работы концептуального плана);

            - исследования условий работы широкого спектра важнейшего оборудования и элементов РУ с целью совершенствования конструктивных характеристик, рабочих процессов и эксплуатационных возможностей в направлении повышения показателей надежности и безопасности.

Структура научного потенциала Военно-Морского Флота в области  корабельных ЯЭУ

Отмеченный статус 1 ЦНИИ МО определял направленность его научной деятельности по обоснованию требований ВМФ ко всему комплексу важнейшего оборудования и систем корабля с обеспечением высокой надежности, безопасности и живучести для реализации в конкретном проекте. С начала внедрения ядерной энергетики, которая явилась революцией в атомном подводном кораблестроении, роль военно-морской науки и конкретно 1 ЦНИИ МО резко возросла. Но произошло это не сразу. Начатое в начале 1950-х гг. проектирование 1-й атомной подводной лодки (АПЛ) осуществлялось наукой и промышленностью из-за жесткого режима секретности без участия управленческих и научно-технических структур ВМФ. ГУК ВМФ  и 1 ЦНИИ МО получили доступ к этим работам в конце 1955 г., когда проектный облик АПЛ пр. 627 – главный проектант СКБ-143 (ныне СКБМТ «Малахит») с реакторной установкой ВМ-А – разработчик НИИ-8 Минхиммаша (ныне НИКИЭТ им. Н.А. Доллежаля), уже определился. Это была крупнейшая научно-техническая победа в отечественном подводном кораблестроении.

В 1958 г. 1-я АПЛ «К-3», известная в будущем как «Ленинский комсомол», вошла в состав ВМФ. Решаемые сложнейшие научно-технические задачи, в том числе и проблемного характера, были новыми как для отечественной атомной науки, так и для ученых ВМФ. Тем не менее, можно утверждать, что и в этой ситуации подключение научно-технических и управляющих структур ВМФ к проектированию 1-й АПЛ на начальной стадии исключило бы такое неудачное решение, как «навешенный турбогенератор» на редуктор главного турбозубчатого агрегата (ГТЗА).

Начало эры атомного подводного кораблестроения вызвало необходимость существенной реструктуризации 1 ЦНИИ МО, направленной на успешное решение возникающих новых научно-технических задач с их реализацией в промышленности. Был создан отдел корабельных ядерных энергетических установок, который возглавил опытный флотский инженер-механик, прошедший войну, человек крупномасштабного научно-технического и организационного мышления -  капитан I-го ранга И.Д. Дорофеев.

Контр-адмирал, д. т. н., проф. И. Д. Дорофеев

Став вскоре начальником энергетического управления Института, контр-адмиралом, крупным учёным – доктором технических наук, удостоенным звания Лауреата Ленинской премии, Иван Дмитриевич, умело руководя подчиненными отделами, добился больших коллективных успехов в формировании концептуальной позиции ВМФ в деле развития корабельной ядерной энергетики. Не только в своем ведомстве, но и в кругах атомной науки и промышленности И.Д. Дорофеева стали по праву считать главным идеологом ВМФ в данной сфере («русским Риковером» - по имени американского адмирала). Для академика А.П. Александрова И.Д. Дорофеев стал непререкаемым авторитетом при решении сложных возникающих задач, требующих взвешенного обоснованного подхода. Успеху дела способствовало то, что  их профессиональное сотрудничество началось ещё в годы Великой Отечественной войны при решении проблемы защиты кораблей от магнитных мин. А в рассматриваемый период оно подкрепилось их прочной дружбой.

Академик А.П. Александров

Выдающийся главный инженер научно-исследовательского технологического института (НИТИ им. А.П. Александрова) Э.С. Брянских в своих воспоминаниях, вошедших в юбилейный сборник к 100-летию И.Д. Дорофеева, написал, что эти два имени вошли в легенду [2]. Наряду с другими главными факторами, определившими выбор площадки для строительства Государственной Испытательной Станции (ГИС) корабельных ЯЭУ, преобразованной затем в НИТИ, в Ленинградском регионе Э.С. Брянских в [3] отметил «близость к 1 ЦНИИ МО – идеологическому центру по созданию кораблей для ВМФ СССР».

Для полноценного функционирования отдела корабельных ЯЭУ потребовались физики-ядерщики, поэтому он был укреплен молодыми специалистами с университетским образованием, призванными в кадры ВМФ. С этой же целью группа офицеров, научных сотрудников 1 ЦНИИ МО, прошла годичную подготовку на курсах в Лаборатории «В» МВД СССР (так в то время назывался ФЭИ им. А.И. Лейпунского, ныне в г. Обнинске), получив квалификацию “инженер-физик”, где уже действовал стенд 27/ВМ – наземный прототип ЯЭУ с реактором ВМ-А для АПЛ 1-го поколения. Происходящее параллельно активное подключение высших учебных заведений ВМФ к решению новых задач: Военно-Морской Академии, ВВМИОЛУ им. Дзержинского, в котором в 1957 г. был создан факультет ЯЭУ, образование Севастопольского Высшего Военно-Морского Инженерного Училища (СевВВМИУ) – расширяло научные возможности по формированию как концептуальных направлений развития корабельных ЯЭУ, так и в сфере совершенствования её элементов.

Активно перестраивалась в свете новых энергетических задач научная деятельность Военно-Морской Академии. Не касаясь большого количества научных направлений, нельзя не отметить выдающуюся роль д.т.н. профессора контр-адмирала И.А. Рябинина в развитии инструмента высшей алгебры для анализа надежности и безопасности сложных систем, к которым принадлежат корабельные ЯЭУ. Он является автором логико-вероятностного анализа проблем надежности и в этой сфере по праву считается классиком с международным научным авторитетом. Известная научная школа в области теплогидродинамческих процессов кафедры «Паровых котлов» ВВМИОЛУ им. Дзержинского, преобразованная в кафедру «Ядерные реакторы и парогенераторы» во главе с её руководителями профессорами Н.М. Кузнецовым, а затем Б.Д.Гусевым [4], трансформируя направленность научной деятельности к новым задачам, добилась больших признанных успехов. Таких примеров много.

Ученик Б.Д.Гусева Р.И.Калинин внес весомый вклад в исследование и обеспечение гидродинамической стабильности параллельно работающих ТВС активной зоны реактора и трубной части поверхности нагрева прямоточного парогенератора, став доктором технических наук. Успеху его научной деятельности способствовало сотрудничество с руководителем отдела теплофизических исследований НИТИ В.Б. Хабенским, ставшим крупным авторитетным учёным в нашей стране и за рубежом [5]. Направленность такого рода исследований для ЯЭУ значительно важнее, чем для «органической энергетики». Говоря бытовым языком, нарушение теплогидродинамики парового котла может привести к его аварии, не влияя на топочные процессы, в то же время в активной зоне реактора связь теплофизических и нейтронно-физических процессов непосредственно затрагивает вопросы обеспечения ядерной безопасности.

От организации гидродинамики прямоточного ПГ зависят условия работы его элементов и их герметичность, то есть надежность данного “барьера безопасности”. Успеху этой научной школы способствовало сложившееся многодесятилетнее сотрудничество с ЦКТИ им. И.И. Ползунова, обладавшего богатой экспериментальной базой и площадями для её расширения. Подтверждений этому много. Соавтор данной статьи Л.Б. Гусев в свое время создавал экспериментальные стенды в рамках кандидатской и докторской диссертаций для исследования теплофизики активной зоны корабельного корпусного кипящего реактора в условиях сложных перемещений и качки объекта в этом институте. В СевВВМИУ, несмотря на его молодость, под руководством д.т.н. А.А. Саркисова, ставшего вскоре начальником училища (ныне вице-адмирал, академик РАН) активно развивались научные исследования в области динамических и аварийных режимов ЯЭУ

А.А. Саркисов, вице-адмирал, академик РАН

Докторская диссертация его ученика В.Н. Пучкова была посвящена формированию кризиса теплоотдачи в активной зоне реактора в аварийных ситуациях.

К категории важных аспектов научной деятельности профессорско-преподавательского состава военно-морских вузов в сфере ядерной энергетики относится использование полученных результатов в учебном процессе, повышающее уровень профессионализма выпускников, необходимый для грамотной безаварийной эксплуатации ЯЭУ АПЛ [6].

Успеху общего дела способствовало творческое взаимодействие всех научных структур ВМФ, которое усиливалось пополнением своих рядов специалистами, получившими опыт эксплуатации на действующих АПЛ различных поколений, количество которых интенсивно наращивалось.

Результативность прочного межведомственного сотрудничества научных структур ВМФ с НИИ и конструкторскими бюро-разработчиками ЯЭУ

Работы по ЯЭУ АПЛ 1-го поколения

Пионерский триумфальный прорыв в отечественном подводном кораблестроении, базирующийся на создании ЯЭУ для АПЛ 1-го поколения, вызывал необходимость параллельного проведения серьезных конструкторских работ и научных обоснований для ликвидации проявившихся недостатков, обусловленных новизной технических решений. В определенной степени парадоксальным выглядел тот факт, что ядерный реактор ВМ-А, реализовавший принципиально новый внутриядерный способ получения энергии, практически не вызывал осложнений в эксплуатации в отличие от прямоточного парогенератора (ПГ). Конструкцию ПГ-13 (разработчик СКБК Балтийского завода) можно было бы отнести к категории тривиальных по сравнению с реактором.

Однако, его трубная часть (поверхность нагрева) не стала надежным «барьером безопасности» между I-м и  II-м контуром, приводя из-за возникащих неплотностей к появлению радиоактивности по воздуху в отсеках АПЛ. Главной причиной являлось склонность материала трубок – аустенитной нержавеющей стали к «хлоридному растрескиванию» под напряжением. Неблагоприятным фактором являлась также неупорядоченная гидродинамика двухфазного потока при поперечном обтекании трубок, в которых осуществлялась циркуляция теплоносителя I-го контура. Поддержание необходимых «условий обитаемости» в АПЛ при появлении неплотности в ПГ осложнялось тем, что система отключения ПГ по I контуру с помощью бессальниковых затворов оказалось сложной и недостаточно надежной. Складывающаяся картина на флоте обобщалась и глубоко анализировалась отделами управления эксплуатации, входящего в состав 1 ЦНИИ МО, которое одновременно являлось научной базой Главного технического управления (ГТУ) ВМФ.

Напряжённая ситуация, связанная с низкими показателями надежности ПГ на АПЛ I-го поколения, инициировала консолидацию усилий всех заинтересованных сторон ВМФ и промышленности. Квалифицированные специалисты парогенераторной группы отдела корабельных ЯЭУ 1 ЦНИИ МО (Г.В. Перлов – руководитель, М.И. Киргичев, В.Ф. Акимов) тесно сотрудничали с СКБК (Главный конструктор Г.А. Гасанов) – разработчиком ПГ по всему комплексу вопросов, влияющих на его надежность. Был даже вариант конструкции с трубной частью из перлитной стали. По водно-химическому режиму активно работала химическая лаборатория во главе с выдающимся учёным А.В. Кожевниковым (стал доктором наук, не имея высшего образования). Под его руководством были созданы сорбенты для обессоливания и обескислороживания воды II-го контура и реализована рекомендация по установке ионообменных фильтров на полный расход питательной воды. За эти работы А.В. Кожевников был удостоен звания Лауреата Государственной премии СССР.

Целенаправленно в эту деятельность включились научно-педагогические кадры  кафедры «Реакторы и парогенераторы» ВВМИОЛУ им. Ф.Э. Дзержинского. При отсутствии возможности реализации каких-либо серьезных конструктивных изменений ПГ на действующих АПЛ 1-го поколения на базе научных обоснований 1 ЦНИИ МО были проведены натурные испытания по работе РУ на сниженных параметрах I контура и при парциальной работе ПГ (с отключением по I контуру 2-х секций из 4-х). Эти меры привели лишь к  незначительному улучшению ресурсных показателей. Полноценно данная проблема была решена в новых проектах РУ. Об остроте «парогенераторной эпопеи» свидетельствует тот факт, что в 1964 г. председателем межведомственной комиссии (МВК) по ПГ в СКБК был академик А.П. Александров, а его заместителем – И.Д. Дорофеев.

Серьезным вопросом явилась задача повышения надежности бессальниковых циркуляционных насосов I контура (в РУ ВМ-А их два: главный – ГЦНПК и вспомогательный - ВЦНПК), у которых слабым местом оказалась нихромовая «рубашка», отделяющая герметично полость статора от полости ротора, и прессмасса вкладышей подшипников, работающих на «водяной смазке». Разработчик насосов ОКБ Кировского завода (так в то время называлось ЦКБМ) занимался их доводкой при активном участии сотрудника 1 ЦНИИ МО Г.А. Сокальского.

Ряд других недостатков ЯЭУ (и входящей в неё РУ):

- «навешенный» турбогенератор;

- разветвленная петлевая компоновка главных трубопроводов I контура с наличием импульсных линий малого диаметра;

- сложная конструкция двухходовой активной зоны реактора;

- отсутствие секционирования «компенсирующей решетки», являющейся одним из главных элементов механической части системы управления и защиты реактора (СУЗ),

были исключены в процессе проектирования АПЛ 2-го поколения при активном творческом научно-техническом сопровождении сотрудниками 1 ЦНИИ МО в ЦКБ – проектантах корабля и в ОКБМ (тогда г. Горький), которое стало разработчиком РУ.

Реализация прогрессивных решений при создании РУ для ЯЭУ АПЛ 2-го поколения

Главный конструктор ОКБМ И.И. Африкантов, будучи талантливым конструктором, блестящим организатором и руководителем, сформировал коллектив (ныне носящий его имя «ОКБМ Африкантов», Нижний Новгород), способный оперативно на высоком уровне решать сложнейшие возникающие задачи с апробацией в металле. Это обеспечивалось производственной базой 92-го машиностроительного завода, расположенного на общей площадке. Руководством ОКБМ культивировалось внимательное конструктивное отношение к научно-технической позиции Генерального Заказчика, которое подкреплялось ещё и юридической стороной – материалы технического проекта РУ в то время подписывались назначенным ответственным сотрудником 1 ЦНИИ МО.

Выполненный ОКБМ проект РУ с реакторами типа ВМ-4 (ВМ-4-1) явился качественным скачком по сравнению с 1-й РУ (ВМ-А).

В проекте:

- применена блочная компоновка РУ с соединением реактора и ПГ короткими патрубками по типу «труба в трубе», исключающая разветвленную сеть трубопроводов I контура и импульсных линий малого диаметра;

- применены 2-х скоростные ГЦНПК в количестве 4 (или 5) в единых агрегатах с ПГ;

- принципиально изменена конструкция реактора с использованием одноходовой активной зоны и секционированием «компенсирующей решетки» с выделением цилиндрической центральной части для возможности выхода из «иодной ямы» в течение всей кампании;

- была успешно решена парогенераторная проблема, благодаря использованию трубной части из титанового сплава, переходу к схеме с движением двухфазной среды внутри трубок с обеспечением гидродинамической стабильности путем шайбования;

- применен корпус ПГ, рассчитанный на давление I контура, позволяющий локализовать течь в трубной части надежным отключением дефектного ПГ двойными затворами «по воде и пару»;

- осуществлен переход на выемную конструкцию трубной части ПГ, обеспечивающей при необходимости её замену без «резочно-сварочных работ» по I контуру.

Успех в создании нового проекта РУ был отмечен Государственной премией СССР. Высокого звания её лауреата был удостоен и ответственный научный сотрудник 1 ЦНИИ МО Л.И. Башкиров, осуществлявший научно-техническое сопровождение проектирования творческим участием в этом процессе.

Исследования, направленные на реализацию использования естественной циркуляции теплообменивающихся сред. Создание РУ для ЯЭУ АПЛ 3-го поколения

Необходимость обеспечения расхолаживания реактора при аварийном прекращении принудительной циркуляции теплоносителя I контура в РУ АПЛ 1-го и 2-го поколения инициировала широкий фронт исследований возможности использования для этой цели естественной циркуляции теплоносителя. Ранее в «органической энергетике» научные школы в области теплогидродинамических  процессов достигли больших успехов в области естественной циркуляции двухфазных потоков, а задачи исследования закономерностей и возможностей естественной циркуляции однофазного теплоносителя (ЕЦТ) не были актуальными.

Ситуация изменилась с внедрением ЯЭУ на АПЛ, применительно к которым потребовалось решение широкого спектра задач по обеспечению надежности, безопасности и живучести РУ. Острота вопроса с необходимостью его решения, как расчетно-аналитическими методами, так и на базе проведения экспериментов, включая натурные испытания, вскоре приобрела межведомственный характер. В 1 ЦНИИ МО в отделе корабельных ЯЭУ уже на начальном этапе его деятельности была сформирована научная  группа по данной проблеме (А.Я. Благовещенский – руководитель, С.М. Бор, Е.В. Котов). Быстро сложилась тесная и не будет ошибочным – дружественная кооперация с отделом ЦНИИ им. А.Н. Крылова, возглавляемым А.А. Крайновым, с начальником кафедры “Ядерных реакторов и прогенерторов” ВВМИОЛУ профессором Б.Д. Гусевым и его коллективом, с отделом НИКИЭТ, возглавляемым Г.А. Станиславским, отделом ОКБМ, возглавляемым В.А. Будниковым, с группой экспериментаторов ИАЭ им. Курчатова, возглавляемой А.Е. Савушкиным.

Поддержка этих работ академиком А.П. Александровым, высокий статус 1 ЦНИИ МО, облегчающий проведение натурных испытаний на АПЛ, активная роль руководства ОКБМ и, конкретно, главного инженера Е.Н. Черномордика, обеспечившего изготовление уникальных нештатных термометрических зондов для внутриреакторных замеров реактора ВМ-4, привели в 1972 г. к успеху динамических испытаний по переходу на ЕЦТ при остановке ГЦНПК на АПЛ пр. 667А в условиях Севмашпредприятия (г. Северодвинск) перед сдачей флоту. На базе полученных результатов той же межведомственной комиссией (председатель МВК и руководитель испытаний – А.Я. Благовещенский) были проведены испытания на АПЛ на Северном Флоте, позволившие ввести режим расхолаживания на ЕЦТ в эксплуатационную документацию.

Данный вопрос более детально отражен авторами в отдельной публикации [7]. В ней также показано, как сотрудничество ученых ВМФ и промышленности продемонстрировало возможность в условиях геометрии отсека АПЛ расширить использование ЕЦТ, обеспечив частичные ходовые режимы при неработающих ГЦНПК.  Включение этой позиции в требования ВМФ к проектированию РУ и реализация в проекте ОКБМ ОК-650Б в конкурсе на создание РУ для ЯЭУ АПЛ 3-го поколения в значительной степени определило его победу при большом количестве претендентов на расширенном НТС в 1 ЦНИИ МО в 1965 г. с участием академиков А.П. Александрова, Н.А. Доллежаля, а также руководителей широкого круга предприятий промышленности [6].

Успеху ОКБМ на  конкурсе способствовало также принятие Главным Конструктором под руководством Я.Д. Арефьева (в будущем преемник И.Д.Дорофеева, д.т.н., контр-адмирал, Лауреат Государственной премии СССР) научно обоснованных требований по ресурсу и сроку службы основного оборудования РУ. Пройдя все необходимые инстанции, рекомендация НТС стала основой для принятия Правительственного решения, сделавшего ОКБМ главным конструкторским бюро по созданию корабельных РУ военного и гражданского назначения. 1 ЦНИИ МО поддержал инициативу Главного Конструктора ОКБМ И.И. Африкантова взять на себя весь комплекс создания (конструирование, изготовление опытного образца, испытания) ПГ. И в этом направлении ОКБМ занимает лидирующие позиции. Большой вклад в развитие ПГ внесен научной школой академика Ф.М. Митенкова - преемника И.И. Африкантова. Достигнутые успехи при создании РУ для ЯЭУ АПЛ 3-го поколения с расширенным использованием ЕЦТ в свете научно обоснованных требований ВМФ и совершенствованием ПГ [8] сохраняются и преумножаются в новых проектах для следующих поколений АПЛ. Они демонстрируют прогресс в важнейшей области высоких отечественных энергетических технологий.

Совершенствование активных зон реакторов ЯЭУ АПЛ

В перечне больших задач, решаемых группой физиков отдела корабельных ЯЭУ 1 ЦНИИ МО (Е.Т. Янушковский – руководитель, И.С. Масленик, Ю.С. Белолипцев), главной являлось научное обоснование возможности увеличения кампании активной зоны реактора. От нее зависела периодичность проведения сложной трудоемкой технологической операции по перезарядке реактора. Задача увеличения загрузки ядерного топлива и глубины его выгорания упиралась в сложные условия пребывания топливной композиции и оболочки твэла, нагружаемой внутренним давлением газообразных продуктов деления при высокой энергонапряженности активной зоны. Отраслевой наукой и промышленностью осуществлялся широкий поиск прогрессивных решений, включая различную геометрию твэлов (стерженьковые, крестообразные, кольцевые) для активных зон, результаты натурных испытаний которых глубоко анализировались отмеченной выше группой ученых-физиков ВМФ. Их несомненной заслугой явилось научное прогнозирование достижимой кампании активной зоны, которая далее была реализована. Е.Т. Янушковский стал доктором технических наук и за вклад в совершенствование активных зон реакторов ЯЭУ АПЛ был удостоен звания Лауреата Государственной премии СССР. Сейчас успехи в этой области говорят сами за себя – достигнутые кампаний активных зон позволяют ограничиться одной перегрузкой реактора за весь срок службы АПЛ.

Другие направления активной деятельности ученых ВМФ в области корабельных ЯЭУ

Приведенные выше примеры отражают лишь незначительную часть узловых вопросов, решаемых учеными ВМФ в деле развития корабельной ядерной энергетики. Появлялись принципиально новые проблемные задачи научно-технического плана, требующие межведомственной консолидации для их успешного решения. Серьезным недостатком являлось «шумность» ГЭУ, делавшая наши АПЛ уязвимыми для вероятного противника. Интенсивное творческое сотрудничество ученых 1 ЦНИИ МО с руководством и коллективом подключенного  к работам Калужского турбинного завода позволило успешно решить эту задачу, применив блочный ГТЗА с двухкаскадной амортизацией. Соответствующий вклад в «малошумность» вносила также работа ГТЗА на самопротоке главного конденсатора (при отключенном циркуляционном насосе) и возможность перевода РУ в режим ЕЦТ (отключение ГЦНПК).

В свете проблемы надежности и безопасности РУ серьезное внимание уделялось исследованиям прочностных аспектов РУ в динамических условиях. Сотрудником 1 ЦНИИ МО С.М. Бором была научно обоснована и подтверждена натурными испытаниями на АПЛ 2-го поколения возможность ускоренного разогрева РУ с переменной скоростью. С.М. Бор стал известным ученым-прочнистом со степенью доктора технических наук.

Множество совершенно новых вопросов пришлось решать ученым ВМФ вместе с промышленностью при создании РУ с жидкометаллическим теплоносителем («свинцом-висмутом») для скоростных «подводных лодок–истребителей» малого водоизмещения с высокой степенью автоматизации и резко уменьшенной численностью личного состава (пр. 705). РУ создавалась в двух вариантах: петлевая ОК-550 (Главный конструктор «ОКБМ Африкантов») и блочная БМ-40А (Главный конструктор ОКБ «Гидропресс».) Качественное научно-техническое сопровождение на всех стадиях создания и испытаний осуществляли сотрудники 1 ЦНИИ МО Б.Г. Константинов и В.М. Паньков. Параллельно, совместно с научной школой А.И. Лейпунского (ныне Физико-энергетический институт им. А.И. Лейпунского, г. Обнинск) решалась проблемная задача технологии тяжелого теплоносителя (ТТТ) применительно к условиям эксплуатации ЯЭУ. Высокий профессиональный уровень Б.Г. Константинова проявился в том, что в 1 ЦНИИ МО он расширил сферу своей деятельности, стал начальником управления подводных лодок, доктором технических наук, Заслуженным деятелем науки РФ. Что касается АПЛ пр. 705, то, несмотря на освоение этого нового направления в развитии атомного подводного кораблестроения, им «не нашлось места» в нашей постперестроечной военной оборонительной доктрине.

К числу интереснейших прогрессивных технических решений, синтезирующих научные достижения широкого спектра, по праву можно отнести вспомогательную атомную установку ВАУ-6 для модернизации дизель-электрических подводных лодок (ДЭПЛ), Главный Конструктор --- НИКИЭТ им. Н.А. Доллежаля. Её основные характеристики: одноконтурная, необслуживаемая, с корпусным кипящим ректором, полностью автоматизированная, мощностью 600 кВт. Такая модернизация расширяла бы возможности боевого использования ДЭПЛ, приближая их к АПЛ. Установка была испытана и отработана на натурном стенде в НИТИ им. А.П. Александрова и в корабельных условиях. В историческом плане идея создания такой установки принадлежала начальнику отдела корабельных ЯЭУ 1 ЦНИИ МО Ю.А. Убранцеву и сотруднику отдела А.П. Туровскому, быстро овладела умами коллег из научно-конструкторских структур промышленности и была закреплена авторским свидетельством большого комплексного коллектива. В кругу видных ученых ВМФ в сфере атомной энергетики Ю.А. Убранцев занимает особое место. Масштабность его личности в науке, в генерации новых идей, в видении проблемы во всех её аспектах, блестящие человеческие качества и организаторские способности не могли не вызывать восхищения. Он стал доктором технических наук, Заслуженным деятелем науки РФ, Лауреатом Государственной премии СССР за участие в создании РУ КН-3 для тяжелого атомного ракетного крейсера пр. 1144.

Создание «ГИС-НИТИ им. А.П. Александрова» - поворотный пункт в развитии корабельная ядерной энергетики

В этом году исполняется 60 лет со дня образования Государственной испытательной станции корабельных ЯЭУ, трансформированной в Научно-исследовательский технологический институт (ныне  НИТИ им. А.П. Александрова, г. Сосновый Бор Ленинградской обл.).

Сейчас факт своевременного создания этого уникального Института не может не вызывать чувство глубокого удовлетворения, понимая, что в наше постперестроечное время он бы не имел места. История деятельности НИТИ – это очень большая тема. Важно то, что с самого начала благодаря умелому высокопрофессиональному руководству Институтом, постоянному вниманию и действенной помощи А.П. Александрова, целенаправленной активной деятельности молодого творческого коллектива, ряд сотрудников которого в будущем вошли в число крупных известных учёных, сформировалась совершенно новая технология отработки перспективных образцов корабельной ядерной энергетики в наземных условиях. В отличие от корабельных ЯЭУ натурные «стенды-прототипы» оснащались широкой сетью замеров всего комплекса нейтронно-физических, теплогидравлических, электрических и других параметров, позволяющей безопасно проводить широкий спектр динамических испытаний как для подтверждения реализации заложенных проектных решений, так и для расширения эксплуатационных возможностей.

При большом числе молодых талантливых сотрудников НИТИ разных специальностей нельзя не отметить руководителя отдела динамических исследований С.Д. Малкина. Он стал идеологом и создателем системы автоматического проведения эксперимента, которая параллельно обрабатывала опытные данные и корректировала математическую модель с непосредственным получением результатов, необходимых для начала следующего режима. Сложилось тесное взаимополезное и, не будет ошибочным, дружеское сотрудничество НИТИ и 1 ЦНИИ МО. Их руководители и сотрудники взаимно обогащали друг друга идеями, опытом, чувством перспективы, углубленным виденьем специфики вопроса и стоящей задачи.  К примеру, Ю.А. Убранцев был председателем МВК в НИТИ по приемке натурного прототипа ВАУ-6с с корпусным кипящим реактором, в котором в металле реализованы сформированные им ранее идеи и замыслы. Опытный сотрудник химической лаборатории 1 ЦНИИ МО А.И. Свиташов тесно контактировал с руководителем отдела химических (и радиохимических) исследований НИТИ Л.Н. Москвиным (ныне крупный известный учёный в этой области). Таких примеров много.  Уместно отметить большие возможности, которыми в тот период располагало ГУК ВМФ в деле обеспечения активного участия своих специалистов и учёных в творческом процессе развития военного кораблестроения во всех формирующих его аспектах.

Если изменение штатной структуры НИИ ВМФ – задача в организационном плане очень сложная, то открытие военных представительств (ВП МО) в научных и промышленных структурах, работающих в интересах ВМФ, являлось прерогативой ГУК ВМФ. Применительно к ВП МО в НИИ привычный термин «военная приёмка» не может считаться корректным для отражения их главных функциональных обязанностей. Конкретно функциональные обязанности открытого в 1969 г. ВП МО в НИТИ в соответствии с организационным документом (директивой) ГУК ВМФ превращали его в подразделение 1 ЦНИИ МО. В его задачи входило непосредственное участие на всех этапах испытаний и отработки новых перспективных корабельных ЯЭУ (членство в межведомственных рабочих группах, формирование программ испытаний и анализ результатов с позиции Гензаказчика в свете выполнения заложенных требований по надежности, безопасности и др.).

Наглядным подтверждением сказанного является не только предусмотренное служебно-профессиональное субординационное подчинение коллектива ВП МО командованию энергетического управления 1 ЦНИИ МО, но и партийно-политическая подчиненность его политотделу постановкой на партийный учёт. Для приёмки монтажных и пусконаладочных работ в подчинение данному с ВП МО, являющемуся головным с правом согласования на месте возможных изменений в технической документации, прикомандировывались группы военпредов соответствующих судостроительных заводов. Первым руководителем ВП МО в НИТИ был назначен соавтор данной статьи А.Я. Благовещенский, имевший учёную степень к.т.н. Это назначение соответствовало и его личному желанию – принять непосредственное участие в натурной отработке РУ ОК-650Б (стенд КВ-1) с широким спектром использованием ЕЦТ в свете реализованных требований ВМФ, базирующихся в значительной части на результатах выполненных им научных обоснований. Позднее «за успехи в создании и комплексных испытаниях» этой РУ он был награжден орденом Трудового Красного Знамени.

Широчайший спектр важнейших задач, успешно решенных в НИТИ в обеспечение развития корабельных ЯЭУ, получил всестороннее отражение в [3] и не охватывается в данной статье. Тем не менее, некоторые моменты нельзя оставить без внимания. Натурная отработка упомянутой выше ТТТ для ЖМТ «свинец-висмут» с «путевкой в жизни» для АПЛ была осуществлена сотрудниками стенда КМ-1 с РУ ОК-550 (начальник О.Г. Панов) при непосредственном научно-исследовательском участии сотрудника ФЭИ Ю.И. Орлова и военпреда Н.Н. Монахова. Система ББР (безбатарейного расхолаживания РУ ОК-650Б при полном аварийном обесточивании) в варианте, активно продвигаемом 1 ЦНИИ МО, была всесторонне отработана в НИТИ и внедрена на АПЛ. По инициативе научно-управленческих структур ВМФ, к которым присоединилось и Управление боевой подготовки, были проведены испытания стенда КВ-1 (РУ ОК-650Б) в режиме «автономного похода». Полученные результаты заслужили высокую оценку командования ВМФ, явились прочной основой для деятельности личного состава в условиях боевой службы АПЛ и способствовали успешной приемке головного тяжелого атомного ракетного крейсера пр. 1144 в состав ВМФ в 1980 г. [9].

«Нештатные ситуации» [3], имевшие место при испытаниях натурных прототипов корабельных ЯЭУ в НИТИ, наглядно подтвердили правильность концепции недопущения эксплуатации новейших образцов ядерной энергетики на корабле без предварительной полноценной отработки в наземных условиях.

Заключение

Приведенный в статье материал, охватывающий лишь незначительную часть примеров затронутой темы, наглядно подтверждает важнейшую роль учёных ВМФ в развитии корабельной ядерной энергетики, являющейся одной из главных составляющих в атомном подводном кораблестроении.

Качественный скачок в развитии ЯЭУ для АПЛ нескольких поколений в доперестроечный период был достигнут благодаря чёткой организационной структуре академических и ведомственных НИИ, предприятий промышленности, научного и управленческого аппарата ВМФ, обладавшего функциями Генерального Заказчика, а также принятого в стране порядка их взаимодействия.

В перестроечный и постперестроечный период при реформировании в свете перехода к новой экономической формации всех гражданских и военных управленческих категорий связь военно-морской науки и промышленности лишилась строгой организационной основы. Применительно к 1 ЦНИИ МО начальники энергетического управления: А.А. Кривуля, О.Ю. Лейкин, В.В. Антипов, С.А. Петров, начальники отдела корабельных ЯЭУ – Я.П. Залевский, А.И. Калинкин и другие, - руководили коллективами и взаимодействовали с внешним миром уже в осложненных условиях, опираясь на сохранившуюся инерционность, личные контакты и научный авторитет. Отсутствие в ВМФ Заказывающего управления привело к потере статуса юридического лица знаменитым 1 ЦНИИ МО, реорганизованным в НИИ кораблестроения и вооружения (К и В) – структурное подразделение крупной учебно-научной организации ВУНЦ ВМФ “Военно-Морская Академия”.

Есть основания полагать, что проявляющаяся забота высших органов государственной власти о повышении боеспособности современного ракетно-ядерного флота могла бы и в условиях нынешней экономической формации, опираясь на имеющийся положительный опыт, восстановить ведущую роль учёных ВМФ в развитии всех компонентов военного кораблестроения, обеспечив научно-техническое сопровождение Заказа, начиная с «чистого листа». Применительно к корабельной ядерной энергетике этот аспект является важнейшим.

Литература

Арефьев Я.Д. Отечественная корабельная энергетика второй половины XX века и вклад учёных 1 ЦНИИ МО в её создание. – СПб, изд. «Моринтех», 2004

Брянских Э.С. Воспоминания о И.Д. Дорофееве. Юбилейный сборник. Дорофееву Ивану Дмитриевичу 100 лет. СПб,: НИИ КиВ, 2016

Брянских Э.С. Подводная одиссея НИТИ им. А.П. Александрова. СПб,: изд. «Моринтех», 2004

Гусев Б.Д., Калинин Р.И., Благовещенский А.Я. Гидродинамические аспекты надежности современных энергетических установок. Л.,: Энергоатомиздат, 1989

Хабенский В.Б., Балдина О.М., Калинин Р.И. Механизм пульсаций и влияние конструктивных и режимных параметров на границу устойчивости потоков//Достижения в области теплообмена и гидравлики двухфазных потоков в элементах энергооборудования. Л.,: Наука,1973

Саркисов А.А., Гусев Л.Б., Калинин Р.И. Инженерные основы теории и эксплуатации судовых ядерных реакторов//Учебное пособие для вузов. М,: «Издательский дом МЭИ», 2011

Благовещенский А.Я., Гусев Л.Б. Этапы реализации использования естественной циркуляции теплоносителя в корабельных ЯЭУ.//Атомная стратегия. – 2020. - № 166.

Благовещенский А.Я., Гусев Л.Б. Влияние типа парогенератора, его конструктивных и эксплуатационных характеристик на развитие атомной энергетики с двухконтурными энергоблоками ВВЭР. //Атомная стратегия. – 2021. – № 175.

Благовещенский А.Я. Роль результатов испытаний ЯЭУ стенда КВ-1 в процессе приёмки в состав ВМФ тяжелого атомного ракетного крейсера «Киров». //Технологии обеспечения жизненного цикла ядерных энергетических установок. – 2019. - № 2 (16)