«Энергоисточник нового поколения»: как создаются реакторные установки для атомного флота РФ

В Нижнем Новгороде началось производство оборудования корабельной реакторной установки (РУ) «РИТМ-200», которая будет смонтирована на строящемся универсальном атомном ледоколе проекта 22220 (ЛК-60Я) «Чукотка». Об этом RT сообщили в АО «ОКБМ Африкантов».

ОКБМ Африкантов приступило к изготовлению оборудования реакторной установки «РИТМ-200» для серийного универсального атомного ледокола «Чукотка», — заявили в пресс-службе предприятия.

Строительство «Чукотки», как и других ледоколов проекта 22220, ведётся в Санкт–Петербурге на АО «Балтийский завод» (входит в АО «Объединённая судостроительная корпорация» (ОСК). Сдача заказчику — ФГУП «Атомфлот» — запланирована на 2026 год. Судно будет заниматься ледовой проводкой грузов с Баимского медно-золотого проекта (Чукотка), на котором планирует работать казахстанская компания KAZ Minerals.

«Чукотка» — четвёртый серийный корабль проекта 22220. В настоящее время на пространстве Северного морского пути (СМП) курсируют атомоходы «Арктика» и «Сибирь». На стадии строительства находятся «Урал» и «Якутия».

Наибольшая длина ледокола типа ЛК-60Я составляет 173,3 м, максимальная ширина — 34 м, толщина преодолеваемого ледяного покрова — 2,8 м, пропульсивная мощность — 60 МВт, экипаж — 75 человек.

Как сообщается на сайте ОСК, технические возможности корабля проекта 22220 позволяют осуществлять круглогодичную проводку караванов в западном районе Арктики, а также на мелководных участках Енисея и Обской губы. Кроме того, данные ледоколы способны проводить спасательные мероприятия, буксировать различные суда и плавучие сооружения.

Эффективность и безопасность 

ОКБМ Африкантов — головной разработчик всех российских судовых реакторных установок, включая «РИТМ-200». На мощностях предприятия производятся крышки корабельных реакторных установок и разнообразное оборудование парогенерирующего блока (ПГБ). Изготовление корпусов и контрольную сборку РУ осуществляет подмосковный машиностроительный завод «ЗиО-Подольск».

Элементы активной зоны (ядерное топливо, теплоноситель, устройства систем управления и защиты реактора) выпускаются на ПАО «МСЗ» (Электросталь).

«В проекте («РИТМ-200». — RT) использована активная зона кассетного типа с металлокерамическим топливом повышенной ураноёмкости, по сравнению с интерметаллидным топливом удовлетворяющая требованиям режима нераспространения ядерного оружия (обогащение менее 20%)», — говорится в материалах ОКБМ Африкантов.

Монтаж «РИТМ-200» происходит на заводе — изготовителе ледоколов. Ходовые испытания корабли проекта 22220 ведутся в Арктике, неподалёку от Мурманска, где находится ФГУП «Атомфлот» и инфраструктура технического обслуживания атомоходов.

7 апреля во время пресс-подхода главный конструктор водо-водяных реакторных установок ОКБМ Африкантов Юрий Фадеев акцентировал внимание на том, что предприятие собственными силами выпускает ключевые элементы установок. По словам главного конструктора, введённые недавно западные санкции не повлияют на сроки их производства.

«Доля импорта минимальная. Это, по сути, только отдельные электронные комплектующие. Это (прекращение поставок из-за рубежа. — RT) абсолютно некритично, аналоги им уже найдены», — подчеркнул Фадеев.

«РИТМ-200» — энергетическая установка третьего поколения, состоящая из двух реакторов водо-водяного типа совокупной мощностью 350 МВт. Как отметил Фадеев в комментарии журналистам, на сегодняшний день данная РУ является самой производительной в мире.

Главными достоинствами реакторных установок в ОКБМ Африкантов считают высокий уровень безопасности, увеличенный ресурс эксплуатации, продолжительный период непрерывной работы и низкий уровень собственного энергопотребления.

«Отличительной особенностью реактора является его интегральная компоновка — четыре парогенератора реактора интегрированы в корпус активной зоны (традиционно парогенераторы делают в отдельном корпусе, соединённом с корпусом активной зоны трубопроводами теплоносителя первого контура)», — поясняется в материалах «Росатома».

Важнейшим элементом РУ «РИТМ-200» являются два парогенерирующих блока. Они отличаются более компактными массогабаритными характеристиками по сравнению с предшественниками, легче монтируются на корабли и проще утилизируются. Каждый ПГБ способен непрерывно работать 26 тыс. часов.

Назначенный ресурс оборудования установки «РИТМ-200» разработчик оценивает в 320 тыс. часов (против 100—177 тыс. у предшественников типа АК-900А), назначенный срок службы основного оборудования — 40 лет (против 25—33 лет), энергоресурс активной зоны — 4,5—7 Твч (против 1,8 Твч), масса — 2,2 тыс. тонн (2,6 тыс. тонн), длина — 15,5 м (против 20 м).

Как говорится в материалах ОКБМ Африкантов, в установке «РИТМ-200» применён высокоэффективный прямотрубный парогенератор, «удельная паропроизводительность которого более чем в два раза выше эксплуатирующихся змеевиковых».

Ещё одним существенным достоинством РУ «РИТМ-200» является минимизация объёмов жидкостных и твёрдых радиоактивных отходов (РАО) за счёт организации циркуляции воды первого контура по замкнутым трассам и интеграции усовершенствованной активной зоны.

С целью повышения безопасности эксплуатации в РУ «РИТМ-200» применены «пассивные и самосрабатываемые» устройства, которые ограничили последствия технических отказов и ошибок персонала. Речь идёт о системе аварийного охлаждения активной зоны с гидроаккумуляторами и о новой защитной оболочке РУ.

Фадеев рассказал, что задачу создания установки «РИТМ-200» значительно упростило моделирование наземных испытаний, которое осуществлялось с помощью ЭВМ (электронно-вычислительной машины) и российского программного обеспечения. Таким образом, у ОКБМ отпала необходимость изготавливать прототипы и опытные образцы.

Как пояснил журналистам ведущий специалист ОКБМ Игорь Зотов, при разработке РУ «РИТМ-200» был создан так называемый цифровой двойник, с которым проводились испытания на прочность и динамику внутренних процессов.

По словам инженера, благодаря компьютерному моделированию удаётся сократить цикл разработки новых РУ и сэкономить средства, которые ранее расходовались на изготовление прототипов.

Как сообщается в материалах ОКБМ, существенное повышение технико-экономических показателей и безопасности, а также снижение массогабаритных параметров РУ обеспечило в кораблях проекта 22200 такую важную функцию, как переменная осадка, или двухоосадочность.

Минимальная рабочая осадка российского ледокола составляет 8,55 м, а по кильватерной линии — 10,5 м. Перемена этого показателя позволяет атомоходу уверенно чувствовать себя как на глубокой воде, так и в устьях рек.

Новые проекты

По словам Фадеева, в настоящее время ОКБМ Африкантов разрабатывает модификации РУ «РИТМ-200» под оптимизированные плавучие энергетические блоки (ОПЭБ), способные вырабатывать 100 МВт электричества и 350 Гкал/ч тепловой энергии.

«Оптимизированный плавучий энергоблок — энергоисточник нового поколения, созданный на базе российских технологий атомного судостроения», — говорится в брошюре ОКБМ Африкантов.

Как пояснили RT на предприятии, мощности перспективной станции будет достаточно, чтобы обеспечить электричеством и теплом промышленные предприятия и населённые пункты. Помимо этого, ОПЭБ может обеспечивать потребителей опреснённой морской водой.

Проект плавучих энергоблоков находится в стадии разработки. На сегодняшний день планируется построить четыре ОПЭБ, которые будут снабжать энергией Баимский горно-обогатительный комбинат.

На этих платформах будут использоваться реакторные установки «РИТМ-200М». По информации нижегородского предприятия, модернизированные установки будут работать в течение 60 лет и не окажут никакого влияния на биосферу. В целом функционирование ОПЭБ позволит снабжать энергией удалённые территории и предприятия, которые сейчас вынуждены использовать автономную генерацию.

Ещё один крупный проект ОКБМ — это создание РУ «РИТМ-400» для линейки ледоколов «Лидер», самых мощных в мире атомоходов подобного типа. В настоящее время строится головной корабль под названием «Россия».

«Лидеры» необходимы для круглогодичной навигации по Северному морскому пути. Упоминавшиеся выше ледоколы проекта 22220 круглогодично действуют только в западной части СМП, в восточную они способны заходить только в летне-осенний период.

Благодаря РУ «РИТМ-400» «Лидеры» смогут создавать судоходный канал шириной, превышающей 50 м, ломая лёд толщиной до 4 м. Движение на всём протяжении СМП будет осуществляться с «экономически эффективной скоростью», подчёркивают в ОКБМ.

Пропульсивная мощность установки «РИТМ-400» составит 120 МВт, срок службы — 40 лет, непрерывный период работы — 26 тыс. часов. Как пояснили на нижегородском предприятии, сверхмощная РУ главным образом создаётся на основе технологий, воплощённых в РУ «РИТМ-200».

В беседе с RT эксперт по энергетической безопасности Борис Марцинкевич отметил, что в разработке новых типов реакторных установок ОКБМ Африкантов опирается на собственный богатый опыт и хорошо отлаженную кооперацию производства РУ внутри России.

«В Нижнем Новгороде создают во многом уникальные корабельные реакторные установки, что обеспечивает развитие нашего атомного ледокольного флота. Конечно, оно зависит не только от ОКБМ — здесь важны результаты работы судостроительной промышленности в целом. Но высокопроизводительные и безопасные реакторные установки — это сердце российских ледоколов», — подчеркнул Марцинкевич.