Как это было: самоходные АЭС Советского Союза

Развитие атомной энергетики в Советском Союзе было едва ли не главным стратегическим направлением. Атомные станции, как грибы, появлялись то в одной, то в другой республике, укрепляя энергетический баланс страны.

Там, где по каким-то причинам полномасштабную АЭС построить было невозможно, на службу энергетикам приходили мобильные атомные электростанции.

Идея создания передвижной АЭС пришла советским инженерам и физикам в середине 50-х годов. Прежде всего, данная затея была связана с необходимостью снабжать электроэнергией гражданские и военные объекты, расположенные в труднодоступных районах Крайнего Севера. Со временем к данной цели добавилась еще военно-стратегическая.   

За недолгую историю существования энергосамоходы претерпели ряд значительных изменений. За эволюцией мобильных АЭС проследила редакция ЕnergoВelarus.by.

Гусеничная вездеходная версия ПАЭС 

За основу данной версии передвижной АЭС разработчики взяли проект ядерного реактора для ледоколов. В установке ТЭС-3 использовали схему малогабаритного двухконтурного водо-водяного реактора, активна зона (АЗ) которого была выполнена в виде небольшого цилиндра с 74 тепловыделяющими сборками. Когда все оборудование было укомплектовано и собрано в единую систему, инженеры решили поместить готовую конструкцию на гусеничное шасси от тяжелого танка Т-10, добавив к семи каткам еще три. Однако удлиненное шасси не единственное ноу-хау советских разработчиков, ведь изначально мобильная АЭС не была такой уж мобильной: цельная платформа попросту не выдерживала нагрузки оборудования. По этой причине было принято решение разбить конструкцию на четыре соединенные межу собой самоходные части: вагон №1 – реактор с  биозащитой и специальный воздушный радиатор для снятия остаточного охлаждения, вагон №2 – парогенераторы, компенсатор объема и циркуляционные насосы для подпитки первого контура, вагон №3 – турбогенератор. Гусеничная вездеходная ПАЭС могла работать только при наличии последовательного подключения всех составных частей. 

Вид на энергосамоходы с пультом управления и турбогенератором 

Гусеницы энергосамоходов закрыты для утепления

Общий вид ТЭС-3

Мощность реактора: в 1961-м году образец ТЭС (транспортабельной АЭС) вырабатывал 1,5 МВт. 
Безопасность: перед началом работы реактора вся установка окружалась специальными боксами из земли и бетона, что, по мнению специалистов, не только придавало установке надежности, но и в некотором смысле защищала персонал от нежелательного излучения.

Колесная версия АЭС     

До конца 80-х годов в институте «Сосны» занимались созданием передвижной транспортабельной установки и параллельно работали над проектами реакторов – опытно-промышленного и большого энергетического.  В результате многолетней работы при поддержке более 150 организаций и предприятий СССР была создана и запущена в 1985 году первая в мире передвижная атомная электростанция «Памир-630 Д» тепловой мощностью 10 МВт, а электрической – 630 кВт. Установка была оснащена диссоциирующим теплоносителем и рабочим телом «нитрин» на основе N₂O₄. 

После Чернобыльской катастрофы по понятным причинам данные проекты закрыли, а институт практически сразу включили в решение таких задач, как определение уровней радиоактивного загрязнения территории Беларуси радиоактивными изотопами и уровней облучения населения пострадавших регионов, проведение контроля радиоактивного загрязнения продуктов питания, произведенных в стране и др.

Воплощенную в металле конструкцию пометили на тягач МАЗ-537. В состав «Памира» входили реакторный и турбогенераторный блоки, а также система управления и оборудованные жилые помещения для персонала. К слову, контроль и управление атомной установкой осуществлялось при помощи бортовых ЭВМ. Общий вес установки составлял более 60 тонн. 

Владимир Рак, НАН Беларуси

«Всего в институте было создано два экземпляра передвижной АЭС. Один из них проработал более 8000 часов (почти год непрерывной эксплуатации). Уровень автоматизации позволял управлять реактором даже солдатам, специалисты ядерщики не требовались. Второй экземпляр самоходной электростанции в работу не пускали. А когда программу по развитию данного направления атомной энергетики закрыли, корпус разрезали, а крышка реактора и по сей день стоит во внутреннем дворе института энергетических и ядерных исследований «Сосны» как памятник», – рассказывает Владимир Рак, заведующий сектором «Экономика энергетики» лаборатории «Энергобезопасность» Института энергетики НАН Беларуси.  

Общий вид ТЭС-3

«Некоторое время назад МАГАТЭ продумывало такую стратегию: все перейдут на плавучие АЭС, от строительства наземных откажутся вовсе. Мобильные станции будут строится на нескольких заводах под контролем МАГАТЭ. Все созданные энергетические объекты, а также ядерное топливо и отработанные ресурсы будут подотчетны агентству по атомной энергии. Принцип работы при таком алгоритме действий таков: та или иная страна дает заявку – МАГАТЭ пригоняет на берег АЭС, подключает ее к сети – вводит в местную энергосистему», – продолжает Владимир.

Макет реактора передвижной АЭС «Памир-630 Д»

Кувшинов Вячеслав Иванович, ГНУ «ОИЭЯИ-Сосны» НАН Беларуси

«Дело в том, что до сих пор нет таких электростанций. И, тем не менее, потребность в них очень большая. Для чего? В частности, для золотодобычи, алмазодобычи, нефти. В те районы, где их добывают, протянуть энергетические линии попросту нельзя», – поясняет Кувшинов Вячеслав Иванович, профессор, доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией в ГНУ «Объединенный институт энергетических и ядерных исследований «Сосны».

Мощность реактора: 5 МВт.
Безопасность: передвижная станция отвечала всем требованиям безопасности и была рассчитана на эксплуатацию в неблагоприятных климатических условиях – от +35 до ˗50 °C; была реализована пассивная система аварийного охлаждения реактора, которая позволяла в случае необходимости, например обесточивания, эффективно отводить тепло от реактора и не допускать разогрева активной зоны; в качестве материала конструкции был выбран гидрид циркония, он при аварийном повышении температуры активной зоны разлагается, прекращая реакцию деления.

    Плавучая атомная электростанция 

Впервые проект плавучей АЭС был представлен в 60-х годах прошлого столетия в Обнинске. Им стала плавучая АЭС «Север», предположительной задачей которой было обеспечение электроэнергией военных объектов, а также объектов, расположенных в удаленных местах нефтедобычи. 

К сожалению, в 1969 году по воли Министерства обороны СССР проект плавучей АЭС был заморожен ввиду нецелесообразности его дальнейшей реализации. Подобные проекты в то время также были остановлены в Германии и США. Хотя с 1966-го по 1976 год первые плавучие реакторы гражданского назначения использовались в США для обеспечения энергией Панамского канала и американской исследовательской базы в Антарктике.
   
Недавно появилась информация о том, что МО РФ решила возобновить работу над созданием мобильных АЭС. В конце 2016 – начале 2017 года, по словам директора Балтзавода А. Вознесенского, Росатом получит рабочую ПАТЭС – «Академик Ломоносов». Предполагается, что судно будет обеспечивать электроэнергией труднодоступные районы на Крайнем Севере. Сроки начала эксплуатации ПАТЭС зависят в том числе и от создания необходимой береговой инфраструктуры в регионе.

Источник фото: m-atom.ru

Особенность «Академика Ломоносова» заключается в отсутствии собственной силовой установки. К месту назначения ПАТЭС будут доставлять буксиры, а для контроля работы атомных реакторов на борту предусматривается персонал в количестве 60 человек. Энергоблок рассчитан на 40 лет эксплуатации, по истечению которых будет направлен на специализированное технологическое предприятие для утилизации.

Источник фото: topwar.ru

Плавучая электростанция способна снабжать электричеством и теплом город с населением до 200 тыс. человек. К тому же, при возникновении потребности ПАТЭС можно будет использовать в качестве гигантского опреснителя морской воды. Максимальная (расчетная) производительность «Академика Ломоносова» – 240 тыс. кубометров пресной воды в час. 

Недостатки передвижных атомных электростанций

Как бы ученые не старались изобрести идеальные системы безопасности для мобильных АЭС, данный вопрос всегда оставался актуальным: передвижные установки не застрахованы ни в условиях войны, пиратства и терроризма, ни в условиях неблагоприятных природных явлений. В случае захвата автономных атомных электростанций может возникнуть серьезная угроза для окружающей среды и человека.