5 прорывных направлений применения атомного двигателя

16 февраля 1978 года в первый рабочий путь вышел атомный ледокол «Сибирь». Он стал наследником первого в мире атомохода «Ленин».

Принято считать, что атомный двигатель имеет ограниченное применение. Однако уже сейчас им оснащаются не только ядерные подводные лодки. А проектов его использования в будущем, вполне реализуемых, существует великое множество.

Под водой

Первыми ядерный реактор в качестве силовой двигательной установки использовать начали военные. В частности — подводники. Это было напрямую связано с новыми тактическими задачами, которые предстояло решать субмаринам с ядерными боезапасами. Они должны были совершать длительное автономное плавание без дозаправки и с крайне редкими всплытиями, дабы не обнаруживать себя в «подбрюшье» у потенциального противника.

Неоспоримым достоинством АПЛ в сравнении с дизель-электрическими субмаринами заключается в том, что аккумуляторы при подводном ходе не требуются. Атомный реактор превращает воду в пар, пар вращает турбину, та в свою очередь приводит в движение турбогенератор. Генератор запитывает ходовой электродвигатель.

Первой атомной субмариной стала американская лодка Nautilus водоизмещением 4222 тонн, принятая на вооружение ВМС США в сентябре 1954 года. Достоинство «атомного хода» вскоре было убедительно доказано: Nautilus подо льдом достиг Северного полюса. Силовая установка выдавала мощность 9860 кВт (13800 л.с.), обеспечивая скорость в 20 узлов. Дальность автономного плавания составляла 25 тыс. миль.

У лодки было два недостатка. Во-первых, турбины машины создавали сильную вибрацию, и Nautilus не слишком соответствовал требованиям скрытного перемещения. Во-вторых, свинцовая биологическая защита весила более 700 тонн, в связи с чем на лодку не удалось установить все запланированное вооружение.

Все эти недостатки удалось устранить в следующих поколениях субмарин.

Первой советской АПЛ стала К-3, появившаяся в 1957 году.

На льду

В том же самом году советские судостроители установили атомный реактор на судно гражданского назначения — ледокол. Судно, спущенное на воду 5 декабря, получило название атомохода «Ленин». И для этого класса судов, как и для субмарин, также требовалась способность к длительному автономному плаванию, поскольку доставлять дизельное горючее через льды было весьма проблематично. «Ленину» в отличие от дизельного ледокола «Красин» и его собратьев, не было необходимости быть привязанным к порту и тратить двойной объем горючего, работая в челночном режиме.

Поскольку проблемы с весом и габаритами судна, в отличие от субмарины, не существовало, на «Ленине» были установлены два атомных реактора мощностью 32,4 МВт (44 тыс. л.с.). На чистой воде атомоход, водоизмещением 16 тыс. тонн, развивал скорость в 20 узлов, во льдах — 18 узлов.

На «Ленине» была установлена эффективная система радиационной защиты, в связи с чем экипаж, состоявший из 240 человек, по уровню получаемого ионизирующего излучения не отличался от медперсонала рентгеновского кабинета.

"Ленин", выработав свой ресурс в 1989 году, находится на вечной стоянке в Мурманске. Сейчас в нем устроен музей.

Россия, правопреемница Советского Союза, является лидером в области строительства атомных ледоколов, опережая Норвегию. Новые поколения атомоходов отличаются от «дедушки Ленина» куда более впечатляющими характеристиками. Так, например, атомный ледокол «50 лет Победы», введенный в эксплуатацию в 2007 году, является самым мощным ледоколом в мире. Мощность его двигателей составляет 75 тыс. л.с. Он способен ломать льды толщиной в 3 метра, что почти в полтора раза превышает этот важнейший показатель у его «конкурентов». Скорость — 21 узел. Автономность по запасу провизии составляет 8 месяцев.

Плавучие острова

Военные расширили возможности применения «мирного атома». Американцы начали активно оснащать свои авианосцы силовыми ядерными установки. Что в результате привело к тому, что они превратились в этакие плавучие острова, жизнь на которых практически не зависит от материка, то есть от береговых баз ВМФ.

Использование на авианосцах ядерных реакторов позволяет решить и еще одну важнейшую задачу. Поскольку нет необходимости хранить на борту топливо для судна — оно умещается в небольшом контейнере, в трюмы авианосца закачивается больше горючего для самолетов.

У США на нынешний момент 10 атомных авианосцев. У Франции — 1. Российский авианосец «Адмирал Кузнецов», имеющий статус авианесущего ракетного крейсера, по-прежнему плавает на дизельном топливе. Правда, существует план установки на нем к 2020 году ядерного реактора.

По этому же пути пошли и гражданские корабелы. Сейчас множество судов дальнего плавания торговых флотов оснащается ядерными силовыми установками. Экономический выигрыш от такого «переодевания» очевиден. А в связи с длительным опытом безопасной эксплуатации реакторов на судах, у людей исчезает недоверие к ним.

Реактор рвется в небеса

В 1961 году в США начались разработки турбореактивного самолета с ядерным реактором. Принцип его действия заключается в том, что нагретый не за счет сжигания керосина, а в ядерном реакторе рабочий газ выбрасывается на лопасти турбины. Они вращаются, создавая реактивную тягу. За 10 лет на проект был истрачен миллиард долларов, и его закрыли. Макет такого двигателя работал, но при этом биологическая защита оказывалась недостаточной. Были и другие технические моменты, которые разработчикам не удалось решить при помощи технологий и материалов тех лет. Но это вовсе не означает, что эта проблема не будет решена в будущем.

…и в космос

А вот использование ядерного двигателя при космических полетах может оказаться более реальной задачей. Существуют два подхода к решению проблемы. Непрерывный двигатель представляет собой реактор, в котором нагревается рабочее тело (как правило, водород). Расширившись, он выбрасывается из сопла.

Импульсный двигатель обеспечивает происходящие с равным интервалом времени направленные микроядерные взрывы мощностью до 1 килотонны.

Над непрерывным двигателем в США работали в 60-е годы. Но работы завершились безрезультатно. Десятью годами позже импульсный двигатель пытались создать в СССР. Но с тем же результатом.

В 2010 году глава Росатома Сергей Кириенко сообщил об открытии конкурса на лучший проект по созданию ядерной двигательной установки для беспилотных полетов. События развивались с космической скоростью. Выделенные для этой цели 17 млрд. рублей разделили между собой Росатом, ФГУП «Центр Келдыша» и РКК «Знергия». В прошлом году глава Центра Келдыша Анатолий Каратаев, сообщил что начат этап рабочего проектирования.

Снимок на открытии: атомный ледокол «Сибирь» проводит суда во льдах Карского моря, 1979 год.

Фото: Шумилкин / РИА Новости