Петр Хохлов - Атомная энергия и флот

Наконец, вследствие преимуществ в скорости и неограниченного запаса энергии для подводного хода новые лодки смогут сравнительно легко отрываться от противолодочных сил конвоя или уничтожать их.

Атомные подводные лодки, вооруженные реактивным оружием, смогут эффективно действовать не только на путях сообщения противника, но и против береговых объектов. По заявлениям американской печати, преимущество этих лодок заключается в том, что они могут появляться в самых неожиданных районах и после атаки быстро удаляться.

Действия атомных лодок, особенно при массовом их применении, неимоверно усложняют задачи противолодочных сил противной стороны. Для успешной борьбы с ними потребуется огромное количество противолодочных самолетов, вертолетов и легких кораблей с очень большими скоростями (не менее 35–40 узлов). Указывается, что даже при сильной противолодочной обороне потери атомных подводных лодок будут сравнительно невелики.

Всякая атомная энергетическая установка представляет собой тепловой двигатель, источником энергии для которого служит урановый реактор. Основой его являются металлические трубчатые стержни, заполненные обогащенным ураном. В том случае, когда количество урана 235 превышает так называемую критическую массу, возникает саморазвивающаяся ядерная реакция, сопровождающаяся выделением большого количества тепла. Достаточно указать, что при распаде урана 235 выделяется тепла в 2 миллиона раз больше, чем при сжигании одинакового по весу количества нефти. Регулирование реакции производится, как известно, с помощью стержней, изготовленных из материала, энергично поглощающего нейтроны.

Реакторы для энергетических установок могут быть выполнены на медленных или промежуточных нейтронах. На лодке «Наутилус» применен реактор на медленных нейтронах, в котором выделяющиеся при расщеплении атомов нейтроны замедляются водой, являющейся одновременно и первичным теплоносителем. Вода под высоким давлением и при температуре около 250 градусов прокачивается специальными насосами по трубопроводу так называемого первого контура через парогенераторы, в которых она нагревает и испаряет обычную для паровых котлов питательную воду. Пар из парогенераторов направляется в турбину, вращающую через редуктор гребной винт.

Вода первого контура может обладать радиоактивностью, и поэтому в целях безопасности личного состава реакторы, первый контур с насосами, трубами и арматурой должны иметь надежную защиту из специальных материалов, поглощающих излучение. Вес защиты достигает одной трети веса всей установки.

Особое внимание при эксплуатации атомной установки обращается на поддержание плотности первого контура, заполненного водой, имеющей высокую температуру и высокое давление. При нарушениях плотности трубопроводов вода, попадающая в отсеки лодки, будет бурно испаряться, причем вместе с ней могут попасть и вредные радиоактивные газы, которые отравят окружающую атмосферу.

Атомные установки снабжаются автоматическими приборами контроля за радиоактивностью ее элементов и внутренних помещений корабля, в особенности отсеков, где размещаются реакторы, первый контур и парогенераторы.

Мощная тепловая атомная установка на подводных лодках во время работы выделяет во внутренние помещения большое количество тепла. Поэтому необходимо иметь устройства для кондиционирования воздуха. Они поддерживают нормальную температуру и влажность воздуха в отсеках лодки, позволяющую личному составу успешно обслуживать механизмы, вооружение.

На второй американской атомной подводной лодке «Си вулф» применен реактор на промежуточных нейтронах. В первом контуре в качестве теплоносителя используется расплавленный натрий. Активные элементы в реакторе здесь значительно сильнее обогащены ураном 235 и скорости нейтронов более высокие, чем в реакторах с медленными нейтронами. Давление жидкого натрия примерно в 10 раз меньше, чем в установках с реакторами на тепловых нейтронах, а температура значительно выше. Это позволяет получать в парогенераторах перегретый пар повышенного давления, что делает всю турбинную часть установки более экономичной и менее громоздкой. Температура теплоносителя ограничивается прочностью и стойкостью оболочек урановых стержней активной зоны реактора.

Однако, по сообщениям американской печати, испытания подводной лодки «Си вулф» проходили неудовлетворительно вследствие появления разрывов и течи в трубах, в которых циркулировал жидкий натрий, вызывавший их интенсивную коррозию. В связи с этим мощность установки была уменьшена, лодка была принята в конце марта 1957 года в состав флота США для производства дальнейших испытаний.

Кроме указанных двух типов реакторов, на кораблях могут быть применены реакторы, в которых теплоносителем является гелий. Он одновременно используется как рабочее тело в газовой турбине. Теоретически эта установка очень выгодна, так как гелий обладает высокой теплоемкостью, теплопроводностью и хорошими ядерными свойствами. Такой реактор предполагается использовать на последующих американских атомных лодках. Немалые трудности возникли в разработке защиты личного состава от радиоактивного излучения, а также по борьбе с высокими температурами в отсеках.

В США вступили в строй уже 5 подводных лодок с атомными установками и строится еще ряд лодок. Особенно интересной среди них является подводная лодка «Скип-джек», спущенная на воду в мае 1958 года. Ее водоизмещение 3000 тонн, длина 76 метров, проектная скорость подводного хода свыше 30 узлов. Вследствие небольшой длины и специальных обводов лодка должна иметь хорошие маневренные качества. Силовая установка имеет один реактор с водяным охлаждением и один гребной винт. Носовые горизонтальные рули установлены на рубке.

По данным зарубежной печати, чем выше мощность атомной установки, тем экономически выгоднее ее применение. Новые двигатели американцы намерены использовать на тяжелых авианосцах типа «Форрестол» и других кораблях. При этом установки могут быть размещены с бóльшим удобством и лучшей доступностью ко всем узлам, чем на подводных лодках. Корабли получат бóльшие скорости хода и практически неограниченную дальность плавания.

Несмотря на известные трудности, развитие атомных силовых установок идет очень быстро, и недалеко время, когда их эксплуатация будет возможна почти на всех типах кораблей, а также на транспортных судах и самолетах.

В атомных силовых установках должны найти применение реакторы с воспроизводством атомного горючего за счет образования плутония в уране 238 под воздействием потока нейтронов. Американский ученый Дж. Лейк в статье «К вопросу о перспективах развития атомной энергетики» пишет, что воспроизводство ядерного топлива может происходить также при ядерных реакциях тория с образованием изотопа урана 233. Плутоний или уран 233 в свою очередь будут служить топливом, которое в процессе реакции не только не будет сокращаться, но, наоборот, возрастать. Длительность работы таких реакторов, очевидно, будет ограничиваться не выгоранием атомного горючего, а прочностью и антикоррозийной стойкостью оболочек топливных элементов, срок износа которых может измеряться годами. При использовании таких реакторов на любых кораблях дальность плавания и автономность вовсе не будут зависеть от запасов атомного топлива.