"Аннушка" и другие
Самые знаковые проекты ОКБМ Африкантов за 75 лет работы.
Механизм разгрузки для реактора «А»
Для первого промышленного уран-графитового реактора «А», или «Аннушка», ОКБМ Африкантов (в те годы КБ завода № 92) разработало один из важнейших узлов – механизм разгрузки облученных урановых блоков. Радиоактивность блоков до загрузки в реактор была относительно невысокой, их можно было закладывать вручную, а вот их ручная разгрузка после накопления заданного количества плутония несла смертельную опасность. Нужен был специальный механизм для извлечения элементов активной зоны из ядерного реактора.
К работе над проектом ОКБМ привлекли в середине 1947 года. Проектировал механизм коллектив под руководством заместителя главного конструктора Юрия Кошкина. А уже в марте 1948 года основатель отечественной атомной энергетики Игорь Курчатов, принимая работу, сказал, что на строящийся реактор нужно поставлять оборудование именно ОКБМ «как наиболее простое по конструкции и надежное в эксплуатации». Устройство разгрузки проработало до остановки реактора в 1987 году и стало прототипом механизма разгрузки всех последующих промышленных уран-графитовых реакторов.
Двухцелевые реакторы серии АДЭ
Первые промышленные реакторы строились исключительно для наработки ядерных оружейных материалов, а двухцелевыми – то есть производящими к тому же тепло и электроэнергию – они стали после того, как по инициативе Игоря Курчатова с 1950 года стали думать, как минимизировать выбросы в окружающую среду и где использовать «лишнюю» энергию. Горячую воду, которая образовывалась в результате охлаждения реактора, решили применять для обогрева жилья. Так реакторы стали двухцелевыми. Главным конструктором этих реакторов стало ОКБМ. Важность работы не ограничивалась только тем, что в 1950-е годы конструкторы сумели решить непростую задачу. В 1990-е годы, по соглашению с США, все реакторы, нарабатывающие оружейный плутоний, было решено остановить. Но это было сделать невозможно – у сибирских городов попросту не оставалось других источников тепла и электроэнергии. К слову, решение о безопасности работы промышленных реакторов еще требовалось доказать – были и те, кто пугал катастрофой. ОКБМ как главного конструктора привлекли к экспертным работам как по выводу из эксплуатации двухцелевых реакторов, так и по обоснованию продления срока службы. Полученные знания пригодились, когда нужно было продлевать на 15 лет срок службы других реакторов, гражданских, на Ленинградской, Курской и Смоленской АЭС. Они имели с двухцелевыми реакторами ряд общих решений, в частности графитовую кладку.
Реакторная установка АППУ ОК-150 для атомохода «Ленин»
Переход на ядерную энергетику радикально изменил облик флота – преимущества реакторной установки по сравнению с дизельным топливом очевидны: дальность похода, возможность долгое время не заходить в порт, улучшенные условия жизни и быта экипажа, поскольку реактор занимает всего 10% от объема судна и не нужно везти бочки с горючим на борту.
ОКБМ стало главным участником создания атомного флота: подводного и надводного, военного и гражданского. Но если атомные субмарины стоят на вооружении целого ряда стран, то атомный ледокольный флот есть только у России.
Работа над первым в мире атомным ледоколом началась в конце 1953 года. Проект энергоисточника для судна – атомной паропроизводящей установки ОК-150 –разрабатывал ОКБМ. В состав установки входило три водо-водяных реактора типа ОК-150 мощностью по 90 МВт с петлевой компоновкой.
Реакторы на быстрых нейтронах
Об эффективности использования природного урана физики задумались давно. Однако и в наше время почти все реакторы в качестве топлива используют Уран 235, а Уран 238 хоть и добывается, но в чистом виде, как топливо, не используется. Однако при определенных условиях «бесполезный» Уран 238 может захватывать нейтроны, становясь новым элементом – Плутонием 239. Вот почему задумались над созданием реакторов, в которых в разы можно увеличить эффективность природного урана и к тому же подойти к решению вопросов сокращения отходов атомной энергетики.
Эта задача решается благодаря реакторам на быстрых нейтронах. Первый из них, опытно-промышленный БН-350, запустили на восточном берегу Каспийского моря, в городе Шевченко в Казахстане в 1973 году. Установка проработала без аварий до 1998 года. С 1980-го года на Белоярской АЭС работает промышленный реактор БН-600, в 2015 году – БН-800.
Главным конструктором всех реакторов на быстрых нейтронах является ОКБМ Африкантов, а Россия сегодня остается единственной страной, где более 40 лет такие реакторы успешно работают. Сегодня энергоблоки с реакторами на быстрых нейтронах – часть масштабного проекта Росатома по переходу ядерной энергетики на замкнутый топливный цикл. Специалисты ОКБМ работают над повышением эффективности следующего поколения быстрых реакторов БН-1200 и заняты НИОКР по проекту БН-1200М.
Реакторная установка РИТМ-200 для универсального ледокола «Арктика»
Начиная с первого атомного ледокола «Ленин» и по сей день ОКБМ Африкантов – разработчик и комплектный поставщик реакторных установок для ледоколов. За несколько десятилетий изменились и сами ледоколы, и их реакторные установки.
Изначально работа ледоколов предполагала проводку судов в тяжелых льдах Северного Ледовитого океана «линейными» ледоколами. Они преодолевают льды толщиной до 2–2,5 м. Но из-за своей тяжести они не могут проходить в мелкие северные реки. В этих реках к работе во льдах подключались мелкосидящие ледоколы, ведя за собой караваны судов с оборудованием, медикаментами, одеждой, продуктами и многим другим. Когда в России было принято решение о сооружении нового ледокола, была поставлена задача сделать его универсальным, двухосадочным и при этом более быстрым. Решать сразу столько задач одним ледоколом – преодолевать тяжелые льды, заходить в мелкие северные реки, увеличить скорость движения караванов судов – мог ледокол, оснащенный более компактной, но более мощной реакторной установкой. ОКБМ Африкантов разработало установку РИТМ-200, отвечающую всем этим требованиям. Сегодня произведено уже шесть таких установок: две работают на недавно вошедшем в строй головном ледоколе нового поколения «Арктика», по две установлены на строящиеся «Сибирь» и «Урал».
Реакторная установка РИТМ-200 включает в себя два реактора тепловой мощностью по 175 МВт каждый и имеет уникальную энергоэффективную интегральную компоновку, которая обеспечивает размещение основного оборудования внутри корпуса парогенерирующего блока. Благодаря интегральной компоновке РИТМ-200 в два раза легче, в 1,5 раза компактнее и на 25 МВт мощнее реакторных установок предыдущего поколения – КЛТ-40. Установка также обеспечивает более экономичную эксплуатацию нового атомного ледокола по сравнению с действующими, повышенную надежность и безопасность. Кроме того, ОКБМ разработало проект РИТМ-200 для наземных АЭС малой мощности.
Плавучая атомная теплоэлектростанция «Академик Ломоносов»
13% населения Земли до сих пор не имеет доступа электроэнергии, а почти 3 миллиарда человек зависят от устаревших и небезопасных источников энергии – древесины, керосина или дизельного топлива. Во многом такая энергетическая отсталость связана с труднодоступностью, сейсмической активностью, рельефом территорий. Новейшие разработки в области малой энергетики способны решить эти задачи. В мае 2020 года в городе Певек, самом северном порту России, была запущена в эксплуатацию первая в мире плавучая атомная станция (ПАТЭС) «Академик Ломоносов» – как пример того, что если атомную станцию нельзя построить, то можно ее доставить водой. На ПАТЭС «Академик Ломоносов» установлены две реакторные установки разработки ОКБМ – КЛТ-40С. Это аналоги тех реакторов, что работают на атомных ледоколах и за много лет доказали свою надежность, эффективность и безопасность. Конструкторы поняли, что такие небольшие реакторы смогут решить проблему дефицита энергии в удаленных районах.