Атомный морской путь

Для Атомэнергомаша судостроение — одно из приоритетных направлений развития: компания отвечает за производство ядерных реакторов для ледоколов и плавучих АЭС. Рассказываем о нынешних и перспективных проектах атомного судостроения России

Единственные в мире

Атомный флот России — предмет нашей национальной гордости. Его история началась в 1959 году, когда на ледоколе «Ленин» был поднят советский флаг. Уже первые месяцы его эксплуатации в Арктике показали все преимущества атомного ледокола перед дизельными аналогами.

Атомоходы мощнее и могут обеспечивать навигацию даже в самых сложных условиях. Они не раз оставались последним шансом на спасение для оказавшихся в ледовом плену судов, в том числе и дизельных ледоколов. Автономность атомо­ходов составляет несколько лет, а это значит, что им нет нужды постоянно заходить в порты для пополнения запасов топлива. Еще атомный ледокол практически не оказывает воздействия на окружающую среду, в отличие от дизельного судна.

Все 10 существующих в мире атомных ледоколов были спроектированы и построены в нашей стране. Попытки использовать ядерные энергетические установки (ЯЭУ) на гражданских судах предпринимали и за рубежом, но по разным причинам иностранные про­екты не получили развития. Американский грузо-пассажирский атомоход «Саванна» был списан через 10 лет эксплуатации из-за конструкционных недоработок и сложностей в обслуживании. Японское грузовое судно «Муцу» так и не прошло этап испытаний из-за проблем с защитой реактора. А построенный в Германии рудовоз «Отто Ган» оказался нерентабельным и был переоборудован под дизельную установку.

Амбиции в сфере атомного флота проявляет Китай. В 2018 году национальная ядерная корпорация CNNC объявила о строительстве атомного ледокола «Снежный дракон — 3». Судно должно быть оборудовано двумя реак­торами мощностью 25 МВт каждый. Но достоверных данных о том, как развивается проект, нет.

В новом ритме

В 2008 году действующие атомные суда были переданы в ведение Росатома – их эксплуатацию и обслуживание осуществляет ФГУП «Атомфлот». А в 2013-м в России началось строительство серии атомных ледоколов нового поколения — проекта 22220 (ЛК-60Я). АЭМ производит для них реакторные установки РИТМ-200.

Разработанный в ОКБМ им. И. И. Африкантова водо-водяной ядерный реактор РИТМ-200 выполнен по двухконтурной схеме, его главной конструкционной особенностью стала интеграция четырех парогенераторов в корпус реактора — ­традиционно парогенераторы устанавливали в отдельном корпусе, соединенном с корпусом реактора трубопроводами теплоносителя первого контура.

Такое решение позволило уменьшить габариты установки, снизить риск утечек из первого контура реактора, облегчить монтаж и демонтаж оборудования. РИТМ-200 оказался существенно легче установок предыдущего поколения типа КЛТ (2200 тонн против 3800 тонн) и вдвое компактнее.

РИТМ-200 стал одним из стратегически важных проектов для АЭМ. Производство реакторов организо­вано на машиностроительном заводе «ЗиО-Подольск». Ранее предприятие не выпускало подобные установки, поэтому процесс пришлось осваивать фактически с нуля.

На сегодня «ЗиО-Подольск» поставил судостроителям три комп­лекта реакторных установок. Еще два комплекта РИТМ-200 находятся в производстве. Среди них не только реакторы для атомных ледоколов: например, одна из модифицированных установок – РИТМ-200М — предназначена для оптимизированных плавучих энергоблоков (ОПЭБ). Кроме того, на базе РИТМ-200 ­планируется ­строить атомные станции малой ­мощности (АСММ). В России определены две площадки для потенциаль­ного строи­тельства АСММ — в Якутии и Челябинской области.

Следующим шагом эволюционного развития реактора станет создание установки РИТМ-400, которая будет выдавать рекордную тепловую мощность в 315 МВт.

«Вездеходы» Арктики

Первым атомным ледоколом, оснащенным реакторной установкой РИТМ-200, стало головное судно проекта 22220 – «Арктика». Это ледокол третьего поколения, самый большой и мощный в мире.

Суда проекта 22220 сильно отличаются от предшественников. Помимо ЯЭУ, они оснащаются системой электродвижения, которая повышает маневренность и улучшает динамическое позиционирование судна (удержание заданной позиции и курса). «Арктика» нового поколения способна проводить караваны судов по ледовым полям толщиной до 3 метров. Благодаря конструкции с изменяемой осадкой ледокол может работать как в арктических морях, так и в устьях сибирских рек. А благодаря увеличенным размерам он может осуществлять проводку крупнотоннажных танкеров.

Ледокол «Арктика» был заложен на стапелях Балтийского судостроительного завода в Санкт-Петербурге в 2013 году. Спустя три года его спустили на воду. Затем на него ставили реакторы, турбогенераторы и другое оборудование, проводили ходовые ­испытания.

В сентябре 2020-го атомоход отправился на ледовые испытания – ­прошел 4800 морских миль по марш­руту Санкт-Петербург — Северный полюс — Мурманск. В порту приписки, Мурманске, 21 октября прошла церемония поднятия флага и включения «Арктики» в состав атомного ледокольного флота России.

На Балтийском заводе строятся еще два атомных ледокола серии 22220 — «Сибирь» и «Урал». Оба комплекта РИТМ-200 для них произведены в «ЗиО-Подольске» и уже доставлены в Санкт-Петербург. А всего по этому проекту планируется построить пять ледоколов.

«Лидер» выходит на лед

В России есть еще один проект атомного ледокола следующего поколения — 10510 «Лидер». Его разрабо­тали конструкторы ЦКБ «Айсберг» с участием ОКБМ им. И. И. Африкантова и ряда других научных центров. На судострои­тельном комплексе «Звезда» в Приморском крае стартовал первый этап строительства ледокола по этому проекту. По своим характеристикам и возможностям судно также превзойдет предшественников. «Лидер» будет существенно шире — 47,7 метра (ширина «Арктики» — 34 метра), то есть он сможет проводить по Северному Ледовитому океану крупнотоннажные суда. Его мощность будет составлять 120 МВт на валах, а максимальная толщина льда, с которым справится «Лидер», — 4,3 метра. Это значит, что он сможет водить караваны судов не только традиционным маршрутом, вдоль существующих трасс, но и при необходимости напрямую через Северный полюс.

Такие способности ледокол обретет благодаря реакторной установке РИТМ-400, поставки которой обеспечит АЭМ.

Электроэнергия «с доставкой»

Работа АЭМ в сфере судостроения не ограничивается ледокольным флотом. Среди перспективных направлений — строительство плавучих атомных электростанций (ПАЭС) с оптимизированными плавучими энергоблоками (ОПЭБ). В Арктике, где большая часть населенных пунктов изолирована от единой энергосистемы страны, такие источники энергии очень востребованы.

Сегодня энергоснабжение потребителей в Арктике осуществляется в основном за счет энергоустановок, работающих на углеводородном топ­ливе. Это дорого, не всегда надежно, не безопасно, не экологично. Единственная альтернатива — плавучие ядерные энергетические установки малой мощности, которые могут быть доставлены практически в любую точку шельфа или прибрежной зоны.

Разработки в этой области ведут разные страны, однако никому, кроме России, не удалось пока преодолеть стадию опытных проектов. В нашей стране уже работает первая плавучая атомная теплоэлектростанция (ПАТЭС) «Академик Ломоносов».

ПАТЭС разместили в городе Певеке на Чукотке — одном из ключевых пунктов Севморпути. Станция стала 11-й действующей АЭС в России и самой северной атомной станцией в мире. В качестве энергетической установки в ней использованы два модифицированных реактора КЛТ-40С — разработка ОКБМ им. И. И. Африкантова. Реакторную установку произвел АЭМ, а строительство самой станции велось на Балтийском заводе. В 2018 году ПАТЭС отбуксировали в Мурманск для загрузки топливом, а далее — по СМП, в Певек. Первую электроэнергию в городскую сеть ПАТЭС выдала в декабре 2019 года.

В будущем, после вывода из эксплуатации энергоблоков Билибинской АЭС, «Академику Ломоносову» предстоит стать основным источником энергоснабжения Чукотки.

Развитием программы плавучих АЭС стала разработка оптимизированного плавучего энергоблока (ОПЭБ). В качестве ЯЭУ в нем будут использоваться два реактора ­РИТМ-200М, то есть ОПЭБ будет еще мощнее и эффективнее. Его энерго­ресурс и срок работы на одной загрузке топлива увеличатся, а габаритные размеры и водоизмещение станут меньше.

У ОПЭБ высокий экспортный потенциал: энергоблок адаптирован для эксплуатации не только в Арктике, но и в условиях тропического и субтропического климата, при температуре воды до 40 °C и температуре наружного воздуха до 47 °C.

АЭМ не намерен ограничивать свою деятельность в сфере судостроения только проектами атомной энергетики. Производственные мощности, технологии и компетенции специалистов позволяют компании производить самое разное общесудовое оборудование: насосы, валы, винты, емкости, арматуру, корпусное литье, топливные и криогенные системы. В будущем рассматривается возможность выхода на рынок проектирования и строительства судов.