Почти бесконечная энергия. Как в СССР придумали ядерный реактор на колёсах, а потом он превратился в фонтан

Николай Маслов avatar | 21
FavoriteLoading В закладки
Почти бесконечная энергия. Как в СССР придумали ядерный реактор на колёсах, а потом он превратился в фонтан

Не так давно в самых разнообразных источниках стали появляться сообщения об активной разработке российскими компаниями передвижных атомных электростанций, а подобный проект от американских разработчиков в прошлом году подвергся жестокой критике профессионального сообщества.

Военные готовы уже сейчас начать закупки любых самоходных реакторов, лишь бы работали: такой можно было бы питать спрятанные в самых отдаленных местах ракетные комплексы и огромные базы. И гражданское применение не придется долго выдумывать: передвижная электростанция — удивительно перспективная идея, которая позволила бы обеспечить почти бесконечной электроэнергией самые труднодоступные регионы.

Однако, скорее всего, ждать придется довольно долго. Российские и белорусские учёные уже имеют опыт создания подобных комплексов, и назвать его успешным вряд ли повернется язык.

Знакомьтесь: передвижная АЭС «Памир-630Д» на колёсном шасси для условий Крайнего Севера, уникальная разработка, которую убила человеческая паника и правительственные интриги.

Ползучие реакторы для дальнего Севера


К слову, «Памир» стал не первым «ползающим» реактором: ещё в начале шестидесятых Физико-энергетический институт Обнинска («Лаборатория В») создал и передал в опытную эксплуатацию комплекс ТЭС-3 (Транспортабельная атомная ЭлектроСтанция), который использовал уникальное шасси последнего советского тяжёлого танка Т-10 с 750-сильным дизелем.

Точнее, целых четыре. Именно столько потребовалось для размещения оборудования. Комплекс получил общую массу свыше 300 тонн, а для его работы потребовалась жёсткая связь всех модулей с помощью проводов и трубопроводов.

Установку оснастили довольно примитивным водо-водяным реактором. В качестве охладителя он использовал циркулирующую воду, которая охлаждалась через внушительных размеров воздушный радиатор. Так что до места развертывания махина доехать могла, но работа требовала установки на постоянное место. Процесс небыстрый и так же требовавшей серьезной подготовки.


Несмотря на удачную эксплуатацию, в серию комплекс не запустили. А военные продолжали требовать компактный и автономный источник электричества для объектов, находящихся в отдаленных районах с отсутствием дорог, больших круглогодичных аэродромов и стационарных линий электропередач.

Требования к будущему комплексу были чрезвычайно необычными. Передвижная атомная электростанция должна была:

  • работать при температурах от −50 до +35°С и высокой влажности,
  • иметь автоматизированное управление энергоустановкой,
  • умещаться на стандартных железнодорожных платформах О-2Т, в грузовых кабинах самолётов и вертолетов.

Время работы реактора на одной закладке топлива должно было быть не менее 10 000 часов и работать непрерывно не меньше 2000 часов, не перегреваясь.

Система должна была уметь «выключаться» для перемещения, причем демонтаж был так же оговорен — не дольше 30 часов. С «марша» она должна была запускаться не дольше 6 часов.


Кроме того, проектировщикам следовало придумать, как снизить расходование воды, которая в условиях тундры ненамного доступнее солярки.

Для разработки подобного комплекса в Белорусской ССР в 1973 году в Институте ядерной энергетики Академии наук Белорусской ССР (после распада СССР переименован в Объединенный институт энергетических и ядерных исследований «Сосны») создали специальное конструкторское бюро (СКБ) с опытным производством, которое должно было создать принципиально новый тип электростанции.

Возглавил разработку уникального реактора и модульного колёсного комплекса для его перемещения, которые вошли в состав проекта «Памир», небезызвестный директор института, Василий Борисович Нестеренко, знакомый многим по материалам Чернобыльской трагедии.

Будущее энергетики: передвижная АЭС Памир


Подходящего шасси не нашлось, поэтому для «Памира» на основе самого распространенного в СССР тяжёлого грузовика МАЗ-537 разработали новый тягач МАЗ-7960 с обновлённым двигателем и улучшенным управлением.

Разработка потребовала не только новое колёсное шасси, но и принципиально отличный от всех ранее существовавших реактор, поэтому заняла почти 12 лет.

В результате многолетней работы в 1985 году была создана и пущена первая в мире передвижная атомная электростанция «Памир-630Д» — единственная на данный момент АЭС на колёсном шасси, которая действительно работала.

Разработка, как уже упоминалось ранее, потребовала создания принципиально нового реактора: ранее использованный в ТЭС-3 водо-водный оказался недостаточно эффективен и обладал рядом проблем с охлаждением, работая при высоких температурах.


Поэтому белорусские атомщики применили в «Памире» реактор на основе тетраокиси азота, который выступил одновременно теплоносителем и рабочим телом.

Вещество, обладающее высокой теплоёмкостью, теплопроводностью и плотностью при низкой вязкости позволило сделать реактор одноконтурным, что обеспечивало компактность без снижения мощности.

Однако не обошлось без проблем: главному использованному веществу, тетраоксиду диазота, свойственна крайне высокая коррозийная агрессивность, особенно при кипении и конденсации, что повышало шанс прорыва контура турбогенератора.

Была и другая проблема: в случае прорыва контура (что для передвижной АЭС и по сей день является одним из основных аварийных сценариев) тетраоксид моментально реагирует с любой водой, встреченной по пути.


Для человека это смертельно опасно: стоит вдохнуть небольшую дозу, чтобы заполнить лёгкие азотной кислотой. Тоже самое, но с чуть меньшей летальностью, произойдет при попадании рабочего вещества подобного реактора на кожу.

Для отработки устойчивого термодинамического цикла с участием теплоносителя и рабочего тела нетрадиционного типа применялись самые неожиданные решения, в частности, стенд «Вихрь-2».

Импровизированный турбогенераторный блок собрали из турбореактивного авиадвигателя ВК-1 с форсажной камерой и замкнутого контура с тетраоксидом. Не самое устойчивое решение.

Во время испытаний трагически погиб один из сотрудников КБ: он ненамеренно вдохнул ядовитый газ, когда во время опыта из разорвавшегося трубопровода вырвалось оранжевое облачко, заполнив лёгкие кислотой.


Несмотря на все проблемы, реакторная установка была создана в «железе» и прошла испытания. Сложная схема обеспечила отличные характеристики, недостижимые в случае применения более классических схем.

Так, тепловая мощность реакторной установки «Памира» составила 5 МВт, эффективная электрическая мощность — 630 кВт.

Немного, но подобная силовая установка практически не требует ресурсов во время работы: на одной загрузке топлива «Памир-630Д» мог работать до пяти лет, получая только воду, необязательные расходные материалы для грузовиков и питание персонала.

Для сравнения, топливо атомной электростанции обновляется раз в 1-5 лет, ТЭС-3 требовала загрузку свежего материала не реже, чем раз в год.

Безопасный втройне


Поскольку для проекта были выдвинуты жесткие требования по размерам и массе, инженерам пришлось заново придумывать не только сам реактор, но систему безопасности.

К тому же, хотя Чернобыльская катастрофа была впереди, опасения вызывали любые ядерные проекты. АЭС, способная эксплуатироваться в любой точке мира, вероятно не в самое спокойное время, требовала особенных подходов.


Систему безопасности разделили на 3 контура.

Первый контур безопасности обеспечивался с помощью уникальной компьютерной системы управления реактором, которая осуществляла комплексную автоматизацию АЭС, управляя всеми процессами от пуска реактора до приема электрической нагрузки оптимального управления при нормальной или аварийной эксплуатации.

Первый в мире автономно работающий реактор — не больше, не меньше.

Второй контур реализовали с помощью самого цикла работы реактора: большое количество жидкого теплоносителя в технологическом контуре гарантировало надёжное охлаждение реактора при аварийном отключении, повреждениях реактора и в ходе других нештатных процессов.

Третьим контуром системы стала собственно активная зона, выполненная с огромным запасом прочности из наиболее актуальных материалов. Денег не пожалели.

Бесконечная энергия всего в 4 прицепах


Для транспортировки элементов проекта «Памир» потребовалось 4 колёсных шасси, два из которых — тяжелые тягачи МАЗ-7960, специально разработанные на основе тягача МАЗ-537.

Основные блоки электростанции, реактор и турбогенераторный блок для преобразования энергии в электрическую, размещались на двух специально доработанных полуприцепах МАЗ-9994 грузоподъемностью 65 тонн.

Помимо реактора с биозащитой в реакторном блоке размещались система аварийного расхолаживания, шкаф распределительного устройства собственных нужд и два автономных дизель-генератора по 16 кВт.


Ультрасовременная на тот момент система автоматизированного управления размещалась на тяжёлом тягаче КрАЗ-255.

Такой же перевозил вспомогательный энергоблок с двумя резервными дизель-генераторами по 100 кВт, необходимый для работы автоматики и вспомогательных устройств.

Как это работало?


Модульный комплекс атомной электростанции «Памир-630Д», как и его предшественник ТЭС-3, был рассчитан на стационарную работу.

Основная задача шасси была доставить блоки до нужного места (предполагалось, что под них будет вырыт небольшой котлован), где с полуприцепов МАЗ-9994 с реакторным и турбогенераторным блоками снимали колесах, приподнимая на домкратах.

Блоки соединяли трубопроводами с герметичными сочленениями и подключали к установленным на расстоянии в 100-150 метров КрАЗам с блоками управления и резервной энергоустановкой.

Ближе — нельзя, требования радиационной безопасности. Дальше — нельзя, линии связи начнут сбоить.


Реконструкция аналогичного размещения ТЭС-3

Установка была рассчитана на перевозку железнодорожным, морским и авиационным транспортом. По прибытии ПАЭС на место дислокации реакторный и турбогенераторный блоки устанавливались рядом и соединялись трубопроводами с герметичными сочленениями.

Для установки и обслуживания требовалось всего порядка 28 человек. Не так уж и много, если разобраться.

Несчастливая судьба уникальной разработки


Было изготовлено два комплекта ПАЭС: первый предназначался для ходовых испытаний в полевых условиях, второй использовался исключительно в роли лабораторного стенда.

На первом и состоялся 24 ноября 1985 года электрический пуск реактора ПАЭС «Памир». Испытания, в ходе которых установку дважды выводили на проектную мощность проходили немногим меньше года, до сентября 1986 года.

Время общей наработки на разных режимах нагрузки составило 3500 часов. Таким образом, испытания можно считать успешными, и «Памир-630Д» вполне мог встать на конвейер.

Однако комплекс ещё летом 1986 года стали подвергать ожесточенной критике на фоне Чернобыльской аварии. Испытания сначала приостановили, а в феврале 1988 года по решению Совмина СССР и президиума Академии наук БССР работы по проекту «Памир-630Д» были прекращены.

Основная причина завершения проекта значилась как «недостаточная научная обоснованность выбора теплоносителя».

Оба экземпляра передвижной АЭС вывели из эксплуатации и разрезали в конце 1986 года. Тягачи пошли на разбор. До наших дней «Памир-630Д» дожил в немногочисленных даже по меркам закрытых советских проектов схемах, описаниях и масштабных моделях.

Сохранилось только 2 элемента комплекса: металлическая конструкция активной зоны реактора превратилась в фонтан на территории института-разработчика. Часть нержавеющих труб парогенератора превратили в декор ночного клуба «Реактор» в Минске, ныне закрытом.

За что на самом деле могли списать «Памир»?


Если закопаться глубже, судьба удачного проекта остаётся загадкой: даже в разгар «зеленой истерии» военные раз за разом отмахивались от гражданских, создавая и более опасные вещи.

Причина завершения так же выглядит по меньшей мере глупо: кто, как не отраслевой институт, создавал эту самую науку и её обоснованность?

Все встает на свои места после подробного знакомства с личностью главного конструктора «Памира», Василия Нестеренко. Дело в том, что именно, директор Института ядерной энергетики АН Белорусской ССР, отвечал за всю атомную энергетику республики Беларусь.

И он же оказался первым публичным лицом, которое озаботилось безопасностью людей на Чернобыльской АЭС во время аварии, обратив внимание на пожар в реакторном блоке.

Нормальный [уровень радиации] — это 10-15 [микрорентген в час], то, что было. Я в машину, заехал взял аппаратуру и уехал в Чернобыльскую зону. <...> Это где-то часов в семь-восемь вечера я укатил туда. Я пересек Бобруйск, за Бобруйском где-то на 25 километре примерно под 5 тысяч микрорентген в час, я проскочил такое поле небольшое — может быть, километра два. Потом опять упало. Доехал, повернул на Хойники, в Хойниках где-то было на уровне 15-18 тысяч микрорентген. Я пошел на Брагин, в районе Брагина где-то 30-35 [тысяч микрорентген] было, потом вернулся, проскочил Наровлю, в Наровле было где-то, наверное, тоже около 25-30 тысяч [микрорентген].

На утро 29 апреля 1986 года Василий Нестеренко с результатами исследования приехал в минский ЦК рассказать о ситуации, сложившейся из-за взрыва реактора на Чернобыльской атомной электростанции.

Чтобы прождать целый день и оказаться за спинами более громких деятелей. Его активно проигнорировали, а позже, уже вменяя в вину бездеятельность (как все понимают, наоборот), сняли с должности. Ученый потерял карьеру и сильно подорвал здоровье.


За труды ему одним из первых уже в новой Беларуси выдали официальную инвалидность и пенсию.

В девяностых ученому удалось создать научно-технический центр «Радиометр» и произвести более 300 тысяч дозиметров, которые раздали населению. После ученый возглавил независимый институт радиационной безопасности «Белрад».

Но к большой государственной науке после событий Чернобыля доктора технических наук, профессора, члена-корреспондента АН БССР, заслуженного деятеля науки и техники исчезнувшей БССР, лауреата государственной премии БССР Василия Нестеренко уже не пускали.

Счастливое будущее передвижных ядерных станций

Хотя проект «Памир» был бесславно закрыт и забыт, подобно удивительным экранопланам Алексеева, тема сухопутных передвижных атомных станций так же актуальна.

В 2015 году появилось сообщение, что входящая в холдинг «Атомэнергопром» компания «НИКИЭТ» ведёт разработку транспортабельной энергоустановки малой мощности «ГРЭМ» на основе советских проектов космических источников атомной энергии.

«ГРЭМ» представляет собой газоохлаждаемый реактор со смесью гелия и ксенона в качестве теплоносителя с проектной электрической мощностью 1 МВт, размещенный на шасси грузовика МАЗ, однотипном с колёсным тягачом «Ураган».

В тот же год министр обороны Российской Федерации Шойгу дал ход проекту мобильной атомной станции, главным разработчиком которой стала «Инжиниринговая компания инновационных проектов» (ИКИП).

Планировалось, что опытный образец модульной АЭС будет создан уже к 2020 году и будет использовать разнообразные варианты шасси для различных условий: базовая версия будет использовать шасси грузовых автомобилей, а  для условий Крайнего Севера создадут специальные гусеничные или даже санные варианты.

Так дело Василия Нестеренко живет. Но пока — только в проектах и сохранившихся архивных документах.

1 Звезд2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (64 голосов, общий рейтинг: 4.83 из 5)
🤓 Хочешь больше? Подпишись на наш Telegram.
... и не забывай читать наш Facebook и Twitter 🍒
FavoriteLoading В закладки
undefined
iPhones.ru
Передвижная АЭС для Крайнего Севера могла изменить мир, но оказалась никому не нужна.
Прокомментировать

🙈 Комментарии 21

  1. Freingeer avatar
    Freingeer19 августа в 19:27
    6

    @nicmaslov, хорошая статья. Только надо ошибки подправить – будет вообще супер

  2. SLAM™ avatar
    SLAM™19 августа в 19:45
    6

    Шикарно! Прочитал все..

  3. Tilk avatar
    Tilk19 августа в 19:50
    5

    Очень интересно. Спасибо!

  4. Denis avatar
    Denis19 августа в 20:05
    3

    Огромный прогресс после всей этой лажи с Али…
    Спасибо за статью!

  5. MSK 313 avatar
    MSK 31319 августа в 20:23
    1

    Вот так мы ценили учёных , не воспользовались им и ещё человеку жизнь сломали. На западе его на руках носили бы

    Владимир Гренадеров avatar
    Владимир Гренадеров19 августа в 21:14
    0

    @MSK 313, а вы в какой класс тогда ходили? А если уже успели закончить школу, то должны понимать что “на руках” никто никого не носит – капитализм-с.

    iWanderer avatar
    iWanderer19 августа в 22:08
    2

    @MSK 313, ВЫ – это кто? Может, вспомните ещё и историю, как Алан Тьюринг покончил жизнь самоубийством (спойлер: надкусил яблоко с введённым цианидом – именно этот факт и увековечен в эмблеме Эппл решением Стивена Джобса)?

    MSK 313 avatar
    MSK 31320 августа в 16:40
    1

    @iWanderer, мы это люди, и пофиг, что там с аланом))

    iWanderer avatar
    iWanderer20 августа в 19:08
    0

    @MSK 313, интересно ответили.

    ЧЕЛОВЕЧЕСТВО – вот в таком случае возразить не готов. Однозначный Вам ПЛЮС от меня.

    Что же касаемо Алана Тьюринга – тут я против, хотя давно известный на этом сайте противник садомитов. Порицания он, на мой взгляд, заслуживал, но «петли» – явно нет. ((

  6. efi avatar
    efi19 августа в 21:08
    0

    Отлично!
    Побольше таких статей, наше прошлое было славным, наши предки жили в великой стране, это была великая цивилизация.

  7. Jan Rokas avatar
    Jan Rokas19 августа в 23:18
    0

    Да, была такая беларуская разработка… Неудачно совпавшая с аварией на Чернобыльской АЭС и потому «от греха подальше» закрытая. С учётом того, что 70% заражённых территорий от аварии пришлось именно на Беларусь, вполне не удивительно, что интерес к ядерным разработкам пропал на многие годы вперёд. Зато клуб «Реактор» впоследствии вошёл в историю как культовая площадка для метал-концертов. ))

  8. Victor Gnatyuk avatar
    Victor Gnatyuk19 августа в 23:32
    3

    Да, так получилось, что знаю этот проект не понаслышке. Основных проблем у ПАЭС две. Первая заключается в том, что по ряду причин, в реакторах данного типа невозможно обеспечить все требования по устойчивости. Во всяком случае, пока это никому не удалось. Как известно, для безопасного управления ядерным реактором крайне важно, чтобы все коэффициенты реактивности были отрицательны. Так вот, установка, которая испытывалась в Соснах под Минском, так и осталась в области положительных коэффициентов реактивности. Ну а вторая причина – крайне токсичный и опасный теплоноситель. Об этом немного сказано в статье, однако далеко не все. Скажу лишь одно, если у обычной АЭС зона отчуждения составляет 30 км, то для ПАЭС расчеты показали, что в случае аварии зона сплошного химического заражения может составить аж 80 км. Вот такие “пироги с котятами”.

  9. Victor Gnatyuk avatar
    Victor Gnatyuk19 августа в 23:32
    3

    Не надо забывать и экономические показатели. Для того, чтобы спокойно эксплуатировать подобный объект, надо, кроме самой ПАЭС, содержать полк охраны, полк ПВО, несколько батальонов (химзащиты, инженерно-саперный, связи и т.д.). И это все ради 5 мегаватт! Есть еще много чего, что помешало развитию этого проекта. Обо всем не расскажешь.

    pzdc avatar
    pzdc20 августа в 8:07
    0

    @Victor Gnatyuk, Вы подписывали документы о неразглашении гостайны? Или тут в коментах только написали.

    Victor Gnatyuk avatar
    Victor Gnatyuk20 августа в 16:57
    1

    @pzdc, а Вы, надо понимать, здесь главный охранник гостайны? Очень приятно познакомиться! Давайте, что надо подписать?

    DeepMind avatar
    DeepMind20 августа в 9:34
    1

    @Victor Gnatyuk, стоимость за кВт будет золотой

    sergxmr avatar
    sergxmr20 августа в 16:14
    0

    @Victor Gnatyuk, сейчас существуют плавучие электростанции, за ледоколы вообще помолчим, как же они обходятся без вот этого всего: полк охраны, пво

    Victor Gnatyuk avatar
    Victor Gnatyuk20 августа в 17:00
    1

    @sergxmr, а кто Вам сказал, что ледоколы ходят без охраны? Кроме того, условия эксплуатации реакторов на плавучих и передвижных электростанциях совершенно разные.

  10. vugi avatar
    vugi20 августа в 4:52
    1

    И слава богу, что это добро пока живет в архивах..

  11. worknd avatar
    worknd20 августа в 14:18
    1

    Слишком большой риск. И ещё, а сколько будет стоить киловатт мощности?

  12. i.turkovsky avatar
    i.turkovsky22 августа в 15:45
    0

    Большое спасибо за статью. Большая просьба: в нескольких местах вы называете Василия Борисовича Нестеренко Виктором — исправьте, пожалуйста.

Вы должны авторизоваться или зарегистрироваться для комментирования.

Нашли орфографическую ошибку в новости?

Выделите ее мышью и нажмите Ctrl+Enter.

Как установить аватар в комментариях?

Ответ вот здесь