РазноеПамир аэс – История атомной энергетики Советского Союза и России. Вып. 5. История малой атомной энергетики. — 2004 — Электронная библиотека «История Росатома»

Памир аэс – История атомной энергетики Советского Союза и России. Вып. 5. История малой атомной энергетики. — 2004 — Электронная библиотека «История Росатома»

Содержание

Памир (АЭС) — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 31 августа 2015; проверки требуют 13 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 31 августа 2015; проверки требуют 13 правок.

«Памир», «Памир-630Д» — передвижная атомная электростанция, размещённая на автомобильном шасси. Была разработана в Институте ядерной энергетики АН БССР (Генеральный конструктор В. Б. Нестеренко).

Краткая история разработки и конструирования[править | править код]

Работы по созданию передвижных атомных электростанции (ПАЭС) в БССР начались в 1973 году, когда в составе ИЯЭ АН БССР было создано специальное конструкторское бюро (СКБ) с опытным производством. Тогда же начались научно-исследовательские и проектные работы по созданию будущего реактора для ПАЭС. Проектируемая институтом ПАЭС «Памир» предназначалась в первую очередь для использования в качестве автономного источника электрической энергии передвижных и стационарных объектов, находящихся в труднодоступных районах. В результате многолетней работы в 1985 году была создана и пущена первая в мире передвижная атомная электростанция «Памир-630Д»

Реакторный и турбогенераторные блоки размещались на двух специальных полуприцепах, в качестве основного тягача для установки использовался автомобиль МАЗ-7960, специально разработанный на основе тягача МАЗ-537. Реакторный блок, являющийся самым тяжелым элементом всей установки, был смонтирован на специальном полуприцепе 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. Турбогенераторный блок, в котором размещалось оборудование электростанции, так же был смонтирован на аналогичном полуприцепе. Элементы системы автоматизированного управления защиты и контроля, а также вспомогательный энергоблок с двумя резервными дизель-генераторами по 100 кВт, располагались в кузовах двух вспомогательных автомобилей. Всего станцию обслуживало порядка 28 человек. Установка была рассчитана на перевозку железнодорожным, морским и авиационным транспортом.

Установка была оснащена реактором типа «Памир-630Д» с диссоциирующим теплоносителем на основе тетраоксида диазота. Тетраоксиду диазота свойственна крайне высокая коррозийная агрессивность, особенно при кипении и конденсации, что повышало шанс прорыва контура турбогенератора. Добавление в теплоноситель монооксида азота позволило несколько снизить коррозийность. Такой раствор получил название «нитрин». Тем не менее, проблема оставалась актуальной. Более того, в случае нарушения герметичности контура с теплоносителем, его утечка представляла высокую опасность для персонала. Тетраоксид диазота моментально реагировал с водой (например, в легких при вдыхании) и превращался в азотную кислоту. Вследствие прорыва трубопровода с теплоносителем при испытания погиб один из сотрудников КБ, случайно вдохнувший пары ядовитой жидкости.

Тепловая мощность реакторной установки составляла 5 МВт, электрическая мощность — 630 кВт.

По прибытии ПАЭС на место дислокации реакторный и турбогенераторный блоки устанавливались рядом и соединялись трубопроводами с герметичными сочленениями. Реакторный и турбогенераторный блоки устанавливались на домкратах, колеса с прицепов снимались и отвозились в безопасную зону. Блоки управления и резервная энергоустановка ставились не ближе 150 метров от реакторного блока, чтобы обеспечить радиационную безопасность персонала.

Для испытания установки было изготовлено два комплекта передвижной атомной энергоустановки. Первый из них предназначался для ходовых испытаний в полевых условиях, второй комплект использовался для энергетических испытаний на стендах.

Электрический пуск первого реактора ПАЭС «Памир» состоялся 24 ноября 1985 года, испытания продолжались до сентября 1986 года. Экспериментальный образец отработал в общей сложности на разных режимах нагрузки порядка 3 500 часов. Установку дважды выводили на проектную мощность.

В 1986 году, после Чернобыльской аварии, безопасность использования данных комплексов была подвергнута критике. В феврале 1988 года по решению Совмина СССР и президиума Академии наук БССР работы по проекту «Памир-630Д» были прекращены. В качестве одной из главных причин остановки работ по проекту была названа «недостаточная научная обоснованность выбора теплоносителя». Все тягачи с оборудованием демонтировали. Научно-исследовательский реактор был ликвидирован, стенды выведены из эксплуатации и утилизированы. В некоторых источниках (научные журналы и т. д.) вопрос с применением мобильных ядерных установок не закрыт.

Отечественные передвижные АЭС

Кроме того, проектировщикам следовало придумать, как снизить расходование воды, которая в условиях тундры ненамного доступнее солярки. Именно это последнее требование, практически исключавшее применение водяного реактора, во многом определило судьбу «Памира-630Д».Кроме того, проектировщикам следовало придумать, как снизить расходование воды, которая в условиях тундры ненамного доступнее солярки. Именно это последнее требование, практически исключавшее применение водяного реактора, во многом определило судьбу «Памира-630Д».

Оранжевый дым

Генеральным конструктором и главным идейным вдохновителем проекта стал В.Б. Нестеренко, ныне член-корреспондент белорусской Национальной академии наук. Именно ему принадлежит идея использовать в реакторе для «Памира» не воду или расплавленный натрий, а жидкую тетраокись азота (N2O4) – причем одновременно в качестве теплоносителя и рабочего тела, так как реактор мыслился одноконтурным, без теплообменника.

Тетраоксись азота была выбрана, естественно, не случайно, так как это соединение обладает весьма интересными термодинамическими свойствами, такими как высокая теплопроводность и теплоемкость, а также низкая температура испарения. Его переход из жидкого в газообразное состояние сопровождается химической реакцией диссоциации, когда молекула тетраокиси азота распадается сначала на две молекулы диокиси азота (2NO2), а затем на две молекулы окиси азота и одну молекулу кислорода (2NO+O2). При увеличении количества молекул объем газа или его давление резко возрастают.

В реакторе, таким образом, стало возможным реализовать замкнутый газожидкостный цикл, который давал реактору преимущества в эффективности и компактности.

Осенью 1963 года белорусские ученые представили свой проект мобильной атомной станции на рассмотрение научно-технического совета Государственного комитета по использованию атомной энергии СССР. Тогда же на суд членов НТС были вынесены аналогичные проекты ФЭИ, ИАЭ им. Курчатова и ОКБМ (Горький). Предпочтение отдали белорусскому проекту, однако лишь десять лет спустя, в 1973 году, в ИЯЭ АН БССР было создано специальное конструкторское бюро с опытным производством, которое приступило к конструированию и стендовым испытаниям узлов будущего реактора.

Одной из самых главных инженерных задач, которую предстояло решать создателям «Памира-630Д», стала отработка устойчивого термодинамического цикла с участием теплоносителя и рабочего тела нетрадиционного типа. Для этого применялся, например, стенд «Вихрь-2», представлявший собой фактически турбогенераторный блок будущей станции. В нем нагрев тетраоксида азота производился с помощью турбореактивного авиадвигателя ВК-1 с форсажной камерой.

Отдельную проблему представляла собой высокая коррозионная агрессивность тетраоксида азота, особенно в местах фазовых переходов – кипения и конденсации. Если же в контур турбогенератора попала бы вода, N2O4, прореагировав с ней, немедленно дала бы азотную кислоту со всеми ее известными свойствами. Противники проекта так и говорили порой, что, дескать, белорусские ядерщики намерены растворить в кислоте активную зону реактора. Частично проблема высокой агрессивности тетраоксида азота была решена добавлением в теплоноситель 10% обычной моноокиси азота. Этот раствор получил название «нитрин».

Тем не менее применение тетраоксида азота увеличивало опасность использования всего ядерного реактора, особенно если вспомнить, что речь идет о мобильном варианте АЭС. Подтверждением тому стала гибель одного из сотрудников КБ. Во время опыта из разорвавшегося трубопровода вырвалось оранжевое облачко. Находившийся поблизости человек ненамеренно вдохнул ядовитый газ, который, прореагировав с водой в легких, превратился в азотную кислоту. Спасти несчастного не удалось.

Википедия — свободная энциклопедия

Избранная статья

Первое сражение при реке Булл-Ран (англ. First Battle of Bull Run), также Первое сражение при Манассасе) — первое крупное сухопутное сражение Гражданской войны в США. Состоялось 21 июля 1861 года возле Манассаса (штат Виргиния). Федеральная армия под командованием генерала Ирвина Макдауэлла атаковала армию Конфедерации под командованием генералов Джонстона и Борегара, но была остановлена, а затем обращена в бегство. Федеральная армия ставила своей целью захват важного транспортного узла — Манассаса, а армия Борегара заняла оборону на рубеже небольшой реки Булл-Ран. 21 июля Макдауэлл отправил три дивизии в обход левого фланга противника; им удалось атаковать и отбросить несколько бригад конфедератов. Через несколько часов Макдауэлл отправил вперёд две артиллерийские батареи и несколько пехотных полков, но южане встретили их на холме Генри и отбили все атаки. Федеральная армия потеряла в этих боях 11 орудий, и, надеясь их отбить, командование посылало в бой полк за полком, пока не были израсходованы все резервы. Между тем на поле боя подошли свежие бригады армии Юга и заставили отступить последний резерв северян — бригаду Ховарда. Отступление Ховарда инициировало общий отход всей федеральной армии, который превратился в беспорядочное бегство. Южане смогли выделить для преследования всего несколько полков, поэтому им не удалось нанести противнику существенного урона.

Хорошая статья

«Хлеб» (укр. «Хліб») — одна из наиболее известных картин украинской советской художницы Татьяны Яблонской, созданная в 1949 году, за которую ей в 1950 году была присуждена Сталинская премия II степени. Картина также была награждена бронзовой медалью Всемирной выставки 1958 года в Брюсселе, она экспонировалась на многих крупных международных выставках.

В работе над полотном художница использовала наброски, сделанные летом 1948 года в одном из наиболее благополучных колхозов Советской Украины — колхозе имени В. И. Ленина Чемеровецкого района Каменец-Подольской области, в котором в то время было одиннадцать Героев Социалистического Труда. Яблонская была восхищена масштабами сельскохозяйственных работ и людьми, которые там трудились. Советские искусствоведы отмечали, что Яблонская изобразила на своей картине «новых людей», которые могут существовать только в социалистическом государстве. Это настоящие хозяева своей жизни, которые по-новому воспринимают свою жизнь и деятельность. Произведение было задумано и создано художницей как «обобщённый образ радостной, свободной творческой работы». По мнению французского искусствоведа Марка Дюпети, эта картина стала для своего времени программным произведением и образцом украинской реалистической живописи XX столетия.

Изображение дня

Рассвет в деревне Бёрнсте в окрестностях Дюльмена, Северный Рейн-Вестфалия

Памир (АЭС) — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

«Памир», «Памир-630Д» — передвижная атомная электростанция, размещённая на автомобильном шасси. Была разработана в Институте ядерной энергетики АН БССР (Генеральный конструктор В. Б. Нестеренко).

Краткая история разработки и конструирования

Работы по созданию передвижных атомных электростанции (ПАЭС) в БССР начались в 1973 году, когда в составе ИЯЭ АН БССР было создано специальное конструкторское бюро (СКБ) с опытным производством. Тогда же начались научно-исследовательские и проектные работы по созданию будущего реактора для ПАЭС. Проектируемая институтом ПАЭС «Памир» предназначалась в первую очередь для использования в качестве автономного источника электрической энергии передвижных и стационарных объектов, находящихся в труднодоступных районах. В результате многолетней работы в 1985 году была создана и пущена первая в мире передвижная атомная электростанция «Памир-630Д»

Реакторный и турбогенераторные блоки размещались на двух специальных полуприцепах, в качестве основного тягача для установки использовался автомобиль МАЗ-7960, специально разработанный на основе тягача МАЗ-537. Реакторный блок, являющийся самым тяжелым элементом всей установки, был смонтирован на специальном полуприцепе 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. Турбогенераторный блок, в котором размещалось оборудование электростанции, так же был смонтирован на аналогичном полуприцепе. Элементы системы автоматизированного управления защиты и контроля, а также вспомогательный энергоблок с двумя резервными дизель-генераторами по 100 кВт, располагались в кузовах двух вспомогательных автомобилей. Всего станцию обслуживало порядка 28 человек. Установка была рассчитана на перевозку железнодорожным, морским и авиационным транспортом.

Установка была оснащена реактором типа «Памир-630Д» с диссоциирующим теплоносителем на основе тетраоксида диазота. Тетраоксиду диазота свойственна крайне высокая коррозийная агрессивность, особенно при кипении и конденсации, что повышало шанс прорыва контура турбогенератора. Добавление в теплоноситель монооксида азота позволило несколько снизить коррозийность. Такой раствор получил название «нитрин». Тем не менее, проблема оставалась актуальной. Более того, в случае нарушения герметичности контура с теплоносителем, его утечка представляла высокую опасность для персонала. Тетраоксид диазота моментально реагировал с водой (например, в легких при вдыхании) и превращался в азотную кислоту. Вследствие прорыва трубопровода с теплоносителем при испытания погиб один из сотрудников КБ, случайно вдохнувший пары ядовитой жидкости.

Тепловая мощность реакторной установки составляла 5 МВт, электрическая мощность — 630 кВт.

По прибытии ПАЭС на место дислокации реакторный и турбогенераторный блоки устанавливались рядом и соединялись трубопроводами с герметичными сочленениями. Реакторный и турбогенераторный блоки устанавливались на домкратах, колеса с прицепов снимались и отвозились в безопасную зону. Блоки управления и резервная энергоустановка ставились не ближе 150 метров от реакторного блока, чтобы обеспечить радиационную безопасность персонала.

Для испытания установки было изготовлено два комплекта передвижной атомной энергоустановки. Первый из них предназначался для ходовых испытаний в полевых условиях, второй комплект использовался для энергетических испытаний на стендах.

Электрический пуск первого реактора ПАЭС «Памир» состоялся 24 ноября 1985 года, испытания продолжались до сентября 1986 года. Экспериментальный образец отработал в общей сложности на разных режимах нагрузки порядка 3 500 часов. Установку дважды выводили на проектную мощность.

Закрытие проекта

В 1986 году, после Чернобыльской аварии, безопасность использования данных комплексов была подвергнута критике. В феврале 1988 года по решению Совмина СССР и президиума Академии наук БССР работы по проекту «Памир-630Д» были прекращены. В качестве одной из главных причин остановки работ по проекту была названа «недостаточная научная обоснованность выбора теплоносителя». Все тягачи с оборудованием демонтировали. Научно-исследовательский реактор был ликвидирован, стенды выведены из эксплуатации и утилизированы. В некоторых источниках (научные журналы и т. д.) вопрос с применением мобильных ядерных установок не закрыт.

См. также

Ссылки

— имеются строящиеся энергоблоки, — планируются новые энергоблоки, — проекты времён СССР, заменены на современные

Сказание о бродячем реакторе: Советская передвижная АЭС

В тусклом свете заполярного дня по заснеженной тундре пунктирной линией ползет колонна гусеничного транспорта: бронетранспортеры охраны, вездеходы с персоналом, цистерны с топливом и… четыре загадочные машины внушительных размеров, похожие на могучие железные гробы. Наверное, так или почти так выглядело бы путешествие мобильной атомной электростанции к Н-скому военному объекту, который стережет страну от вероятного противника в самом сердце ледяной пустыни…

Атом на колесах Советские мобильные атомные электростанции предназначались прежде всего для работы в отдаленных районах Крайнего Севера, где отсутствуют железные дороги и линии электропередач

ПАЭС «Памир-630Д» Комплекс передвижной АЭС «Памир-630Д» базировался на четырех грузовых автомобилях, представлявших собой связку «прицеп-тягач»

Комплекс ТЭС-3 Передвижной комплекс ТЭС-3 монтировался на четырех гусеничных платформах от тяжелого танка Т-10

Когда в свет вышел ноябрьский номер «ПМ», в котором мы рассказывали о существовавших некогда в СССР планах создания сверхширококолейных поездов с атомными локомотивами, в адрес редакции пришло письмо. Автор напомнил нам о том, что хоть проекты атомной железной дороги так и не вышли за рамки эскизов, идея мобильной ядерной силовой установки (могущей передвигаться в том числе и по рельсам) была воплощена в металле, и даже не один раз. Действительно, упоминание о советских передвижных АЭС наверняка было бы уместным в нашей ноябрьской статье «Подкиньте атома в топку», зато теперь мы, несколько «вникнув в историю», решили рассказать о них подробно.

Корни этой истории уходят, разумеется, в эпоху атомной романтики — в середину 1950-х. В 1955 году Ефим Павлович Славский — один из корифеев атомной промышленности СССР, будущий глава Минсредмаша, прослуживший на этом посту от Никиты Сергеевича до Михаила Сергеевича, — посетил ленинградский Кировский завод. Именно в беседе с директором ЛКЗ И.М. Синевым впервые прозвучало предложение о разработке мобильной атомной электростанции, которая могла бы питать электроэнергией гражданские и военные объекты, расположенные в отдаленных районах Крайнего Севера и Сибири.

Рельсы и гусеницы

Предложение Славского стало руководством к действию, и уже вскоре ЛКЗ в кооперации с Ярославским паровозостроительным заводом подготовил проекты атомного энергопоезда — передвижной АЭС (ПАЭС) небольшой мощности для транспортировки по железной дороге. Предусматривались два варианта — одноконтурная схема c газотурбинной установкой и схема с использованием паротурбинной установки самого локомотива. Вслед за этим к разработке идеи подключились и другие предприятия. По итогам обсуждения зеленый свет был дан проекту Ю.А. Сергеева и Д.Л. Бродера из обнинского Физико-энергетического института (ныне ФГУП «ГНЦ РФ — ФЭИ»). Видимо посчитав, что рельсовый вариант ограничит ареал действия ПАЭС лишь территориями, охваченными железнодорожной сетью, ученые предложили поставить свою электростанцию на гусеницы, сделав ее практически вездеходной.

Эскизный проект станции появился в 1957 году, а уже два года спустя было произведено специальное оборудование для постройки опытных образцов ТЭС-3 (транспортируемой электростанции).

Как брекеты выпрямляют зубы: ускоренное видео

В те времена практически все в атомной индустрии приходилось делать «с нуля», однако опыт создания ядерных реакторов для транспортных нужд (например, для ледокола «Ленин») уже существовал, и на него можно было бы опереться.

Одним из главных факторов, которые приходилось учитывать авторам проекта при выборе тех или иных инженерных решений, была, разумеется, безопасность. С этой точки зрения оптимальной была признана схема малогабаритного двухконтурного водо-водяного реактора. Вырабатываемое реактором тепло отбиралось водой под давлением 130 атм при температуре на входе в реактор 275 °C и на выходе — 300 °C. Через теплообменник тепло передавалось рабочему телу, в качестве которого также выступала вода. Образовавшийся пар приводил в движение турбину генератора.

Активная зона реактора была спроектирована в виде цилиндра высотой 600 и диаметром 660 мм. Внутри помещались 74 тепловыделяющие сборки. В качестве топливной композиции решили применить интерметаллид (химическое соединение металлов) UAl3, залитый силумином (SiAl). Сборки представляли собой два коаксиальных кольца с этой топливной композицией. Подобная схема была разработана специально для ТЭС-3.

В 1960 году созданное энергетическое оборудование смонтировали на гусеничном шасси, позаимствованном у последнего советского тяжелого танка Т-10, который производился с середины 1950-х до середины 1960-х годов. Правда, для ПАЭС базу пришлось удлинить, так что энергосамоход (так стали называть вездеходы, перевозящие атомную электростанцию) имел десять катков против семи у танка.

Энергосамоходы

Но даже при такой модернизации разместить всю энергоустановку на одной машине было невозможно. ТЭС-3 представляла собой комплекс из четырех энергосамоходов.

Первый энергосамоход нес на себе ядерный реактор с транспортируемой биозащитой и специальный воздушный радиатор для снятия остаточного охлаждения. На второй машине монтировались парогенераторы, компенсатор объема, а также циркуляционные насосы для подпитки первого контура. Собственно выработка электроэнергии была функцией третьего энергосамохода, где размещался турбогенератор с оборудованием конденсатно-питательного тракта. Четвертая машина играла роль пункта управления ПАЭС, а также имела резервное энергетическое оборудование. Здесь находились пульт и главный щит со средствами пуска, пусковой дизель-генератор и блок аккумуляторных батарей.

В дизайне энергосамоходов первую скрипку играли лапидарность и прагматизм. Поскольку ТЭС-3 предполагалось эксплуатировать преимущественно в районах Крайнего Севера, оборудование помещалось внутрь утепленных кузовов так называемого вагонного типа. В поперечном сечении они представляли собой шестиугольник неправильной формы, который можно описать как трапецию, поставленную на прямоугольник, что невольно вызывает ассоциацию с гробом.

ПАЭС предназначалась для функционирования только в стационарном режиме, работать «на ходу» она не могла. Чтобы запустить станцию, требовалось расставить энергосамоходы в нужном порядке и соединить их трубопроводами для теплоносителя и рабочего тела, а также электрическими кабелями. И именно на стационарный режим работы была спроектирована биозащита ПАЭС.

Система биозащиты состояла из двух частей: транспортируемой и стационарной. Транспортируемая биозащита перевозилась вместе с реактором. Активная зона реактора помещалась в своего рода свинцовый «стакан», который находился внутри бака. Когда ТЭС-3 работала, бак заливался водой. Слой воды резко снижал активацию нейтронами стенок бака биозащиты, кузова, рамы и прочих металлических частей энергосамохода. После окончания кампании (периода работы электростанции на одной заправке) воду сливали и транспортировка осуществлялась при пустом баке.

Под стационарной биозащитой понимались своего рода боксы из земли или бетона, которые перед пуском ПАЭС требовалось возводить вокруг энергосамоходов, несущих на себе реактор и парогенераторы.

Дела так и не нашлось

В августе 1960 года собранную ПАЭС доставили в Обнинск, на испытательную площадку Физико-энергетического института. Меньше чем через год, 7 июня 1961 года, реактор достиг критичности, а 13 октября состоялся энергетический пуск станции. Испытания продолжались до 1965 года, когда реактор отработал свою первую кампанию. Однако на этом история советской мобильной АЭС фактически закончилась. Дело в том, что параллельно знаменитый обнинский институт разрабатывал еще один проект в области малой атомной энергетики. Им стала плавучая АЭС «Север» с аналогичным реактором. Как и ТЭС-3, «Север» проектировался преимущественно для нужд энергообеспечения военных объектов. И вот в начале 1967 года Министерство обороны СССР решило отказаться от плавучей атомной станции. Заодно были остановлены работы и по наземной мобильной энергоустановке: ПАЭС была переведена в стояночный режим. В конце 1960-х появилась надежда на то, что детищу обнинских ученых все-таки найдется практическое применение. Предполагалось, что атомная станция могла бы использоваться в нефтедобыче в тех случаях, когда в нефтеносные слои требуется закачать большое количество горячей воды, чтобы поднять ископаемое сырье ближе к поверхности. Рассматривали, к примеру, возможность такого использования ПАЭС на скважинах в районе города Грозного. Но даже послужить кипятильником для нужд чеченских нефтяников станции не удалось. Хозяйственная эксплуатация ТЭС-3 была признана нецелесообразной, и в 1969 году энергоустановку полностью законсервировали. Навсегда.

Для экстремальных условий

Как это ни удивительно, но с кончиной обнинской ПАЭС история советских мобильных атомных электростанций не прекратилась. Другой проект, о котором несомненно стоит рассказать, представляет собой весьма курьезный пример советского энергетического долгостроя. Начало ему было положено еще в начале 1960-х, но некий осязаемый результат он принес лишь в горбачевскую эпоху и вскоре был «убит» резко усилившейся после чернобыльской катастрофы радиофобией. Речь идет о белорусском проекте «Памир 630Д».

В определенном смысле можно сказать, что ТЭС-3 и «Памир» соединяют родственные связи. Ведь одним из основателей белорусской ядерной энергетики стал А.К. Красин — бывший директор ФЭИ, принимавший непосредственное участие в проектировании первой в мире АЭС в Обнинске, Белоярской АЭС и ТЭС-3. В 1960 году его пригласили в Минск, где ученый вскоре был избран академиком АН БССР и назначен директором отделения атомной энергетики Энергетического института белорусской Академии наук. В 1965 году отделение было преобразовано в Институт ядерной энергетики (ныне Объединенный институт энергетических и ядерных исследований «Сосны» НАН).

В одну из поездок в Москву Красин узнал о существовании государственного заказа на проектирование передвижной атомной электростанции мощностью 500−800 кВт. Наибольший интерес к такого рода энергоустановке проявляли военные: им требовался компактный и автономный источник электричества для объектов, находящихся в отдаленных и отличающихся суровым климатом районах страны — там, где нет ни железных дорог, ни ЛЭП и куда довольно сложно доставить большое количество обычного топлива. Речь могла идти об электропитании радиолокаторных станций или пусковых установок ракет.

С учетом предстоящего использования в экстремальных климатических условиях к проекту предъявлялись особые требования. Станция должна была работать при большом разбросе температур (от -50 до +35°С), а также при высокой влажности. Заказчик требовал, чтобы управление энергоустановкой было максимально автоматизировано. При этом станция должна была вписываться в железнодорожные габариты О-2Т и в габариты грузовых кабин самолетов и вертолетов с размерами 30 х 4,4 х 4,4 м. Продолжительность кампании АЭС определялась в не менее чем 10 000 часов при времени непрерывной работы не более 2000 часов. Время развертывания станции должно было составлять не более шести часов, а демонтаж необходимо было уложить в 30 часов.

Кроме того, проектировщикам следовало придумать, как снизить расходование воды, которая в условиях тундры ненамного доступнее солярки. Именно это последнее требование, практически исключавшее применение водяного реактора, во многом определило судьбу «Памира-630Д».

Оранжевый дым

Генеральным конструктором и главным идейным вдохновителем проекта стал В.Б. Нестеренко, ныне член-корреспондент белорусской Национальной академии наук. Именно ему принадлежит идея использовать в реакторе для «Памира» не воду или расплавленный натрий, а жидкую тетраокись азота (N2O4) — причем одновременно в качестве теплоносителя и рабочего тела, так как реактор мыслился одноконтурным, без теплообменника.

Тетраоксись азота была выбрана, естественно, не случайно, так как это соединение обладает весьма интересными термодинамическими свойствами, такими как высокая теплопроводность и теплоемкость, а также низкая температура испарения. Его переход из жидкого в газообразное состояние сопровождается химической реакцией диссоциации, когда молекула тетраокиси азота распадается сначала на две молекулы диокиси азота (2NO2), а затем на две молекулы окиси азота и одну молекулу кислорода (2NO+O2). При увеличении количества молекул объем газа или его давление резко возрастают.

В реакторе, таким образом, стало возможным реализовать замкнутый газожидкостный цикл, который давал реактору преимущества в эффективности и компактности.

Осенью 1963 года белорусские ученые представили свой проект мобильной атомной станции на рассмотрение научно-технического совета Государственного комитета по использованию атомной энергии СССР. Тогда же на суд членов НТС были вынесены аналогичные проекты ФЭИ, ИАЭ им. Курчатова и ОКБМ (Горький). Предпочтение отдали белорусскому проекту, однако лишь десять лет спустя, в 1973 году, в ИЯЭ АН БССР было создано специальное конструкторское бюро с опытным производством, которое приступило к конструированию и стендовым испытаниям узлов будущего реактора.

Одной из самых главных инженерных задач, которую предстояло решать создателям «Памира-630Д», стала отработка устойчивого термодинамического цикла с участием теплоносителя и рабочего тела нетрадиционного типа. Для этого применялся, например, стенд «Вихрь-2», представлявший собой фактически турбогенераторный блок будущей станции. В нем нагрев тетраоксида азота производился с помощью турбореактивного авиадвигателя ВК-1 с форсажной камерой.

Отдельную проблему представляла собой высокая коррозионная агрессивность тетраоксида азота, особенно в местах фазовых переходов — кипения и конденсации. Если же в контур турбогенератора попала бы вода, N2O4, прореагировав с ней, немедленно дала бы азотную кислоту со всеми ее известными свойствами. Противники проекта так и говорили порой, что, дескать, белорусские ядерщики намерены растворить в кислоте активную зону реактора. Частично проблема высокой агрессивности тетраоксида азота была решена добавлением в теплоноситель 10% обычной моноокиси азота. Этот раствор получил название «нитрин».

Тем не менее применение тетраоксида азота увеличивало опасность использования всего ядерного реактора, особенно если вспомнить, что речь идет о мобильном варианте АЭС. Подтверждением тому стала гибель одного из сотрудников КБ. Во время опыта из разорвавшегося трубопровода вырвалось оранжевое облачко. Находившийся поблизости человек ненамеренно вдохнул ядовитый газ, который, прореагировав с водой в легких, превратился в азотную кислоту. Спасти несчастного не удалось.

Зачем снимать колеса?

Впрочем, проектировщики «Памира-630Д» внедрили в свой проект ряд конструктивных решений, которые были призваны повысить безопасность всей системы. Во‑первых, все процессы внутри установки, начиная от пуска реактора, управлялись и контролировались с помощью бортовых ЭВМ. Два компьютера работали параллельно, а третий находился в «горячем» резерве. Во‑вторых, была реализована система аварийного охлаждения реактора за счет пассивного перетекания пара через реактор из части высокого давления в часть конденсатора. Наличие большого количества жидкого теплоносителя в технологическом контуре позволяло в случае, например, обесточивания эффективно отводить тепло от реактора. В-третьих, важным «страховочным» элементом конструкции стал материал замедлителя, в качестве которого был выбран гидрид циркония. При аварийном повышении температуры гидрид циркония разлагается, и выделяемый водород переводит реактор в глубоко подкритичное состояние. Реакция деления прекращается.

За экспериментами и испытаниями шли годы, и те, кто задумывал «Памир» в начале 1960-х годов, смогли увидеть свое детище в металле лишь в первой половине 1980-х. Как и в случае с ТЭС-3, белорусским конструкторам понадобилось несколько машин для размещения на них своей ПАЭС. Реакторный блок монтировался на трехосном полуприцепе МАЗ-9994 грузоподъемностью 65 т, в роли тягача для которого выступал МАЗ-796. Кроме реактора с биозащитой в этом блоке размещались система аварийного расхолаживания, шкаф распределительного устройства собственных нужд и два автономных дизель-генератора по 16 кВт. Такая же связка МАЗ-767 — МАЗ-994 везла на себе и турбогенераторный блок с оборудованием электростанции.

Дополнительно в кузовах КРАЗов передвигались элементы системы автоматизированного управления защиты и контроля. Еще один такой грузовик перевозил вспомогательный энергоблок с двумя стокиловаттными дизель-генераторами. Итого пять машин.

«Памир-630Д», как и ТЭС-3, был рассчитан на стационарную работу. По прибытии на место дислокации монтажные бригады устанавливали рядом реакторный и турбогенераторный блоки и соединяли их трубопроводами с герметичными сочленениями. Блоки управления и резервная энергоустановка ставились не ближе 150 м от реактора, чтобы обеспечить радиационную безопасность персонала. С реакторного и турбогенераторного блока снимали колеса (прицепы устанавливались на домкратах) и отвозили их в безопасную зону. Все это, конечно, в проекте, ибо реальность оказалась иной.

Реактор, которого испугались

Электрический пуск первого реактора состоялся 24 ноября 1985 года, а спустя пять месяцев случился Чернобыль. Нет, проект не был немедленно закрыт, и в общей сложности экспериментальный образец ПАЭС отработал на разных режимах нагрузки 2975 часов. Однако, когда на волне охватившей страну и мир радиофобии вдруг стало известно, что в 6 км от Минска стоит ядерный реактор экспериментальной конструкции, случился масштабный скандал. Совмин СССР тут же создал комиссию, которой предстояло изучить вопрос о целесообразности дальнейших работ по «Памиру-630Д». В том же 1986 году Горбачевым был отправлен в отставку легендарный глава Средмаша 88-летний Е.П. Славский, покровительствовавший проектам мобильных АЭС. И нет ничего удивительного в том, что в феврале 1988 года согласно решению Совмина СССР и АН БССР проект «Памир-630Д» прекратил свое существование. Одним из главных мотивов, как значилось в документе, стала «недостаточная научная обоснованность выбора теплоносителя».

Статья опубликована в журнале «Популярная механика» (№3, Март 2009).

Памир (АЭС) — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

«Памир», «Памир-630Д» — передвижная атомная электростанция, размещённая на автомобильном шасси. Была разработана в Институте ядерной энергетики АН БССР (Генеральный конструктор В. Б. Нестеренко).

Краткая история разработки и конструирования

Работы по созданию передвижных атомных электростанции (ПАЭС) в БССР начались в 1973 году, когда в составе ИЯЭ АН БССР было создано специальное конструкторское бюро (СКБ) с опытным производством. Тогда же начались научно-исследовательские и проектные работы по созданию будущего реактора для ПАЭС. Проектируемая институтом ПАЭС «Памир» предназначалась в первую очередь для использования в качестве автономного источника электрической энергии передвижных и стационарных объектов, находящихся в труднодоступных районах. В результате многолетней работы в 1985 году была создана и пущена первая в мире передвижная атомная электростанция «Памир-630Д»

Реакторный и турбогенераторные блоки размещались на двух специальных полуприцепах, в качестве основного тягача для установки использовался автомобиль МАЗ-7960, специально разработанный на основе тягача МАЗ-537. Реакторный блок, являющийся самым тяжелым элементом всей установки, был смонтирован на специальном полуприцепе 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. Турбогенераторный блок, в котором размещалось оборудование электростанции, так же был смонтирован на аналогичном полуприцепе. Элементы системы автоматизированного управления защиты и контроля, а также вспомогательный энергоблок с двумя резервными дизель-генераторами по 100 кВт, располагались в кузовах двух вспомогательных автомобилей. Всего станцию обслуживало порядка 28 человек. Установка была рассчитана на перевозку железнодорожным, морским и авиационным транспортом.

Установка была оснащена реактором типа «Памир-630Д» с диссоциирующим теплоносителем на основе тетраоксида диазота. Тетраоксиду диазота свойственна крайне высокая коррозийная агрессивность, особенно при кипении и конденсации, что повышало шанс прорыва контура турбогенератора. Добавление в теплоноситель монооксида азота позволило несколько снизить коррозийность. Такой раствор получил название «нитрин». Тем не менее, проблема оставалась актуальной. Более того, в случае нарушения герметичности контура с теплоносителем, его утечка представляла высокую опасность для персонала. Тетраоксид диазота моментально реагировал с водой (например, в легких при вдыхании) и превращался в азотную кислоту. Вследствие прорыва трубопровода с теплоносителем при испытания погиб один из сотрудников КБ, случайно вдохнувший пары ядовитой жидкости.

Тепловая мощность реакторной установки составляла 5 МВт, электрическая мощность — 630 кВт.

По прибытии ПАЭС на место дислокации реакторный и турбогенераторный блоки устанавливались рядом и соединялись трубопроводами с герметичными сочленениями. Реакторный и турбогенераторный блоки устанавливались на домкратах, колеса с прицепов снимались и отвозились в безопасную зону. Блоки управления и резервная энергоустановка ставились не ближе 150 метров от реакторного блока, чтобы обеспечить радиационную безопасность персонала.

Для испытания установки было изготовлено два комплекта передвижной атомной энергоустановки. Первый из них предназначался для ходовых испытаний в полевых условиях, второй комплект использовался для энергетических испытаний на стендах.

Электрический пуск первого реактора ПАЭС «Памир» состоялся 24 ноября 1985 года, испытания продолжались до сентября 1986 года. Экспериментальный образец отработал в общей сложности на разных режимах нагрузки порядка 3 500 часов. Установку дважды выводили на проектную мощность.

Видео по теме

Закрытие проекта

В 1986 году, после Чернобыльской аварии, безопасность использования данных комплексов была подвергнута критике. В феврале 1988 года по решению Совмина СССР и президиума Академии наук БССР работы по проекту «Памир-630Д» были прекращены. В качестве одной из главных причин остановки работ по проекту была названа «недостаточная научная обоснованность выбора теплоносителя». Все тягачи с оборудованием демонтировали. Научно-исследовательский реактор был ликвидирован, стенды выведены из эксплуатации и утилизированы. В некоторых источниках (научные журналы и т. д.) вопрос с применением мобильных ядерных установок не закрыт.

См. также

Ссылки

⛭
Nicubunu Crane.svg — имеются строящиеся энергоблоки, Applications-development.svg — планируются новые энергоблоки, Hammer and sickle red on transparent.svg — проекты времён СССР, заменены на современные

Мобильные атомные электростанции в СССР

Энергия — главный ресурс человечества. Точнее, электричество. В обиход оно вошло по историческим меркам совсем недавно, но уже превратилось в источник жизни для нас. Слишком много всего от него зависит: промышленность, производство пищи, водоснабжение, системы управления транспортом, городское освещение, несметное количество приборов и устройств, от лифтов и систем воздухоочистки и вентиляции зданий до вашего ноутбука и мобильника. Если завтра в розетке кончится электричество, сразу начнётся хаос и коллапс. Даже в сельской местности исчезновение электричества будет хоть и не фатальным, но весьма неприятным событием. А для средних и крупных городов это кошмарный сценарий, сравнимый с ковровыми бомбардировками. Электричество — это жизнь.

Мы уже не раз упоминали о том, что многие впечатляющие разработки, технологии и объекты были созданы в нашей стране, чтобы связать информационно, транспортно или ресурсно отдалённые территории и населённые пункты. Не было забыто и электричество. Точнее, его источники. А ещё точнее, в СССР существовали экспериментальные передвижные АЭС. Пуркуа бы, собственно, и не па?

ТЭС-3

После Войны СССР отчаянно нуждался в различных дефицитных металлах, нефти и газе. Ударными темпами создавалась атомная, ракетная и космическая программы, требовавшие новых технологий и производств. А значит, требовалось находить и осваивать новые месторождения. Всё там же: за Уралом, в Сибири, за Полярным Кругом, на Дальнем Востоке. Это гигантские территории, простирающиеся на тысячи километров. Природа здесь сурова: строительство дорог требует огромных усилий и затрат, в том числе и на поддержание в рабочем состоянии.

Но жить как-то надо. И не просто жить, но и осваивать безлюдные территории, где нет никакой инфраструктуры. А ведь для жизнеобеспечения геологов и строителей, для создания промышленных и добывающих объектов требуется немало припасов и материалов, а главное — энергии. Поэтому в 1957 году начались работы по разработке передвижной атомной электростанции. Обратите внимание на смелость замысла: всего 8 лет назад была испытана первая советская атомная бомба, а теперь нужно было создать компактную и мобильную АЭС. Хотя надо признать, что передвижная АЭС в первую очередь была бы интересна военным как источник питания для РЛС и прочих секретных объектов, построенных в медвежьих углах по всей стране.

В основу проекта лёг атомный реактор, разработанный в Лаборатории «В» — так до 1960-го назывался Физико-энергетический институт в Обнинске. Это был двухконтурный гетерогенный водо-водяной реактор, содержащий 74 сборки на основе высокообогащённого урана. Мощность его достигала 8,8 МВт. А мощность энергии, получаемой с электрогенераторов, достигала 1,5 МВт. Реактор — без учёта всей остальной обвязки и агрегатов — представлял собой цилиндр 600 мм высотой и 650 мм диаметром.

Но как бы ни был компактен реактор, вся АЭС в целом представляла собой внушительных объёмов и веса систему агрегатов. Поместить всё это на единое шасси было невозможно ни по габаритам, ни по массе. Точнее, можно было бы, но получившийся монстр мог бы ползать только по ровной, как стол, степи. Поэтому компоненты АЭС распределили по нескольким самоходным установкам. За основу взяли шасси тяжёлого танка Т-10:

Шасси подверглось серьёзной переделке: было удлинено до 10 катков на борт вместо 7, а сверху установлены специально разработанные рамы, обеспечивающие пространственную жёсткость самоходных установок. Чтобы снизить удельное давление на грунт, были разработаны более широкие гусеницы. Также сконструировали защитные противорадиационные экраны.

В 1961-м на свет родилась ТЭС-3 — «транспортабельная атомная электростанция». АЭС состояла из четырёх отдельных самоходок, похожих на помесь ЖД-вагонов с избами:

 

Общая масса оборудования, погруженного на самоходки, составляла 210 т, из которых 28,5 т приходилось на «биологическую защиту» — средства защиты от радиации. А все вместе самоходки тянули на 310 т живого веса. Автономность «похода» АЭС достигала 250 суток. Каждая самоходка приводилась в движение мощнейшим на то время в СССР танковым дизелем В12-6 на 750 л.с.

Состав основного оборудования:

  • Первая самоходка: реактор с воздушным радиатором. В качестве охладителя использовалась циркулирующая вода, а радиатор применялся для дополнительного охлаждения реактора.
  • Вторая самоходка: парогенераторы, компенсатор объёма, циркуляционные насосы первого контура.
  • Третья самоходка: турбогенератор с дополнительным оборудованием. Именно здесь вырабатывалось электричество.
  • Четвёртая самоходка: пункт управления, резервный дизель-генератор и аккумуляторные батареи.


ТЭС-3 должна была своим ходом добраться до места, где требовалось электричество, после чего самоходки выстраивались в ряд в нужном порядке и соединялись трубопроводами и кабелями. Затем нужно было наполнить водой свинцовую ёмкость, внутри которой располагался сам реактор (левая нижняя самоходка на предыдущей фотографии). Вода выступала в роли дополнительной радиационной защиты. Кроме того, вокруг самоходок с реактором и парогенераторами нужно было возвести короба из бетона или земли (наверное, проще было выкопать для них в грунте бульдозером укрытия с отвалами по периметру). Это тоже диктовалось защитой персонала от радиации, излучаемой самим реактором и циркулирующей между самоходками водой. После всех приготовлений можно было «врубать рубильник».

Испытания ТЭС-3 продолжались до 1965 года, когда проект был приостановлен, а в 1969-м — полностью закрыт. Очевидно, использование «праздношатающихся» атомных реакторов было признано слишком рискованным с точки зрения обеспечения безопасности.

Памир-630Д

Но ТЭС-3 не стала единственным в своём роде экспериментом. В 1963-м начались работы по разработке новой передвижной АЭС. Разработка тянулась долго, в сумме около 22 лет. Лишь в 1985-м был, наконец, построен рабочий образец.

На этот раз решено было отказаться от водо-водяного реактора. Для его работы требовалось такое количество воды, которое просто невозможно было обеспечить в некоторых регионах, где и нужны передвижные АЭС — например, в тундре или засушливых степях. Поэтому на «Памир-630Д» смонтировали компактный одноконтурный реактор, в котором и теплоносителем, и рабочим телом являлась тетраокись азота. Это соединение обладает высокой теплопроводностью и теплоёмкостью. Но тетраокись азота опасна тем, что при её контакте с водой происходит химическая реакция с образованием азотной кислоты. Этот факт существенно повышал опасность эксплуатации АЭС: если персонал допустит оплошность, и в контуре окажется вода (например, конденсат), то образовавшаяся кислота могла бы разрушить элементы контура или даже сам реактор.

Комплекс АЭС состоял из четырёх машин: двух колёсных полуприцепов, буксируемых мощными седельными тягачами МАЗ-7960, являвшимися переработкой МАЗ-537, и двух вспомогательных автомобилей на базе КРАЗ.


МАЗ-357

Состав оборудования:

  • Первая машина (полуприцеп): реактор, парогенератор с теплообменником, система аварийного расхолаживания, два автономных дизель-генератора.
  • На корме полуприцепа находился огромный вентилятор системы охлаждения.
  • Вторая машина (полуприцеп): турбогенератор (вырабатывал электричество)
  • Третья машина: система управления АЭС.
  • Четвёртая машина: резервные дизель-генераторы.

Мощность реактора — 10 МВт, мощность турбогенератора — 630 кВт.

Когда вереница машин приезжала на место стоянки, реакторный и турбогенераторный полуприцепы устанавливали рядом, ставили их на домкраты, снимали и отвозили на безопасное расстояние колёса. Полуприцепы соединяли кабелями и трубопроводами, а не менее чем в 150 м от них устанавливали две другие машины комплекса. Как вы понимаете, всё это делалось для защиты персонала от излучения. Не совсем ясен момент с колёсами. Единственное, что приходит на ум: снимать их нужно было для того, чтобы они сами не начинали фонить из-за наведённой радиоактивности и не «заражали» и не распространяли потом по дорогам радиоактивную пыль.

Испытания «Памира-630Д» продолжались с ноября 1985 по август 1986, после чего проект был закрыт. Но 26 апреля 1986 года взорвался четвёртый реактор Чернобыльской АЭС, и эта трагедия повлияла на многие проекты в атомной энергетике и ВПК. «Памир-630Д» начали активно критиковать (и небезосновательно) как технически опасную конструкцию, и в конце концов в 1988 году проект закрыли. Информация о судьбе машин противоречива.


Источник: https://geektimes.ru/company/mailru/blog/287954/ 

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о