 |
||
|
Горизонтальный вираж Владимир Рычин, AtomInfo.Ru, ОПУБЛИКОВАНО 31.03.2015 В деле конструирования парогенераторов от начала времён конкурируют два направления. В реакторах западных проектов принято вертикальное расположение ПГ, в советских и российских - горизонтальное. Между прочим, так было далеко не всегда. Даже более того - американские специалисты на первых порах делали ставку именно на ГПГ (горизонтальные ПГ) и отказались от них по требованию военных моряков. Впрочем, отказались ли на самом деле? Попробуем разобраться в этой истории, которая с каждым новым американским документом становится всё запутаннее и интереснее. ГПГ и ВПГ на море В 1955 году в Соединённых Штатах вошла в строй первая атомная подводная лодка USS "Nautilus" (SSN-571) с реакторной установкой S2W. За проектирование реактора отвечала компания "Westinghouse", и для S2W было выбрано горизонтальное расположение парогенератора. В 2004 году в США были изданы мемуары контр-адмирала Ричарда Ридделла, командовавшего лодкой с декабря 1976 года по март 1980 года. Моряк высказался в них недвусмысленно - транспортная установка USS "Nautilus" есть "образец для современных систем". Вертикальная компоновка ПГ в Соединённых Штатах впервые была применена лишь на третьей по счёту лодке USS "Skate" (SSN-578) с реактором S3W, также разработанным в "Westinghouse". USS "Skate" вошла в строй в 1957 году. Следовательно, можно констатировать удивительный факт - вертикальные парогенераторы (ВПГ) появились в их американской вотчине только спустя два года после ГПГ. Трудно сказать, чем S3W не устроил конструкторов и/или флотских заказчиков, но в серию он не пошёл. Аппарат быстро переделали и вернулись к горизонтальному расположению ПГ. Получившийся реактор назвали S4W, и с ним было сдано ещё три лодки. В пользу ВПГ американцы склонились только, начиная с реактора S5W и седьмой лодки USS "Skipjack" (SSN-585, сдана в 1959 году). Реактор получил статус серийного, два таких аппарата дожили в работоспособном состоянии до наших дней - их используют при подготовке экипажей. Считается, что после USS "Skipjack" оба конструктора реакторных установок для американского военно-морского флота - "Westinghouse" и подключившаяся позже "General Electric" - неуклонно следуют принципу вертикального расположения парогенераторов. ГПГ и ВПГ на суше Аналогичная борьба конструкторских решений наблюдалась и в мирном атомном секторе США. В 1957 году в США пускают свою первую АЭС с легководным реактором под давлением - АЭС "Shippingport". Станция появилась на свет во многом благодаря усилиям адмирала Риковера. Конструкция РУ во многом повторяет лодочные технологии. Парогенераторы установлены горизонтально. На АЭС "Yankee NPS" (энергопуск в 1960 году) были применены вертикальные ПГ. Трубки в них были сделаны из стали 317 - о сплаве 600, получившем впоследствии печальную известность, на тот момент ещё только задумывались. Блок №1 АЭС "Indian Point" (энергопуск в 1962 году) - вновь горизонтальные парогенераторы с трубками из стали 304. Классические ВПГ от компании "Westinghouse" с трубками из I600MA можно было увидеть только на блоках, пущенных в конце 60-ых годов. Если для американских лодок процесс выбора компоновки парогенераторов завершился за четыре года, то в мирной энергетике он растянулся почти на десятилетие. Мотивация выбора Так почему же, всё-таки, в Соединённых Штатах остановились на вертикальных парогенераторах? Традиционный ответ таков. В пользу ВПГ в выражениях, не допускающих иного толкования, высказался флот. Моряков не волновали ни потенциальный выигрыш в компоновке, ни иные технические причины. При горизонтальном расположении парогенератора серьёзно ограничивалась манёвренность подводной лодки. Вот как пишет об этом Дж.Дайк (J.Dyke): "Все эти варианты с горизонтальными паровыми барабанами сверху теплообменника ограничивали манёвренность лодки. В моменты, когда лодка всплывала к поверхности или погружалась на глубину, так как центральная ось парового барабана была параллельна центральной оси лодки, то уровень воды в барабане смещался в сторону носа или кормы... направляя чередующиеся порции пара и воды на турбину, что приводило к ошибочной пульсирующей потере мощности". Эти соображения, в конце концов, вынудили флот потребовать для себя исключительно вертикальные парогенераторы. А дальше включились организационные и, возможно, даже личностные механизмы.
 В США конструктора парогенераторов отказались от поддержки двух концепций - одной для флота и другой для гражданских станций. Естественно, нужды флота перевесили, и парогенераторы в США и далее по всему Западу отныне были только вертикальными. Впрочем, действительно ли только вертикальными? Исчезнувшее письмо В середине 90-ых годов американская организация антиатомных активистов "Prairie Island Coalition" получила в своё распоряжение большой пакет документов, касавшихся технических проблем с парогенераторами от "Westinghouse". На протяжении некоторого времени тексты документов можно было найти на сайте активистов - сейчас они там отсутствуют. В числе этих документов выделяется письмо от Джералда Нелса (Gerald H. Neils) Джону Тейлору (John Taylor, EPRI) от 7 января 1991 года.
В письме есть важная фраза: "Авианосцы серии "Нимиц" вернулись к горизонтальным парогенераторам (после "Энтерпрайза"), и они работали хорошо с трубками, как я предполагаю, из инконеля". Джералд Нелс занимал в то время должность инженера-распорядителя (executive engineer) по ядерным проектам в генерирующей компании "Northern States Power Co.". В 1979 году компания присоединилась к большой группе ЭО, подавших в суд на "Westinghouse" из-за отказов теплообменных трубок парогенераторов. Упоминание "Энтерпрайза" в письме весьма любопытно. Известно, что на этом авианосце, спущенном на воду в 1961 году, была по ходу службы осуществлена замена (т.н. "капитальный ремонт") реакторных установок. О причинах, побудивших американцев провести замену, до сих пор мало информации. Письмо Нелса явно намекает на проблемы с парогенераторами. В письме есть и другие заслуживающие внимания моменты - правда, они касаются, скорее, известной проблемы сплава 600: "На последнем совещании Стэн Крин едва не лишился чувств, когда я предположил, что какая-либо из нержавеющих сталей ядерного класса могла бы быть лучшим материалом для ТОТ новых парогенераторов, чем сплав инконель". Намёк от Риковера Тот факт, что на авианосцах серии "Нимиц" применили, по свидетельству Нелса, горизонтальные парогенераторы - всего лишь половина истории. Авианосец не подводная лодка, нырять ему не нужно, и недостатки ГПГ, отмеченные Дайком, для "Нимица" неактуальны. А вот как насчёт подводных лодок? В 2009 году на международной конференции по парогенераторам в Канаде с докладом памяти адмирала Риковера выступил Роджер Стеле (Roger W. Staehle).
В своём докладе Стеле впервые привёл общий план USS "Nautilus", на котором, в том числе, можно видеть реакторный отсек. Он также показал и схему реакторной установки АЭС "Shippingport" - хотя она и была известна ранее, но всё равно её стоит посмотреть. USS "Nautilus".  Реакторная установка АЭС "Shippingport".  Стеле развивать тему ГПГ далее не стал, хотя напоминание (причём весьма нарочитое) о том, что парогенераторы у Риковера были исходно горизонтальными, может послужить сигналом. Попробуем продвинуться по истории американского подводного флота ближе к нашим дням. Проблема естественной циркуляции В 2012 году американский исследователь доктор Магди Рагеб (Magdi Ragheb) опубликовал большую работу по американской военно-морской ядерной программе. Он пишет, в частности, о несерийной лодке USS "Narwhal" (SSN-671), вошедшей в строй в 1969 году. На лодке стоял реактор S5G, созданный компанией GE. В составе реакторной установки были две петли и, соответственно, два парогенератора, причём в реакторе обеспечивалась естественная циркуляция - хотя насосы, конечно, на случай аварии были. Реактор S5G в серию не пошёл, но он стал прямым предшественником реактора S8G и новейшей разработки "General Electric" - реактора S9G, устанавливаемого на последних американских лодках.
S5G был прямым предшественником реактора S8G восьмого поколения, использовавшегося для стратегических атомных подводных лодок типа "Огайо" - малошумного проекта подводной лодки". Цитируется по: Magdi Ragheb "Nuclear Marine Propulsion". Режим работы реакторной установки с естественной циркуляцией важен для подводной лодки, так как он малошумный. В компании "General Electric" данному направлению уделяли большое внимание и, очевидно, добились успеха. Но возникает вопрос - каким образом даже на такой большой лодке как "Огайо" можно вписать в лодочные габариты вертикальный парогенератор, "расположенный высоко"? Да ещё для таких мощностей, которые были на "Огайо"? Возможны разные варианты ответа на этот вопрос. В том числе, смелое, но отнюдь не беспочвенное предположение, что в S5G-S8G-S9G американцы вернулись к горизонтальным парогенераторам.
Признание в бюджете Каждый год в феврале или марте сотрудники министерства энергетики США выпускают объёмный документ, в котором во всех подробностях расписывают направления, подлежащие финансированию из государственного бюджета. Одно из таких направлений - "Морские реакторы". В документе с запросами на 2012 год, подготовленном по линии национального управления ядерной безопасности (NNSA) США и касающемся флотских реакторов, любознательный читатель может своими глазами увидеть следующие строки: "Усовершенствовать существующие... проекты горизонтальных парогенераторов с целью оптимизации... для повышения их срока службы и параметров по мощности, а также для снижения стоимости их производства". Хотя в документе это не сказано явно, но по контексту можно с хорошей долей уверенности предположить - речь идёт о лодках "Огайо". Ни в одном из предыдущих бюджетных запросов слово "горизонтальный" в контексте ПГ флотских реакторов не употребляется. Все бюджетные запросы за последующие годы превратились по теме флотских ПГ в пустышку - детальные описания были убраны. Чем же отличался бюджетный запрос на 2012 год, подготовленный в марте 2011 года? Вернёмся к письму Джералда Нелса. На одном из международных семинаров его подлинность подтвердило шесть знаменитых ветеранов американского парогенераторостроения - они опознали не только письмо, но даже личность человека, оставившего на письме рукописные пометки. Ветераны ничего не сказали по сути письма Нелса - о горизонтальных парогенераторах для ВМФ США и о трубках из нержавеющей стали ядерного класса. Но спустя некоторое время появился тот самый запрос на 2012 год со словом "горизонтальный". Наверное, это можно расценивать в качестве чистосердечного признания. И это, как уже не раз сказано в статье, может стать сюжетом для другой истории. Ключевые слова: Парогенераторы, История, Атомоходы, Статьи, Владимир Рычин Другие новости: Инцидент на WIPP - выводы рабочей группы Роль кошачьего наполнителя доказана. В мире действует 443 блока - база PRIS Ещё 65 блоков имеют статус строящихся. Физический пуск первого энергоблока ЛАЭС-2 могут перенести на середину 2016 года В 16-ом году мы обязательно будем в сети. |
Герой дня 
Валерий Дроздов: Пятое главное Так появилось главное управление опытных конструкций, известное многим как легендарное Пятое главное управление (5ГУ МСМ СССР). В современной истории Росатома оно было преобразовано в соответствующий департамент, 60-летие которого отмечается в эти дни. ИНТЕРВЬЮ
Вадим Беркович МНЕНИЕ
Smith 
|