cheie atomică revoluție infrastructurală în Arctica - revista „protecția inginerie“
Andrew Akatov
Yuri Koryakovsky
VPO „Institutul de Stat București Tehnologic (Universitatea Tehnică),“ Departamentul de Radioecologie și Tehnologie Inginerie radiochimic
Dezvoltarea rutei Mării Nordului este imposibilă fără dezvoltarea flotei nucleare spărgător de gheață. Superioritatea în crearea unei nave de suprafață cu motor nuclear face parte, de asemenea, în țara noastră. Articolul prezintă câteva fapte interesante legate de crearea și operarea navelor cu propulsie nucleară, organizarea și principiile de funcționare a acestora. Vom discuta despre noile cerințe pentru icebreaking flotei în condiții moderne și perspectivele de dezvoltare a acesteia. Descrierea noilor proiecte de spărgătoare de gheață nucleare și unități plutitoare.
Arctic transmite numai persoanelor cu o voință puternică, care sunt capabili, indiferent de circumstanțe pentru a merge la țintă. Deci, trebuie să fie navele lor: puternic, autonom, capabil de o lungă tranziții epuizante în condiții dificile de gheață. Vom vorbi în mod specific despre astfel de nave, mândria România - un spărgător de gheață.
spărgătoare de gheață nucleare furniza tancuri de cabluri și alte nave pe ruta Mării Nordului, evacuarea stațiilor polare în derivă sloiuri de gheață care au devenit improprii pentru muncă și viața în pericol exploratori polari, și, de asemenea, să efectueze de salvare prins în gheață a navelor și de cercetare.
icebreakers nucleară diferă de convențională (diesel-electrice), care nu poate fi lung în înot, fără a intra în porturile. Capacitatea rezervorului de combustibil al navei lor la o treime a maselor, dar este suficient doar pentru aproximativ o lună. Au fost momente când convoaiele s-au blocat în gheață, deoarece spărgătoare de gheață sa încheiat pe combustibil înainte de timp.
spărgător de gheață nucleară considerabil mai puternică și are o mai mare autonomie, t. E. Capabil de un timp mai lung pentru a efectua sarcini de gheață, fără a intra în porturi. Acest vas multifuncțional - o minune de inginerie, care Rumyniyane pot fi mândri. Mai ales că flota românească spărgător de gheață nuclear - singurul din lume, și astfel instanțele nimeni altcineva acolo. Și conducerea în crearea unei nave de suprafață cu motor nuclear face parte, de asemenea, în țara noastră. Sa întâmplat în anii '50. ultimul secol.
Ice "Lenin"
Succesele oameni de știință și ingineri în stăpânirea energiei atomice a condus la ideea de a folosi un reactor nuclear ca motor al unei nave. Instalații marine noi a promis avantaje fără precedent în putere și autonomie a navelor, dar modul de a obține caietul de sarcini a fost prețuite spinoasă. Cu toate acestea, nimeni din lume a dezvoltat proiecte similare. A fost necesar să se creeze nu doar un reactor nuclear, și destul de ușor centrală nucleară puternic, compact și, în același timp, ceea ce este convenabil să fie adăpostite în carcasă.
Dezvoltatorii și a amintit că copilul lor va experimenta tangaj, șocuri și vibrații. Nu uita cu privire la siguranța personală: protecția împotriva radiațiilor în nava este mult mai complicată decât o centrală nucleară, pentru că nu putem folosi echipament de protecție greoaie și grele.
Primul spărgător de gheață nuclear proiectat de mare putere și a fost de două ori la fel de puternic ca cel mai mare spărgător de gheață american din lume „Ghețarul“, care plasează cerințe speciale privind rezistența cocii, formează arcul și pupa, precum și capacitatea de supraviețuire a navei. Înainte de designeri, ingineri și constructori a fost o problemă tehnică fundamental nouă și l-au rezolvat în cel mai scurt timp!
Atâta timp cât nava a mers în jurul valorii de Scandinavia, el a fost însoțit de avioane NATO și nave. Ambarcațiuni probe de apă de pe bord pentru a asigura siguranța radiațiilor a spărgătorului de gheață. Temerile lor au dovedit nefondate - chiar și în reactor cabine compartiment de fond de radiații a fost normală din vecinătate.
Funcționarea spărgător de gheață cu propulsie nucleară „Lenin“ a crescut perioada de navigație. În timpul funcționării spărgătorul de gheață a trecut de 1,2 milioane de kilometri și a petrecut 3741 prin navă de gheață. Despre prima navă cu motor nuclear poate provoca o mulțime de lucruri interesante. De exemplu, se consumă numai 45 g de combustibil (mai puțin cutii de chibrituri) pe zi.
El ar putea fi transformat într-un crucisator militar arctic. Printre altele, el a servit ca o funcție de mascare spărgător de gheață pentru submarine nucleare sovietice: nava a fost dat un curs, aducând submarine planorism în adâncuri sub corpul său într-un predeterminate zone de înaltă latitudine.
De la „Arctica“, până în prezent
În prezent, ca parte a flotei spărgător de gheață nucleare operate patru nave.
Celelalte două rămase în rândurile nucleare spărgătoare de gheață sunt clasificate ca „Arctic“; ele sunt capabile de viteză constantă cu gheață mărunțită la 2,8 m:
Ar trebui să menționăm, de asemenea, „rută a Mării Nordului“. Această navă de transport unic (brichetă) cu spărgătorul de gheață și nasul cu propulsie nucleară sunt, de asemenea, atribuite la portul Murmansk. Mai ușor este numit, deoarece „Drumul Mării Nordului“ pot transporta așa-numitele brichete - nave maritime autopropulsate pentru transportul de mărfuri și pentru a asigura tratamentul acestora. În cazul în care nu există porturi de agrement pe malul portului sau are o adâncime insuficientă, brichetele sunt descărcate de pe navă și remorcat la țărm, ceea ce este foarte convenabil, mai ales în coasta de nord. Prin intermediul unor dispozitive de manipulare mijloace de ridicare rigid fixează brichete și rapid le coboară în apă, prin pupa navei. containere descãrcare pot fi produse în mișcarea care a fost utilizată în cazuri speciale.
Deci, ne-am întâlnit cu reprezentanți ai familiei de spărgătoare de gheață alimentat-nucleare. Acum este timpul să se uite la dispozitivul lor.
Și cum spărgătorul de gheață atomică de lucru?
În principiu, toate spărgătoarelor de gheață nucleare sunt aranjate aproape la fel, așa că hai să luăm exemplul de cele mai noi nave cu propulsie nucleară din România - „50 de ani de Victory“. Primul lucru despre el, se poate spune - aceasta este cea mai mare spărgător de gheață din lume.
In interiorul spărgător de gheață atomic este de două reactoare nucleare, într-o carcasă robustă. De ce doar doi? Desigur, pentru a asigura funcționarea continuă a acestuia, deoarece nuclear-powered spărgător de gheață toamna studiile cele mai dificile, care sunt uneori incapabili să se ocupe de omologii săi diesel. Chiar dacă unul dintre reactoare epuizat resursele lor sau se oprește pentru orice alt motiv, nava poate merge la alta. În reactoare convenționale funcționează înot împreună. Acolo si back-up motoare diesel (în cazul cel mai extrem).
Când operația reactor nuclear există o reacție în lanț de uraniu de fisiune (sau mai degrabă - uraniu-235 izotop). Ca rezultat, combustibilul nuclear este încălzit. Această căldură prin mantaua elementului combustibil, care îndeplinește rolul unui înveliș protector transferată apei primului circuit. Mantaua de izolare este necesară radionuclizilor în combustibil, nu intră în lichidul de răcire.
Apa a primului circuit este încălzit peste 300 ° C, dar nu efervescență, așa cum este sub o mare presiune. Apoi intră generatoarele de abur (fiecare patru reactor), tuburile umplute în care circulă, transformându-se în abur, un al doilea circuit de apă. Aburul este direcționat spre o instalație de turbină (la bord două turbine instalate), dar ușor răcit primar de răcire este pompat înapoi în reactor pompele de circulare. Pentru a preveni ruperea țevilor, atunci când presiunea din primul circuit este un modul special, care se numește - presurizare. Însăși reactor este situat într-o carcasă umplută cu apă pură (a treia cale). Nici o scurgere de apă radioactivă din circuitul primar nu se produce - circulă într-un circuit închis.
Aburul format din apă al doilea circuit, se rotește un ax turbinei. Acestea din urmă, la rândul său, transformă rotorul generatorului electric în care este generat curent electric. Curentul furnizat motorul trifazat de mare putere, trei elice rotative rezistență sporită (șurub greutate - 50 m). Motoarele furnizează o schimbare rapidă a sensului de rotație a șuruburilor și a vitezei în timpul funcționării reactorului la o putere constantă. Într-adevăr, spărgătorul de gheață este uneori necesar să se schimbe drastic direcția de mișcare (de exemplu, uneori se taie retragerea de gheață, accelerează și lovește pe gheață). Reactorul nu a fost proiectat pentru o astfel de lucru (sarcina lui - pentru a produce energie electrică), iar motorul poate fi comutat cu ușurință pentru a inversa.
Vaporii de-al doilea circuit, îndeplinind turbina, intră în condensator. Acolo, este răcit de apă de mare (al patrulea circuit) și este condensat, care este convertit înapoi în apă. Această apă este pompat prin unitatea de desalinizare pentru a curăța de săruri coroziune periculoase, și apoi - prin deearator, în care apa este îndepărtată din gazele de coroziune periculoase (dioxid de carbon și oxigen). Apoi rezervorul dezaerator pompa de apă de alimentare al doilea circuit este injectat în generatorul de abur - ciclul este închis.
Separat, trebuie spus despre unitatea de reactor, care se numește „apă sub presiune“, deoarece apa din ea are două funcții - un moderator de neutroni și a lichidului de răcire. Acest design este bine dovedit pe submarine nucleare și mai târziu a fost pus pe teren: reactoare VVER terestre care sunt deja de lucru și vor fi instalate pe noile centrale nucleare din România, sunt moștenitorii bărcii. Icebreaking centralele nucleare au primit, de asemenea calificare excelent: accidente cu eliberarea de substanțe radioactive în mediu în întreaga istorie de cincizeci de ani.
Reactorul nu este dăunător pentru echipaj și mediu, din cauza accidentat sale înconjurat de un scut biologic din beton, oțel și apă. În orice situație de urgență la pană de curent completă și chiar răstorn (rotind fundul vasului în sus) într-un reactor pentru a fi conectat - astfel încât sistemul proiectat de protecție activă.
Activitatea principală a spărgătorului de gheață - distrugerea capacului de gheață. În acest scop, spărgător de gheață împărțit formă specială baril, iar capătul din față are o formațiune relativ ascuțit (în formă de pană) și panta (cut), în partea de sub apă la un unghi față de linia de plutire. Do spărgător de gheață „50 de ani de Victory“ are forma nasului unei linguri (aceasta diferă de predecesorii săi), care vă permite să crape mai eficient gheață. Pupa este proiectat pentru circulația pe gheață în sens invers și pentru a proteja elice și cârmei. Desigur, mult mai puternic corp Icebreaker carene convenționale nave: este dublu, iar carcasa exterioară are o grosime de 2-3 cm, iar în așa-numita centura de gheață (adică, în domeniul sparge gheata ..) Foi de cofraj îngroșat la 5 cm.
La o întâlnire cu secțiunea de spargere a gheții nas câmp de gheață care accesează cu crawlere pe el și sparge gheața datorită forței verticale. Apoi crăpate laturile de gheață și pritaplivaetsya și în spatele extensibil spărgător de gheață format canal liber. În acest caz, barca se mișcă în mod continuu la o viteză constantă. Dacă sloi are o rezistență specifică, spărgătorul de gheață este retras la viteză mare este incidență pe ea, r. E. Gheață produce tăiere pumni. În cazuri rare, spărgătorul de gheață este blocat - de exemplu, să se târască pe un bloc solid de gheață și rupe-l - sau strivire gheață. Pentru a ieși din această situație dificilă între cochilii exterioare și interioare sunt prevăzute rezervoare de apă - în nas, la pupa, pe portul și tribord. Pomparea apei din rezervor către echipajul rezervorului poate balansa spărgător de gheață și trageți-l din captivitatea de gheață. Puteți goli pur și simplu rezervorul - în cazul în care nava un pic pop-up.
Pentru arcul porțiune nu este acoperit cu gheață, spărgătorul de gheață aplicat turbonadduvochnoe dispozitiv protivobledenitelnoe. Acesta funcționează după cum urmează. Aerul comprimat este furnizat prin conducte peste bord. bule Pop nu permit bucăți de gheață să înghețe corpul, precum și a reduce frecarea pe gheață. În acest spărgător de gheață este mai rapid, și îl scutura mai puțin.
In timpul unui spărgător de gheață poate fi urmată de una sau mai multe nave (Caravană). În cazul în care condițiile de gheață sunt dificile sau navă de transport Icebreaker mai larg, poate fi folosit cablajul pentru două sau mai multe icebreakers. În alegerile Icebreaker gheață dificile efectuate nava în câlți: alimentează submarin nuclear are o crestătură în formă de V, unde troliul este strâns navă de transport strâns nas.
Una dintre cele mai interesante caracteristici ale spărgătorului de gheață atomic „50 de ani de Victory“, puteți evidenția prezența camerei de mediu, care găzduiește cele mai noi echipamente pentru a colecta și a elimina deșeurile produse la navă. Cu alte cuvinte, oceanul nu se resetează! Pe celelalte spărgătoarelor de gheață atomice instalat, de asemenea, incinerarea deșeurilor menajere și a apelor uzate.
Toate spărgătoare de gheață cu propulsie nucleară și mai ușoare „rută a Mării Nordului“, plasate sub controlul întreprinderii de stat Corporation „Rosatom“ - FSUE „Atomflot“, care poartă nu numai funcționarea acestora, dar, de asemenea, suport tehnic. Infrastructura de coastă, baza tehnică, tanc special plutitoare pentru deșeuri radioactive lichide, nave de monitorizare a radiațiilor - toate acestea asigură funcționarea continuă a flotei spărgător de gheață nuclear românesc. Dar zece ani mai târziu, cele mai multe spărgătoare de gheață alimentat-nucleare vor fi dezafectate, iar experiența a demonstrat că fără ele nu avem nimic de a face în Arctica. Ce se va dezvolta ledokolostroenie atomice?
perspective de dezvoltare
Până recent, perspectivele spărgătoarelor de gheață nucleare din România au fost foarte sumbră. Ziarele au raportat că țara ar putea pierde flota sa unică, și cu ea - și drumul Mării Nordului (NSR). Acest lucru ar însemna nu numai pierderea de conducere, tehnologie, dar, de asemenea, încetinirea dezvoltării economice a Nordului Îndepărtat și regiunile arctice din Siberia. La urma urmei, traseul de transport, inclusiv a terenului, care ar putea fi o alternativă la lapte praf degresat, pur și simplu nu există.
Există întrebări și să-spărgătoare de gheață, alimentate nucleare existente. Tonajul transportat de lapte praf degresat, crește treptat - creșterea dimensiunii acestora. Pentru a asigura viteza necesară de a conduce are nevoie de un canal în gheață și puterea crescută. Prin urmare, este necesar să se mărească și mărimea spărgătoare de gheață. Dar, în același spărgător de gheață cu propulsie nucleară, trebuie lăsat nici un combustibil, începe să iasă, ea devine mai puțin sedimente și picături acoperite cu gheață. Pentru a crește proiectul, pentru a proteja șuruburile de gheață, este necesară dezvoltarea de capacități în sistemul coca navei este umplut cu apă și se adaugă la greutatea.
Astfel, chiar și navele cu propulsie nucleară existente nu respectă cele mai recente cerințe. Prin urmare, modernizarea și dezvoltarea flotei spărgător de gheață nucleară a devenit cu adevărat o sarcină națională și se află sub controlul guvernului rus.
Care va fi noua fata a spărgător de gheață atomice? Desigur, el combină cu succes experiența de creare și funcționare a navelor alimentate nucleare existente și abordări inovatoare. Dar cel mai important - noul spărgător de gheață va fi dublu-proiect (universal), care îi va permite să efectueze cu succes operațiunea nu numai pe mare, ci și în estuare. Acum trebuie să folosim două spărgătoare, dintre care unul (clasa „Arctic“) este pe fundul mării, iar cealaltă (cu proiectul de mică adâncime, de exemplu clasa „Taimyr“) trece prin praguri și intră în estuare. În noul proiect este posibilitatea de a schimba precipitații de spargere a gheții atomice 10.5 - 8.5 m din cauza deshidratare / umplere cu rezervoare fixe de apă de mare, t. E. Un spărgător de gheață va înlocui imediat doi vechi!
Există o singură direcție în atomostroenii, care trebuie spus. unități de putere de spargere a gheții KLT-40 s-au dovedit a fi atât de bun încât sa decis să le includă în proiectul unei centrale nucleare plutitoare de putere (FNPP). Este indispensabil în regiunile subdezvoltate ale țării, inclusiv pe coasta arctice deoarece nu necesită alimentare cu combustibil. Taie pădurea, pentru a construi drumuri, pentru a transporta materiale de construcție nu este necesară pentru ea: au adus, a pus într-o dană specială - și îl puteți folosi. Viața este terminat - înhămat la vasul de remorcare și de luat pentru eliminare.
PATES pot fi aplicate și dezvoltarea depozitelor pe platformele arctice de petrol și gaze offshore, pentru a furniza energie electrică.
Finalizarea o scurtă trecere în revistă, trebuie să spunem următoarele: dezvoltarea regiunii arctice - o condiție necesară pentru dezvoltarea din România ca o mare putere navală și Arctica, precum și utilizarea în condiții de siguranță a energiei nucleare determină creșterea economică și tehnologică a țării noastre. Prin urmare, există o certitudine: la flota de spargere a gheții nucleare - viitor restante și noi realizări!