Как известно, именно Россия является единственной страной в мире, обладающей гражданским атомным морским флотом. Так вот главным конструктором всех отечественных судовых реакторных установок (РУ) является АО «ОКБМ Африкантов» (входит в состав машиностроительного дивизиона Росатома — Атомэнергомаш). Пожалуй, это одно из самых секретных предприятий Нижнего Новгорода, тем интереснее там побывать, пусть и даже в установленных рамках.

Если честно, это у меня уже вторая попытка увидеть своими глазами, как рождается сердце атомного ледокола, и я вновь был поражён масштабами и интеллектуальной мощностью предприятия. В этот раз сделали упор на стенде для испытаний перегрузочного комплекса для РУ РИТМ-200 на универсальный атомный ледокол (УАЛ) и стенде виртуальных ядерных энергетических установок, про механосборочный участок тоже не забыли. Официальным же поводом нашего свидания стал тот факт, что они приступили к изготовлению оборудования для 4-го серийного атомного ледокола проекта 22220 (ЛК-60Я) «Чукотка».

Предприятие ведёт свою историю с 27 декабря 1945 года. Именно эта дата стоит на постановлении Совета народных комиссаров СССР № 3176–964сс, предписывающем образовать особое конструкторское бюро — «ОКБ по проектированию специальных машин» — при Артиллерийском заводе имени Сталина (завод № 92, сегодня это — Нижегородский машиностроительный завод), чтобы разрабатывать оборудование для решения задач советского «Атомного проекта».

Долгое время эта информация была засекречена и официально считалось, что День рождения завода — 1 марта 1947 года, когда было подписано постановление Совета министров СССР о начале производства нового оборудования и утверждении штатного расписания сотрудников ОКБ. Вот так и началась важная и славная история сегодняшнего героя. Разработка энергоблоков с реакторами на быстрых нейтронах — это тоже их заслуга. Важно отметить, что по показателям надежности и безопасности эти реакторы считаются лучшими в мире. Сейчас они находятся в строю на Белоярской АЭС.

2. Цех крупногабаритного оборудования, а на переднем плане классическая карусель для обработки больших деталей.


3.


Первая же их ядерная силовая установка была предназначена для ледокола «Ленин». Именно это судно стало первым в мире в своём классе. Так если раньше дизельные ледоколы за час своей работы сжигали до 3 тонн нефти, т.е. топливо составляло примерно треть веса, то наш атомный собрат в сутки расходовал всего 45 граммов ядерного горючего, где-то со спичечный коробок размером. Вот и получается, с зеленой повесткой мы были впереди планеты всей, просто мы скромные, на каждом углу не кричали.

4. Какие атомные установки были установлены на наших атомных ледоколах.


Всего же по проектам ОКБМ «Африкантов» уже изготовлено 26 атомных реакторов для 13 судов, при этом немалая часть ключевого оборудования было изготовлено непосредственно в АО «ОКБМ Африкантов».

5.


6.


С 1998 года ОКБМ носит имя Игоря Африкантова (1916-1969). Это один из первых руководителей предприятия, автор основополагающих идей в создании конструкций ядерных реакторов и оборудования атомной техники. Именно им была разработана и сформирована уникальная структура ОКБМ, включающая специализированные конструкторские и расчетные подразделения, исследовательские лаборатории и опытное машиностроительное ¬производство.

В итоге уже к 1970 году конструкторское бюро стало способно самостоятельно изготавливать и осуществлять испытания практически всех видов разрабатываемого оборудования. В машиностроении Африкантов стал первым, кто замкнул режим проектирования внутри самого конструкторского бюро. За создание реакторной установки первого атомного ледокола «Ленин» И. И. Африкантову в 1960 году было присвоено звание Героя Социалистического Труда.

7.


Сегодня АО «ОКБМ Африкантов» — это синергия научно-исследовательского и испытательного комплексов (более 70 стендов, которые занимают площадь — 22 000 кв. м.) и производства площадью почти 32 000 кв. м., где установлены более 500 единиц различного технологического оборудования.

8.


На фото сборка крышки реактора для 4-го серийного УАЛ проекта 22220 «Чукотка». Его должны ввести в эксплуатацию в 2024 году. Кстати, при создании крышек здесь освоили технологию эжекторного сверления, это когда стружка выводится из отверстий через полость внутри сверла. Всё это позволяет сократить срок сверления отверстий под приводы стержней до полутора месяцев.

Напомню, строительство «Чукотки», как и других ледоколов проекта 22220, ведётся в Санкт–Петербурге на АО «Балтийский завод» (входит в АО «Объединённая судостроительная корпорация» (ОСК). В перспективе судно будет заниматься ледовой проводкой грузов с Баимского медно-золотого проекта (Чукотка). Наибольшая длина ледокола типа ЛК-60Я составляет 173,3 м, максимальная ширина — 34 м, толщина преодолеваемого ледяного покрова — 2,8 м, пропульсивная мощность — 60 МВт, экипаж — 75 человек.

9.


Напомню, РУ РИТМ-200 была создана для универсального атомного ледокола (УАЛ) нового поколения проекта 22220. Это энергетическая установка третьего поколения, состоящая из двух реакторов водо-водяного типа совокупной мощностью 350 МВт. На данный момент она является самой производительной в мире. 21 октября 2020 года официально вступил в строй головной атомный ледокол «Арктика», а 24 декабря 2021 года введен в эксплуатацию первый серийный универсальный атомный ледокол «Сибирь» проекта 22220 с РУ РИТМ-200. Сегодня они успешно работают в акватории Севморпути, обеспечивая проводку караванов судов в направлении порта Певек, а также в устьях полярных рек.

В настоящий момент ведется строительство ещё трёх атомоходов проекта 22220 — «Урал», «Якутия» и «Чукотка», которые также будут оснащены РУ РИТМ-200. Срок службы реакторов РИТМ-200 — 40 лет (против 25-33 лет у предшественников типа АК-900А). Работая на ледоколах, они будут требовать перезарядки в среднем раз в 7 лет. Масса РУ РИТМ-200 составляет 2,2 тысячи тонн (против 2,6 тысяч тонн), длина — 15,5 м (против 20 м).

10.


В проекте «РИТМ-200» использована активная зона кассетного типа с металлокерамическим топливом повышенной ураноёмкости, по сравнению с интерметаллидным топливом удовлетворяющая требованиям режима нераспространения ядерного оружия (обогащение менее 20%). Ещё одним существенным достоинством РУ «РИТМ-200» является минимизация объёмов жидкостных и твёрдых радиоактивных отходов (РАО) за счёт организации циркуляции воды первого контура по замкнутым трассам и интеграции усовершенствованной активной зоны. С целью повышения безопасности эксплуатации в РУ «РИТМ-200» применены «пассивные и самосрабатываемые» устройства, которые ограничили последствия технических отказов и ошибок персонала. Речь идёт о системе аварийного охлаждения активной зоны с гидроаккумуляторами и о новой защитной оболочке РУ.

Отличительной особенностью реактора РУ РИТМ-200 является его интегральная компоновка — четыре парогенератора реактора интегрированы в корпус активной зоны (традиционно парогенераторы делают в отдельном корпусе, соединенном с корпусом активной зоны трубопроводами теплоносителя первого контура). Такая компоновка позволяет уменьшить материалоемкость и габариты РУ, снижает риск утечек из первого контура реактора, облегчает монтаж и демонтаж РУ.

Каждый ПГБ способен непрерывно работать 26 тысяч часов. В установке «РИТМ-200» применён высокоэффективный прямотрубный парогенератор, удельная паропроизводительность которого более чем в два раза выше эксплуатирующихся змеевиковых. Кстати, разработанные проекты РУ типа РИТМ могут использоваться не только для атомных ледоколов, но и для гражданских судов и АСММ плавучего и наземного базирования в единичном и модульном исполнении.

11.


В настоящее время ОКБМ Африкантов разрабатывает модификации РУ «РИТМ-200М» под оптимизированные плавучие энергетические блоки (ОПЭБ), способные вырабатывать 100 МВт электричества и 350 Гкал/ч тепловой энергии. Кстати, помимо электричества и тепла, ОПЭБ может обеспечивать потребителей опреснённой морской водой. На сегодняшний день планируется построить четыре ОПЭБ, которые будут снабжать энергией Баимский ГОК. Модернизированные установки будут работать в течение 60 лет.

В последнее время АО «ОКБМ Африкантов» активно работает и над РУ РИТМ-400 для атомного ледокола проекта «Лидер», который сможет обеспечить круглогодичную навигацию на Северном морском пути. Пропульсивная мощность установки «РИТМ-400» составит 120 МВт, срок службы — 40 лет, непрерывный период работы — 26 тысяч часов. Сейчас строится головной корабль под названием «Россия». Просто ледоколы проекта 22220 круглогодично действуют только в западной части СМП, в восточную они способны заходить только в летне-осенний период. Благодаря РУ «РИТМ-400» «Лидеры» смогут создавать судоходный канал шириной, превышающей 50 м, ломая лёд толщиной до 4 м.

12.


На крышку чуть позже установят приводы, управляющие реакцией в активной зоне, а также элементы тепловой и биозащиты. Примерно через полтора года крышки, шахты реакторов, блоки труб устройств и внутриреакторное оборудование будут полностью готовы. Далее их поставят на Подольский машиностроительный завод («ЗиО-Подольск», тоже входит в состав Атомэнергомаша), где и будет произведена окончательная сборка, он же изготавливает и сам корпус реактора. Элементы активной зоны (ядерное топливо, теплоноситель, устройства систем управления и защиты реактора) выпускаются на ПАО «МСЗ» (Электросталь).

13. Вес одной такой крышки около 30 тонн.


Совсем не пугаются здесь внедрять и новые аддитивние технологии (3D-печать). Об этом нам рассказал Александр Лукоянов, начальник отдела аддитивных технологий и робототехники. Как раз перед нами одна из тестовых деталей, правда, похожа на рюмку, а почему бы и нет, когда у нашего атомного машиностроения точно есть прекрасное будущее. На предприятии есть принтеры, которые умеют работать как с пластиком, так и с металлом.

14.


15. А вот как выглядит тот самый Стенд для испытаний перегрузочного комплекса для РУ РИТМ-200 на УАЛ.


Данный комплекс предназначен для перегрузки активных зон реакторных установок РИТМ-200. Оборудование позволяет выполнять весь объем работ в процессе эксплуатации универсальных атомных ледоколов, связанных со вскрытием реактора, выгрузкой отработавших тепловыделяющих сборок (ТВС), загрузкой новых ТВС, монтажом реакторного оборудования и обеспечением физического пуска.

16.


17. Тут всё по-взрослому, вот и свои топливные сборки имеются. А продемонстрировал их нам Антон Костров, заместитель начальника испытательной лаборатории.


18.


19.


20.


21.


22. Вся эта перезагрузочная солянка состоит из 22 предметов.


23.


24.


25.


26.


27.


28.


29.


30.


31. Вот такое устройство раз в семь лет и будет менять кассеты с топливом на атомных ледоколах. Высота этого стенда для перезарядки более 7 метров, он настоящий близнец действующих.


32.


При разработке РУ «РИТМ-200» был создан так называемый цифровой двойник, с которым проводились испытания на прочность и динамику внутренних процессов. Благодаря такому компьютерному моделированию удалось существенно сократить цикл разработки новых реакторных установок и сэкономить ресурсы.

33. Да, теперь мы знаем, кто нашим ледоколам дает волшебный пинок :).


34.


35. Стенд виртуальных ядерных энергетических установок (ЯЭУ). В России всего 4 таких подобных стенда.


Здесь же предусмотрена модель пульта атомного ледокола с РУ РИТМ-200. Данный симулятор нужен для отработки законов управления, отладки алгоритмов управления и комплексной валидации технических решений, всё это позволяет оценить и правильность подбора оборудования: насосов, клапанов и т.д..

36.


37. Игорь Зотов, ведущий инженер-конструктор отдела расчетов динамики и курирования автоматики.


38. Большое спасибо всей пресс-службе АО «Атомэнергомаш» за такой великолепный досуг, а коллективу АО «ОКБМ Африкантов» за тёплый приём! Отдельный респект Артёму Шпакову!

источник