Атомный. Ледокольный. Наш!

Больше, мощнее, надежнее: от первого атомохода — к атомному флоту

Атомный ледокольный флот — предмет особой гордости для России. И дело не только в том, что он — единственный в мире. Куда важнее то, что никакая другая арктическая страна не в состоянии обеспечить надежное и экологически чистое транспортное сообщение в условиях полярной ночи, крепких морозов и не менее крепких льдов.

Первенец

«5 декабря 1957 года был темным, моросящим четвергом в Ленинграде, но тем, кто толпился у стапелей на судостроительном заводе № 194, казалось, будто светит коммунистическое солнце. «Ленин», первый советский атомный ледокол и будущий флагман арктического ледокольного флота СССР, соскользнул со стапеля в мутные воды Большой Невы», — так начинается статья лейтенанта Джеймса Х. Гилла в журнале Proceedings Военно-морского института США, вышедшая в июле 1958 года. Бывший летчик, сбитый немцами под Гамбургом и пробывший в плену несколько месяцев, Гилл задается вопросом: «Каково истинное значение ледокола «Ленин»? Является ли он всего лишь пропагандистским трюком русских, огромным, дорогим, бесполезным судном, построенным для того, чтобы Советский Союз мог добиться еще одного «первенства»? Зачем Советам ледокол водоизмещением 16 000 тонн, почти вдвое превосходящий по размерам крупнейший американский ледокол «Глейшер»? Или же «Ленин» действительно удовлетворяет потребности советских военно-морских сил?»

Надо отдать должное аналитику, он пришел к рациональному, а не политизированному выводу: «Ленин» — лишь первенец, за которым последует целый флот, так необходимый для освоения Арктики.

Если в поисковой строке «Яндекса» вбить слово «атомный», то система предложит несколько вариантов продолжения и первым будет «ледокол». Поэтому трудно поверить, что изначально первым мирным судном с ядерной энергетической установкой мог стать не ледокол, а «матка рыболовецкой флотилии». В 1979 году академик Анатолий Александров в радиоинтервью вспоминал: «…в тот период времени чрезвычайно интенсивно велись испытания ядерного оружия и всюду в мире были довольно большие количества радиоактивных осадков. При существовавшей тогда технологии добычи и разделки китов (прямо на палубе) было неизбежно, что продукция будет загрязнена этими радиоактивными продуктами, которые попадают из-за испытаний ядерного оружия. А мы были уже научены тем, что наше Министерство здравоохранения чрезвычайно жестко относится ко всякого рода радиоактивным загрязнениям. Они, конечно, сразу же приписали бы эту загрязненность нашим реакторам. И поэтому мы решили тогда остановить эту работу и ограничиться сооружением ледоколов».

Судно было заложено 17 июля 1956 года, спущено на воду 5 декабря 1957 года, а передано в опытную эксплуатацию Министерству морского флота 3 декабря 1959 года. Все производство заняло чуть более трех лет. Даже сегодня это поразительный результат: лучший показатель у ледоколов серии 22220 принадлежит «Якутии» (третий в серии) — 4 года и 7 месяцев.

Изначально АППУ включала три реактора ОК-150. Не имея времени на создание наземного прототипа и опыта эксплуатации реакторов на море, разработчики создали систему на основе принципа резервирования оборудования: три реактора, у каждого две циркуляционные петли (их можно было отключать по отдельности) с двумя главными и одним резервным насосом. Как показала практика, это была верная тактика.

Строительство «Ленина» не было секретом, скорее наоборот: поскольку скрыть объект в Ленинграде было невозможно, о строящемся ледоколе говорили всем и везде. За годы строительства его посетили тысячи человек, включая иностранцев. Среди них, например, в июле 1959 года были вице-президент США Ричард Никсон и адмирал ВМФ США Хайман Риковер, ключевая фигура в создании первой в мире атомной подводной лодки. Вернувшись домой, Риковер попросил у Сената увеличить финансирование первого американского надводного атомного судна — сухогруза «Саванна». Адмирал уверял, что «Ленин» не будет закончен еще два года. Но в итоге на свои ходовые испытания «Ленин» ушел через два месяца, и в том же году началась эксплуатация, а «Саванну» ввели в опытную эксплуатацию лишь в 1962 году.

О первом выходе «Ленина» в море свои воспоминания оставил Анатолий Александров. До Кронштадта ледокол должен был идти на буксире, а в Финском заливе перейти на свой ход. Поэтому на Неве реакторы запустили, но держали на малой мощности: «…когда нас тащил этот самый пароход, он вдруг потерял ход. Павел Акимович (Пономарев, капитан ледокола. — Примеч. ред.) очень здорово сразу отвернул, швартовые (буксиры) не успели убрать, они натянулись как струны, лопнули с треском, и ледокол освободился. Тут Павел Акимович дал команду дать пар на турбину, на электростанции, и мы перешли на свой ход».

Ходовые испытания прошли хорошо. Но отсутствие опыта при конструировании ледокола все же дало о себе знать на ледовых испытаниях в 1960 году. Выяснилось, что ледовые ящики (специальные водозаборники, часть системы охлаждения реактора) быстро забивались льдом, и срабатывала аварийная система. «Что делать? Вызвали газорезчиков. Решили в дне прорезать эти заборные щели. Прорезали, вновь пошли на испытания. Оказывается, что ледокол весь в этой шуге, все отверстия забиты льдом. А спасло нас вот что. Придумали рециркуляцию. Теплую воду дали на вход, а шланги протянули по палубе, теплая вода поступала, и это было спасение. А то ледокол есть, а лед колоть не можем», — вспоминал Виктор Иванов, член первой команды «Ленина», в 1965–1997 годах — начальник отдела контроля и автоматики НИКИМТ.

Зато краш-тест ледокол прошел с честью. В 1961 году при проходе пролива Санникова на скорости 17 узлов он натолкнулся на придонное ледообразование. Пробоина носового отсека привела к остановке судна, но водонепроницаемые переборки сделали свое дело. Кстати, та навигация была очень сложной: в конце сентября, когда пора было думать об окончании сезона, «Ленин» отправился на Чукотку, чтобы доставить экспедицию «Северный полюс — 10» и расставить дрейфующие автоматические радиометеорологические станции (ДАРМС). Пришлось подниматься на 81 градус 45 минут северной широты, откуда до Северного полюса всего 920 км. Эти операции окончательно доказали преимущества атомной тяги в Арктике.

Однако отдельные системы АППУ регулярно требовали ремонта, но в силу конструктивных особенностей установки ремонт был очень затруднен. Как вспоминал Анатолий Адрианов, в то время старший инженер службы КИПиА ледокола «Ленин», «…ни у кого тогда не возникало сомнений в правильности принятых решений. Поэтому конструктивно ЯЭУ была собрана так, что вопросы ремонта не рассматривались вообще. Однако парогенераторы из аустенитной нержавеющей стали, установленные на десятилетия, потеряли герметичность через три тысячи часов работы… Можно сказать, что первый атомный конь хромал на все четыре ноги. Поэтому порой до девяти месяцев в году ледокол находился в ремонтах, когда тысячная армия представителей промышленных предприятий пыталась вдохнуть жизнь в несовершенное тело первенца». В результате было принято радикальное решение — менять три ОК-150 (номинальная мощность каждого — 90 МВт) на два реактора ОК-900 (мощность каждого — 159 МВт), которые разрабатывались для ледоколов следующего поколения. Вся силовая установка весила 3700 тонн и представляла большую радиационную опасность для персонала, поэтому было решено «сбросить» ее прямо в море. Перед удалением реакторного отсека из всех реакторов были выгружены активные зоны, остающееся оборудование дезактивировано, удаляемый отсек загерметизирован.

АППУ удерживалась четырьмя переборочными перемычками шириной в 1,5 м каждая. План предполагал сначала вырезать в днище большой участок (примерно 10 на 12 м), затем разрезать средние силовые переборки и дистанционно — нижние, а потом одновременно взорвать верхние, чтобы АППУ пошла на дно. Работы по изготовлению, монтажу и подрыву кумулятивных зарядов выполнялись представителями Военной инженерной академии им. Ф. Э. Дзержинского. Операция состоялась в заливе Цивольки на Новой Земле. 19 сентября 1967 года в 22 часа 27 минут атомная установка была захоронена на глубине 50 м. Облегченный ледокол поднялся на 2 м выше ватерлинии. Операцию сопровождали плавбаза «Лепсе» и спасательное судно «Алтай-1».

Обратно шли с вырезанным днищем, а потому медленно. В Северодвинск прибыли 26 сентября. Сначала «залатали» дыру: новую секцию установили на килевой дорожке, док притопили на необходимую глубину, а ледокол располагался в доке вырезом днища точно над секцией. При всплытии дока новая секция вошла в вырез днища ледокола, после чего производилась ее сварка с основным корпусом.

Модернизированный «Ленин» проработал до 1989 года. Реакторная установка ОК-900, кроме «Ленина», также использована на ледоколах «Арктика», «Сибирь», «Советский Союз». На атомных ледоколах «Ямал» и «50 лет Победы» работает ее улучшенная версия — ОК-900А.

Второе поколение

Решение о проектировании и строительстве ледоколов нового поколения и АППУ к ним было принято в 1964 году. Головное судно — «Арктику» — заложили на верфи 3 июля 1971 года. 25 апреля 1975-го после долгих ходовых испытаний на ледоколе подняли государственный флаг.

Судно стало больше, но за счет внедрения автоматизации численность команды составляла всего 150 человек. Вместе с мощностью увеличилась и проходимость: теперь ледокол мог преодолевать лед толщиной до 2,5 м. Именно «Арктика» стала первым надводным судном, достигшим Северного полюса. Это произошло 17 августа 1977 года.

В некоторых источниках сообщается, что у серии 1052 двойной корпус и «пространство между ними использовалось для балластировки водой». В реальности на ледоколах конструкторы сделали двойное днище и частично двойной корпус в критически важных участках — для защиты от пробоин, но пространство между корпусами не заполняется водой. Вместо этого используются балластные цистерны.

Кстати, для повышения прочности ледовый пояс (зона с максимальной толщиной стали, тянется от носа до примерно середины корпуса) ледоколов «Арктика», «Сибирь» и «Ямал» был усилен листами плакированной стали. Она имеет два слоя: основной (черный металл толщиной 50 мм) и снаружи плакирующий (нержавеющая сталь толщиной 5 мм). Эксперимент показал, что такие «заплатки» почти не изменились во время эксплуатации ледоколов, а вот участки вокруг них стали более шероховатыми, это означает, что лед цепляется за корпус и скорость движения снижается. В результате было решено весь ледовый пояс «50 лет Победы» сделать из плакированной стали (и пока это уникальный случай).

Ледоколы серии «Арктика» («Сибирь», «Россия», «Советский Союз», «Ямал», «50 лет Победы») были мощнее, надежнее и крепче «Ленина». Однако суровые условия Арктики часто становятся настоящим испытанием на прочность. Станислав Шмидт, капитан «Советского Союза», вспоминает проводку танкера «Уйкку» в Певек в 1998 году. В городе заканчивалось топливо, уже работали над планом эвакуации жителей, но в Москве приняли решение отправить танкер. Проблема была в том, что в ноябре навигация в восточном секторе уже не велась. Шли с трудом, но настоящие трудности начались на обратном пути. «Там всегда устанавливается ледовый барьер вдоль побережья, а на глубинах порядка 20 м к нему примыкает припай. И вот, выходя обратно, ледокол в этот барьер уткнулся и ни туда ни сюда. Эти горы льда, только на поверхности высотой метров семь, нас не пускали. Пытались форсировать, чтобы найти «щель», чтобы вылезти за этот барьер, но нет, не получалось. И честно говоря, я забеспокоился <…> Как бы не пришлось зимовать вместе с этим танкером. Мы продолжали пробиваться <…> и с большим трудом прошли». Но и на этом неприятности не закончились: вскоре сломалась лопасть левого винта, ледокол потерял треть мощности. Посчитали продукты — хватало до 24 декабря. К счастью, 22 декабря в районе Диксона встретили ледокол «Арктика», который помог продуктами и «Советскому Союзу», и танкеру «Уйкку». Этот рейс, по словам Станислава Шмидта, был самым тяжелым, все остальные походы были спокойными. 

Двойной эффект

Активное освоение Заполярья показало, что пробивать льды нужно не только в океане, но и в верховьях сибирских рек: например, Норильский комбинат требовал круглогодичной работы порта Дудинка на Енисее. Однако суда типа «Арктика» имели слишком большую осадку. Требовались ледоколы другой конструкции. Проект получил номер 10580. ЦКБ «Айсберг» разработало центральный отсек (с РУ), АППУ разработали и изготовили в «ОКБМ Африкантов» (на этих ледоколах по одному реактору КЛТ-40М номинальной мощностью 171 МВт), а корпуса ледоколов «Таймыр» и «Вайгач» финские.

«Спецификационная мощность ледокола — 32,5 МВт. Хочешь больше, 34 МВт, отключай вспомогательный турбогенератор (ВТГ), заводи дизеля для обеспечения механизмов электричеством. Мы научили работать установку на мощности 36 МВт с работающими ВТГ при мощности реактора всего на 96% от номинальной», — не без гордости вспоминал Анатолий Адрианов, в 1989–2016 годах возглавлявший службу КИПиА на «Таймыре».

В 2021 году, когда готовились заключения о возможности повторного продления срока эксплуатации мелкосидящих ледоколов, тяжелая ледовая обстановка наступила раньше обычного, в акватории СМП льдами были скованы два десятка коммерческих судов. «Вайгач» провел уникальную операцию: после вызволения из ледового плена ледокол вывел караван из восьми судов, причем суда отличались как по размерам, так и по техническому состоянию. Тогда специалисты вспоминали суровую зиму 1978 года, когда дизель-электрический ледокол не смог довести танкер до Дудинки. 

Скептики снова убедились, что без атомной тяги зимняя навигация на СМП невозможна. «35–40 МВт — вот та мощность, где находится рубеж эффективности атомных реакторов. Если нужны суда более мощные, то дизель-электрические проигрывают вчистую», — объясняет Андрей Гаврилов, главный инженер ЦКБ «Айсберг».

Универсальные машины

В начале 2000-х встал вопрос, что делать, когда придется выводить из эксплуатации и тяжелые ледоколы серии 10520, и мелкосидящие серии 10580. Строить новые по старым чертежам уже нельзя: современные газовозы требуют ширину канала не менее 50 м, в то время как у советских ледоколов — 30 м. Так родилась идея универсальных ледоколов, которые могут менять свою осадку. Серия получила номер 22220 и обладает уникальными характеристиками: ледопроходимость — до 3 м, назначенный срок службы — 40 лет, способность работать и в море, и в руслах рек. У ледоколов этой серии — две реакторных установки интегрального типа РИТМ-200 номинальной мощностью по 175 МВт. Над созданием РИТМ-200 (в настоящее время — самой современной и производительной судовой реакторной установки в мире) работали сразу несколько предприятий Машиностроительного дивизиона «Росатома».

Изменились не только габариты ледоколов и АППУ, но и другие системы. «Эволюционируют не только формы и материалы, но и технологии. Например, только в проекте 22220 установлены электродвигатели переменного тока. До этого все ледоколы были на постоянном токе: на таких легко управлять оборотами, но они очень сложны в обслуживании, более тяжелые и громоздкие, хуже переносят вибрацию и тряску. Но теперь появилась высокомощная силовая электроника, позволяющая управлять переменным током: у новых двигателей выше КПД, особенно в переменных режимах (рывки, торможение, реверсы); нет щеток и коллекторов, а значит, намного проще обслуживание», — рассказывает Андрей Гаврилов, главный инженер ЦКБ «Айсберг».

На СМП уже успешно работают четыре ледокола этого проекта, строятся пятый и шестой, подписан контракт на строительство седьмого. При этом машиностроительные предприятия атомной отрасли фактически создали конвейер по производству судовых реакторов для нового поколения ледоколов — такого в мире не делал еще никто.

Будущая «Россия»

В 2016 году перед атомщиками была поставлена амбициозная задача — сделать ледокол для круглогодичной работы с заданной скоростью по всей трассе СМП, а значит — самый большой, мощный и надежный, словом, ледокол будущего. «Будущее должны придумывать молодые», — решили конструкторы и обратились к студентам Санкт-Петербургской государственной художественно-промышленной академии им. А. Л. Штиглица (бывшее Мухинское училище). Одна из работ и стала прообразом внешнего облика проекта 10510. 

Этот гигант будет прокладывать канал шириной 50 м (как раз для современных газовозов) и пробивать лед до 4,3 м. Чтобы это было возможно, в «Росатоме» разработана новая реакторная установка РИТМ-400 (мощностью 315 МВт). На ледоколе их будет две.

Головной ледокол проекта 10510, который станет самым мощным атомоходом в мире, строится во Владивостоке, и имя уже выбрано — «Россия». «На долгие годы это вершина ледоколостроения. Чтобы сделать следующий шаг, нужно придумать задачи, с которыми бы этот не справился. И сегодня их просто нет! Транспортные суда вряд ли существенно вырастут, порты просто не смогут их принимать. А мощности 160 тыс. лошадиных сил на валах более чем достаточно, чтобы обеспечить скорость проводки судов. Поэтому лидером он будет еще очень долго», — уверен Андрей Гаврилов, главный инженер ЦКБ «Айсберг».

В мае 2025 года на «ЗиО-Подольск», предприятии Машиностроительного дивизиона «Росатома», завершено изготовление первой реакторной установки РИТМ‑400 для атомного ледокола «Россия». «Завершение изготовления реактора РИТМ‑400 — знаменательное событие и для ледокольного флота, и для «Росатома», и для всей нашей страны. Реакторные установки атомного ледокола следующего поколения «Россия» позволят ему колоть льды толщиной более 4 м. Каждому из двух реакторов, которые наделят атомоход невиданной силой, мы решили дать имена русских богатырей — Ильи Муромца и Добрыни Никитича. Былинные герои совершали подвиги во имя Руси, а новые реакторы, названные их именами, помогут ледоколу «Россия» покорить суровые льды Арктики», — отметил генеральный директор госкорпорации «Росатом» Алексей Лихачев.

А в сентябре машиностроители «Росатома» завершили изготовление второго РИТМ-400 для «России». На изготовление комплекта самых мощных судовых установок ушло три года, использовано 100 секретов производства, запатентовано семь изобретений.