Nükleer olmayan bir denizaltı (NNS) için nükleer reaktör. Çelişki, ismin kendisinde var, yine de, bu konu SSCB'de oldukça ciddi olarak kabul edildi. Özellikle, 651 projesinin denizaltılarıyla ilgili olarak küçük boyutlu bir nükleer reaktör yerleştirme fikri düşünüldü. 651 projesinin dizel-elektrik denizaltısı (DEPL), o zamanın nükleer olmayan en büyük denizaltıları oldu. SSCB.
Dollezhal'ın yumurtası
Proje 651'in dizel-elektrikli denizaltılarının sualtı menzilini artırmak için en başından beri tasarımcılar kurşun asitli piller yerine gümüş-çinko piller koydular. Pratikte, gümüş-çinko pillerin iki kritik dezavantajı olduğu ortaya çıktı: kurşun-asit pillere dönüşü önceden belirleyen yüksek maliyet ve kısa hizmet ömrü (100 şarj-deşarj döngüsüne kadar).
Ancak, artırılmış kapasiteye sahip pillere ek olarak, 651 projesinin dizel-elektrikli denizaltıları için daha radikal çözümler de düşünüldü. Prensip olarak, SSCB Donanması (Donanması), Proje 651'in teknelerinin inşasına paralel olarak, kurulan aynı P-6 seyir füzeleri ile Proje 675'in nükleer denizaltılarının (nükleer denizaltıları) inşasına hazırlanıyordu. Proje 651'in dizel-elektrik denizaltılarında. Ancak, Proje 675'in nükleer denizaltıları, proje 651'in önemli ölçüde daha pahalı dizel-elektrikli denizaltılarıydı. orijinal projenin dizel-elektrik denizaltıları düzeyinde diğer özelliklerin korunması.
Çözüm olarak, SSCB Donanması için nükleer reaktörlerin baş tasarımcısı olan yaratıcısı Nikolai Dollezhal'in adını taşıyan "Dollezhal'ın yumurtası" olarak adlandırılan küçük boyutlu bir nükleer reaktörün oluşturulması düşünüldü. İlk aşamada, proje, ağır biyolojik korumayı terk etmek için reaktörün ayrı bir kapsül içine yerleştirilmesini ve bir kablo ile bir halat üzerinde çekilmesini içeriyordu. Bununla birlikte, böyle bir kavram, hem kapsülü reaktörle kaybetme olasılığının yüksek olması hem de denizaltıları radyoaktif bir iz boyunca izleme potansiyeli nedeniyle hemen reddedildi. Gelecekte, reaktörün katı dizel-elektrik denizaltı gövdesinin dışına yerleştirilmesi düşünüldü, ancak tek bir "sert" denizaltı tasarımı çerçevesinde.
Açıkçası, o zamanın teknolojileri, kabul edilebilir özelliklere sahip, yeterince kompakt ve güvenilir bakım gerektirmeyen bir reaktör oluşturmaya izin vermedi. Gelecekte, dizel-elektrik denizaltılarına bir nükleer santral (NPP) kurma fikri bir kereden fazla geri döndü. Özellikle, proje 651'in dizel-elektrik denizaltıları temelinde, düşük güçlü bir nükleer santral ile donatılmış bir toplu denizaltı oluşturmak için proje 683 geliştirilmiştir. Bu denizaltının, daha önce dizel-elektrik denizaltıları üreten fabrikalarda büyük miktarlarda inşa edilmesi gerekiyordu. Proje 683, muhtemelen bu zamana kadar SSCB'nin Donanma için gerekli miktarlarda tam teşekküllü nükleer enerjili gemiler üretmek için yeterli üretim kapasitesine sahip olduğu için sürüklendi ve gelişme almadı.
Proje 651 de unutulmadı 1985 yılında, bu projenin teknelerinden biri 1977'de geliştirilen Proje 651E'ye göre yeniden tasarlandı. Modernizasyonun bir parçası olarak, denizaltı, Enerji Mühendisliği Bilimsel Araştırma ve Tasarım Enstitüsü'nde (NIKIET) geliştirilen, düşük güçlü kompakt bir nükleer santral ile donatıldı - şu anda adını taşıyan Lenin Bilimsel Araştırma ve Tasarım Enerji Mühendisliği Enstitüsü'nün emri N. A. Dollezhal . 651E projesi çerçevesinde, denizaltının alt kıç kısmına dayanıklı gövdenin dışında düşük güçlü bir nükleer santral yerleştirildi. Tek döngülü kaynama tipi bir reaktör kullanıldı. Ancak, Proje 651E'nin denizaltısı da prototip aşamasından ayrılmadı.
Çok amaçlı Rus nükleer denizaltıları
SSCB'nin çöküşü ve endüstriyel potansiyelinin önemli bir bölümünün kaybıyla birlikte, Rusya yine nükleer denizaltı sıkıntısı sorunuyla karşı karşıya kaldı. Çok amaçlı nükleer denizaltı (MCSAPL) 885 / 885M "Kül" projesi, tüm avantajlarına rağmen, son derece pahalı ve inşa edilmesi zor olduğu ortaya çıktı. Toplamda, Rus Donanmasında bulunan 971, 945 / 945A projelerinin üçüncü nesil nükleer denizaltılarının hızlı eskimesi bağlamında tamamen yetersiz olan 885 / 885M projesinin yedi SSNS'sinin inşa edilmesi planlanmaktadır.
Şu anda, yeni nesil çok amaçlı nükleer denizaltı "Husky" nin tasarımı devam ediyor. Husky projesi hala gerçek bilgilerden ziyade söylentilerle dolu. Muhtemelen, bu projenin nükleer denizaltıları, 885 / 885M projesinin SSNS'sinden daha küçük ve daha ucuz olacak, bu da ultra pahalı Amerikan nükleer denizaltıları Seawolf ve daha çok yönlü ve nispeten ucuz Virginia sınıfı nükleer ile bir benzetme yapmayı mümkün kılıyor. yerini almak üzere geliştirdiği denizaltılar.
Aynı zamanda, özellikle içinde yüksek bir teknik yenilik katsayısı uygulanırsa, Husky projesinin öngörülemeyen gecikmeler ve maliyet artışlarıyla karşı karşıya kalma riskleri vardır.
Rusya'da ve dünyada nükleer olmayan denizaltılar
Donanmanın sualtı bileşenini güçlendirmenin bir başka yolu da nükleer olmayan denizaltıların inşasıdır. Ve Rus Donanması'ndaki bu segmentte de her şey yolunda gitmiyor. Şu anda, küresel eğilim, nükleer olmayan denizaltıları, çeşitli ilkelere göre yapılan havadan bağımsız enerji santralleri (VNEU) ile donatmaktır - yakıt hücreleri, Stirling motoru. VNEU'nun varlığı, denizaltı denizaltı yelpazesini radikal bir şekilde artırmayı mümkün kılıyor, yeteneklerini nükleer denizaltılara yakınlaştırıyor, eskisinden önemli ölçüde daha düşük bir maliyetle.
Ne yazık ki, 677 Lada denizaltı projesi için Rus VNEU projeleri, tüm proje 677'de olduğu gibi sorunlarla karşı karşıya kaldı, bunun sonucunda bu projenin ilk denizaltıları muhtemelen VNEU kurulmadan uygulanacaktır.
Nükleer olmayan denizaltılar için piller
Başka bir seçenek - denizaltıyı artırılmış kapasiteye sahip lityum pillerle donatmak, denizaltıyı bir Stirling motoruyla da çalıştıran Japon deniz kuvvetleri (Donanma) tarafından seçildi. Yüksek kapasiteli lityum pillerin kullanımının, VNEU kullanımına izin verenle karşılaştırılabilir uzun menzilli NNS özerkliğine izin vereceği varsayılmaktadır, ancak aynı zamanda lityum piller, yüksek hızlarda uzun bir batık menzil sağlar.
Lityum pillerin eleştirmenleri, yangına ve patlamaya eğilimli olduklarını söylüyor. Ancak, bu tür pillerin endüstriyel ve hatta askeri kullanımının güvenlik sorunlarına daha fazla dikkat edilmesi ve pillerin aşırı ısınması veya deformasyonu gibi potansiyel risklerin en aza indirilmesi anlamına geleceği varsayılabilir. Lityum pillerin denizaltı dışı denizaltılarda kullanılmaya başlanmasının önündeki en büyük engel, yüksek maliyetidir.
Donanmanın çıkarları için lityum pil kullanma olasılığı, Avrupalı üreticiler tarafından geliştirilmelerinin yoğunlaştırılmasıyla doğrulanmaktadır.
Paris'teki 2018 Euronaval 2018 fuarında, Fransız gemi inşa grubu Naval Group ve Alman grubu TKMS, denizaltılar için kendi lityum-iyon pillerini yarattıklarını duyurdu. İki şirket, önde gelen Fransız endüstriyel lityum pil ve akü üreticisi SAFT ile ortaklaşa bağımsız olarak lityum denizaltı pilleri geliştiriyor.
Naval Group şirketi, gelecek vaat eden SMX-31 denizaltılarında lityum pil LIBRT kullanmayı planlarken TKMS, 212 ve 214 projelerinin mevcut ve yapım aşamasındaki Alman denizaltılarına entegre edilebilecek evrensel bir çözüm geliştiriyor.
Rusya'da, modern lityum pillerin üretimi ile ilgili durum oldukça belirsizdir.
RUSNANO'nun bir yan kuruluşu olan Liotech, lityum demir fosfat teknolojisi (LiFePO4) kullanılarak yapılan piller üretmektedir. Bu pillerin belirli avantajları, özellikle yüksek kullanım güvenliği, güvenli hızlı şarj ve yüksek akımlarla güvenli deşarj olasılığı vardır. Aynı zamanda, LiFePO4'ün kapasitesi, lityum kobalt veya diğer teknolojiler kullanılarak yapılan lityum pillerden önemli ölçüde (yaklaşık iki kat) daha düşüktür. Medyada birkaç kez şirketin iflası hakkında bilgi vardı, ancak şirketin web sitesi şu anda çalışıyor.
2015 yılında, "Araştırma Merkezi" Otonom Güç Kaynakları "PJSC ile ortaklaşa" Otonom Güç Kaynakları Fabrikası "tam bir lityum iyon pil döngüsünün üretiminin açıldığını duyurdu. Ancak şu anda üretim ölçeği ve yerelleşme derecesi hakkında bilgi yok.
Hem LiFePO4 pillerin hem de diğer lityum pil türlerinin teknolojileri gelişecek ve bunların Rusya'da uygulanması ve nükleer olmayan denizaltılar için bir enerji kaynağı olarak kullanılma olasılığı, uzman kuruluşlar tarafından yakından incelenmeyi hak ediyor.
Modern Rus nükleer santralleri
Çalışan bir yerli VNEU'nun olmaması ve çok amaçlı nükleer denizaltıların inşasındaki yüksek maliyet ve gecikmeler ile birlikte yüksek verimli lityum pillere dayalı çözümlerin olmaması, Rus Donanmasını dizel-elektrikli denizaltıları düşük pillerle donatma konseptine geri dönmeye zorlayabilir. güç nükleer santraller. Şu anda dünyada "yeşil"in etkisi altında nükleer enerjiden uzaklaşma var. Rusya ise yakın gelecekte "barışçıl atomu" terk etmeyi planlamıyor, aktif olarak bu yönde gelişiyor ve büyük olasılıkla nükleer enerji alanında "eşitler arasında ilk".
Rus nükleer bilim adamları arasında çığır açan teknolojilerin ortaya çıkmasının örneklerinden biri, Poseidon insansız sualtı aracı (UUV) için küçük boyutlu bir nükleer santral ve Burevestnik seyir füzesi için sınırsız uçuş menziline sahip bir nükleer roket motoru oluşturma örnekleridir.
BPA "Poseidon" un nükleer santrali hakkında güvenilir veri yok. Muhtemelen, A. P. tarafından geliştirilene dayanarak, yaklaşık 8-10 MW kapasiteli sıvı metal soğutuculu bir reaktör olabilir. AMB-8 projesinin Aleksandrova (NITI), birincil devrenin sessiz manyetohidrodinamik soğutma pompaları ile.
Poseidon BPA uygulamasının özellikleri göz önüne alındığında, nükleer santralinin birkaç bin saat süren sınırlı bir hizmet ömrü olabilir, bu da gelecek vaat eden denizaltılar için doğrudan ödünç alınmasına izin vermez, ancak onu bir teknolojik çözüm kaynağı olarak bırakır.
BPA Poseidon'daki nükleer santralde radyasyondan korunmanın varlığı şüphelidir. Bir yandan, mürettebatın yokluğu, yalnızca sözde tam teşekküllü radyasyondan korunma gerektirmez. Hassas cihazlarla bölmelerin "gölge" koruması. Öte yandan, radyasyondan korunma eksikliği, Poseidon UUV'nin çalışmasını karmaşıklaştırabilir - reaktörü varsayılan olarak “kapalı” olsa bile, taşıyıcıdan kurulum / çıkarma, bakım.
Hem SSCB'de hem de Rusya'da, hem olağanüstü teknik özelliklere hem de eşit derecede geniş çözülemez sorunlara sahip olan Proje 705 Lira denizaltılarında seri kullanıma kadar sıvı metal soğutuculu reaktörler çok aktif olarak geliştirildi. Poseidon nükleer santralinin "sıvı metal" (muhtemelen) NPU'sunun sadece çözülmekte olan problem çerçevesinde etkili olması ve uzun süreli sorunsuz operasyon için uyarlanamaması oldukça muhtemeldir.
Sıvı metal soğutuculu ve uzun bir otonom sorunsuz çalışma döngüsüne sahip bir nükleer santral kurmak imkansızsa, aynı NIKIET'te geliştirilen reaktörlere dayalı düşük güçlü bir nükleer santral oluşturma seçeneği, burada Dollezhal'ın yumurtası daha önce tasarlanmıştı, düşünülebilir.
Direktör Yardımcısı - JSC "NIKIET" A. O.'nun Sivil Tesisler Genel Tasarımcısı makalesinden Pimenova:
Arktik alanların enerji gereksinimlerini karşılamak için NIKIET bir dizi gelişme sunar: 1 MW'a kadar elektrik gücüne sahip su soğutmalı bir reaktöre ve birleşik bir reaktör kurulum Rafına sahip bir güç ünitesine sahip taşınabilir küçük bir istasyon Vityaz'dan, 45 MW, 100 elektrik gücüne sahip enerji santralleri için bir dizi kap tipi kaynatma aparatına kadar kompakt bir şekilde yerleştirilmiş reaktör ve türbin jeneratör üniteleri ile bir fabrika üretiminin enerji kapsülü şeklinde sağlanan tek bir tüketicinin yerel güç kaynağı Tek blok tasarımında MW ve 300 MW.
Özellikle Vityaz, Raf ve ATGOR düşük güçlü nükleer santraller (ASMM) minimum boyutlara ve yüksek özerkliğe sahip olmalıdır. Nükleer santrallerin güvenlik seviyesini artıran kapsüllü bir tasarımda tasarlanmıştır. 1 MW elektrik gücüne ve 6 MW termal güce sahip, 60 tondan fazla olmayan, basınçlı su soğutmalı su reaktörüne dayanan modüler taşınabilir entegre enerji santrali "Vityaz". Çekirdek kampanya 40.000 saat, yeniden yükleme sıklığı altı yıl, mekanik hava sirkülasyonu ile hava soğutma.
1 ila 10 MW güç aralığında, Shelf ASMM projesi ve düşük güçlü gaz soğutmalı açık çevrim reaktörüne dayanan ATGOR gelecek vaat eden proje önerilmiştir. Bir otomobil yarı römorkundaki mobil birim "ATGOR", 3.5 MW termal güç ve 0.4-1.2 MW elektrik gücü üretme kapasitesine sahiptir. Hizmet ömrü 60 yıldır, nükleer yakıt her on yılda bir yeniden yüklenir.
ASMM Rafı, NIKIET'in ana geliştirmesidir, kullanıma hazır bir enerji kapsülü şeklinde tedarik edilebilir ve petrol ve gaz alanlarında çalışan teknik ekipmanın güç kaynağı için tasarlanmıştır. kıyı ve 25-30 yıl boyunca yıl boyunca çalışma döngüsüne sahip. ASMM Rafı, 28 MW termal güce sahip su soğutmalı entegre reaktöre sahip çift devreli bir nükleer reaktör, 6 MW elektrik üreten bir türbin jeneratör ünitesi ve tesisin otomatik ve uzaktan kontrolü, izlenmesi ve korunması için bir sistem içerir. teknik araçlar.
Raf nükleer denizaltısının hizmet ömrü 60 yıldır, çekirdek döngüsü 40.000 saattir ve yakıt ikmali sıklığı altı yıldır. Taşınan modülün ağırlığı 375 tondur. Reaktör, soğutucu kaybı olan kazalarda, sonraki eylemlere karar vermek için 72 saat sağlayan bir güvenlik muhafazası ile korunmaktadır. Türbin jeneratörü onarım için kullanılabilir. “Raf” nükleer santralinin tüm unsurları, dış etkenlerin etkisinden koruyucu bir kabuk ile kaplanmıştır.
Bu nedenle, Rus atom bilimcilerinin gelişmelerinin, yeniden yüklemeler arasında on (ve muhtemelen daha fazla) yıl hizmet ömrüne sahip 1-6 MW elektrik gücüne sahip kompakt bir otonom nükleer santral oluşturmayı mümkün kıldığı varsayılabilir. reaktör çekirdeğinin. Sıvı metal soğutuculu reaktörler temelinde kompakt bir nükleer santral oluşturulabilirse, özellikleri daha da etkileyici olabilir. Reaktörün yalıtımlı bir kapsül içine yerleştirilmesi, denizaltı gövdesinden izolasyonunu en üst düzeye çıkaracak ve denizaltı / dizel-elektrikli denizaltıya kıyasla gürültüde önemli bir artış olmasını önleyecektir.
Yardımcı nükleer santrale sahip denizaltı olmayan veya dizel elektrikli denizaltılar?
Her şeyden önce şunu söylemek gerekir ki “nükleer denizaltılara ihtiyacımız yok, sıradan dizel-elektrikli denizaltılar yeter” ifadeleri eleştirilere dayanmıyor, bir rehavet girişimine atıfta bulunuyor - “çünkü başarısız oluyoruz, o zaman buna ihtiyacımız yok”. Klasik dizel-elektrikli denizaltıların zamanı sona eriyor, ihracat potansiyelleri denizaltı olmayanlar için "moda" nedeniyle değil, pilleri yeniden şarj etmek için sık sık yüzeye çıkma ihtiyacı bir denizaltı için ölümcül olduğu için hızla düşecek. Deniz Kuvvetleri'nin de çıkarları doğrultusunda geliştirilmekte olan ve periskop derinliğine çıkan ve dizel-elektrikli denizaltı bataryalarını şarj eden insansız hava araçlarının (İHA) sayısındaki hızlı artış göz önüne alındığında, tespit edilmesi yüksek ihtimal ile tespit edilecektir. bir İHA'nın radarı veya termal görüntüleyicisi tarafından imha edildi ve imha edildi.
Rus Donanması'nın yardımcı bir nükleer santrale sahip dizel-elektrikli denizaltılara ihtiyacı var mı, yoksa nükleer olmayan denizaltılar için VNEU ve modern pillerin geliştirilmesine odaklanmak daha mı iyi? Bu soruyu cevaplamak, birkaç başka soruya cevap almayı gerektirir:
1. "Husky" projesinin ne kadar başarılı ve pahalı (ucuz) nükleer denizaltısı ortaya çıkacak ve yardımcı bir nükleer santrale sahip bir dizel-elektrik denizaltısı ne kadara mal olacak?
2. Rusya Federasyonu endüstrisi, makul bir süre içinde ve kabul edilebilir bir maliyetle bir VNEU oluşturma veya yerli nükleer olmayan denizaltılarda kullanılması, dünyanın en iyi analoglarıyla rekabet etmelerine izin verecek modern piller üretme yeteneğine sahip mi?
1. paragrafa göre, herhangi bir nedenle, Husky projesi nükleer denizaltıların yol olduğu ortaya çıkarsa ve inşaatları uzun zaman alacaksa ve yardımcı nükleer santrale sahip dizel-elektrik denizaltıları, daha fazla olmasına rağmen, önemli ölçüde daha ucuz olacaktır. mütevazı özellikler ve inşa edilmesi daha kolay, o zaman böyle bir proje Donanmaya yeterli sayıda denizaltı sağlamak için düşünülebilir ve uygulanabilir
885 / 885M MCSAP projesinin maliyeti 30 ila 47 milyar ruble arasındadır. (1 ila 1,5 milyar dolar), SSBN projesi 955 / 955A'nın maliyeti yaklaşık 23 milyar ruble. (0,7 milyar dolar). Proje 636'nın dizel-elektrik denizaltılarının ihracat değeri sırasıyla 300 milyon dolar, Rus Donanması için maliyetleri yaklaşık 150-200 milyon dolar olmalı. Maliyetleri, yardımcı bir nükleer santral ile donatılmış olsalar bile, iki katına çıksa bile, bu durumda, nükleer santralli dizel-elektrik denizaltılarının maliyeti, 885 / 885M projesinin SSN'lerinin maliyetinden üç ila dört kat daha az olacaktır. Bu, nükleer santralli dizel-elektrikli denizaltılar lehine "gerçek" nükleer enerjili gemileri terk etmenin gerekli olduğu anlamına gelmez, ancak filodaki varlıklarının oldukça uygun maliyetli olabileceği gerçeğini doğrulamaktadır.
2. noktada VNEU ve artan kapasiteye sahip piller sorunu, en azından gemi inşa endüstrisine ihracat siparişleri sağlamak için şu veya bu şekilde çözülmelidir. VNEU ve artırılmış kapasiteye sahip pillerin oluşturulmasının zamanlaması ertelenecekse ve elde edilen özellikleri ve maliyeti Rus Donanması'nın gereksinimlerini karşılamayacaksa, yardımcı nükleer santralli bir dizel-elektrik denizaltı projesi talep edilebilir., aksi takdirde uygulanabilirliği sorgulanabilir
636 veya 677 numaralı mevcut projelere nükleer santralli bir bölme eklemek mümkün müdür? Proje 636, üzerinde yardımcı bir nükleer santral gibi radikal yenilikleri uygulamak için çok eski. 677 projesinin denizaltısına bir yardımcı nükleer santral yerleştirme olasılığı, ancak bu denizaltının geliştiricileri ile nükleer santralin geliştiricileri tarafından değerlendirilebilir. 677 projesinin kaderi, bazı raporlara göre, tam olarak santralle ilgili sorunlar nedeniyle zaten belirsiz durumda. Bu durumda, bir yardımcı nükleer santralin kurulması çalışması, 677 projesini hem canlandırabilir hem de sonunda gömebilir.
Beşinci nesil Kalina'nın Rus nükleer denizaltı projesi hakkında daha da az bilgi var. Parçalı bilgiler, hem VNEU hem de artırılmış kapasiteli pillerle çeşitli sürümlerin geliştirilmesine ilişkin bilgileri içerir. Bu bilgilerin güvenilir mi yoksa iyi bir dilek mi olduğu sadece tahmin edilebilir, bu nedenle Kalina projesinin denizaltısında yardımcı bir nükleer santral kullanma olasılığı hakkında spekülasyon yapmanın bir anlamı yok.
Böylece, Rus Donanması için yardımcı bir nükleer santrale sahip bir dizel-elektrikli denizaltı geliştirme ihtiyacı, aşağıdaki ana faktörlerin oranına bağlanabilir: Husky projesinin gelecek vaat eden nükleer denizaltılarının yapım maliyeti ve süresi ve maliyet ve zaman yüksek güçlü bir nükleer santrale veya artırılmış kapasiteli pillere sahip bir nükleer denizaltı yaratılması.
Öte yandan, küçük ölçekli nükleer santrallerin oluşturulmasındaki ilerleme, VNEU'nun veya artırılmış kapasiteli pillerin oluşturulmasındaki başarıdan bağımsız olarak gelişecekleri ve çerçevesinde uygulanacak ve talep görecekleri gerçeğine yol açabilir. umut verici bir denizaltının tek bir projesi.
