«Ленинский комсомол» станет музейным экспонатом: история первой советской атомной подлодки

В 1952 году в США приступили к строительству субмарины с атомным реактором. Конечно, СССР не мог оставаться пассивным наблюдателем, советские атомщики и кораблестроители начали разрабатывать свою АПЛ — ​«Ленинский комсомол». Союз стал второй державой с атомным подводным флотом. Лодки проекта 627 имели выдающиеся для того времени характеристики, но обладали и серьезными недостатками.

Работы начались в августе 1952 года. Толчком послужило письмо в правительство от академиков Курчатова, Александрова и Доллежаля о необходимости создать АПЛ, чтобы ликвидировать отставание от американцев. Самой важной частью проекта была атомная энергетическая установка. Весь проект отдали Первому главному управлению. Научным руководителем назначили Анатолия Александрова (ЛИПАН), главным конструктором по энергетике — ​Николая Доллежаля (НИИхиммаш, НИИ‑8). Ответственным за корабельную часть стал Владимир Перегудов (СКБ‑143 Министерства судостроения).

Плавучие реакторы

В ходе предпроектных проработок выбрали вариант установки с двумя реакторами — ​на носу и корме. Определили основные габариты реактора (под него отводился отсек длиной 12 м и диаметром 6,8 м), тип (с бериллиевым замедлителем или водо-водяной) и мощность (70 МВт тепловых).

От реактора с бериллием пришлось отказаться из-за необходимости большой загрузки урана и ядовитости бериллия. Специалисты ЛИПАН и НИКИЭТ сосредоточились на идее канального водографитового реактора, аналогичного по конструкции сооружаемому в то время в Обнинске реактору АМ, однако затем предпочтение отдали реактору корпусного типа ВВР с водой под давлением — ​как более компактному и с меньшей загрузкой обогащенного урана. Его идея была обоснована расчетами сотрудников ЛИПАН.

Реактор с индексом ВМ-А имел конструктивные особенности. Кованый корпус из толстостенной высокопрочной углеродистой стали изготавливался со вставным днищем и вставной рубашкой, патрубки приваривались к рубашке. Плоская крышка реактора уплотнялась нажимным фланцем. Было найдено оригинальное конструкторское решение для активной зоны: она формировалась из индивидуально охлаждаемых ТВС, размещенных в экранной сборке, как в выемном блоке. Это позволяло проводить как поканальную замену ядерного топлива, так и полную аварийную выгрузку.

Стендовые испытания

В марте 1954 года Минсредмаш утвердил технический проект реактора, и конструкторы приступили к чертежам. Сразу возникли вопросы по оптимизации тепловой схемы реактора и его параметров, по схеме регулирования нейтронных процессов и методам нейтронно-физического расчета, по проблемам глубокого выгорания топлива и накопления осколков деления урана‑235, по теплотехнической модели установки и схеме автоматического управления. Для их решения в Физико-энергетическом институте построили наземный натурный стенд 27/ВМ с паротурбинной установкой. А на заводе № 92 в Горьком изготавливали одновременно три комплекта реакторной установки: один для стенда, два — ​для будущей АПЛ.

Осенью 1954 года в Обнинск стали прибывать моряки первого экипажа строящейся АПЛ. Они проходили стажировку на недавно введенной в эксплуатацию первой АЭС и после получения допуска к управлению атомным реактором контролировали монтаж оборудования стенда.

К этому времени завод № 12 в Электростали изготовил три комплекта твэлов. Вначале их делали по двум альтернативным технологиям: с засыпаемой порошковой топливной композицией с дальнейшей пропиткой свинцово-висмутовой эвтектикой (разработка НИИ‑9) и с таблеточной топливной композицией (разработка ЛИПАН). Впоследствии в реакторах ВМ-А использовали более совершенные твэлы конструкции НИИ‑9 — ​стержневого и кольцевого типа с топливной композицией на основе сплава уран-кремний-алюминий. Уран применяли с обогащением 21% по 235-му изотопу. Тепловыделяющая сборка состояла из двух групп твэлов — ​центральных (девять штук) и периферийных (14 штук) с разделительной трубой между ними.

8 марта 1956 года на смонтированной атомной энергетической установке стенда 27/ВМ осуществили физпуск активной зоны первого в СССР корабельного реактора. В начале апреля получили первый рабочий пар и вышли на турбогенераторный режим. Операторами стенда были обученные и сдавшие экзамен моряки.

Работа 27/ВМ сопровождалась аварийными остановами из-за течи теплоносителя и выхода из строя оборудования. В конце 1956 года очередная авария закончилась разрушением части активной зоны и попаданием высокоактивного теплоносителя в рабочее помещение. Эксплуатация стенда возобновилась только в мае 1957 года. Полученный на нем опыт позволил внести существенные изменения в конструкцию реактора, касающиеся биологической защиты, активной зоны, исполнительных механизмов и проч. Научный руководитель и главный конструктор пришли к выводу, что реакторная установка ВМ-А по своей принципиальной схеме, составу и компоновке оборудования, средствам управления и защиты спроектирована правильно.

Установку — ​на борт

Закладка первой в СССР АПЛ состоялась 24 сентября 1955 года в цехе судостроительного завода № 402 в Северодвинске. В 1956 году туда доставили два комплекта оборудования реакторных установок. 29 сентября начался монтаж. Особое внимание при этом уделяли качеству сварных швов.

ВМ-А состояла из двух основных циркуляционных контуров, в которых в качестве теплоносителя использовалась вода, а также вспомогательных и обслуживающих систем. Циркуляция воды по первому контуру обеспечивалась бессальниковыми герметичными электронасосами — ​главным и вспомогательным. Для отвода тепла от металлоконструкций баков железоводной защиты реактора, подшипников насосов, приводов механизмов использовался третий циркуляционный контур с пресной водой. Отвод тепла от третьего контура осуществлялся четвертым циркуляционным контуром с морской водой.

В реакторном отсеке были установлены специальные конструкции биозащиты в виде блоков из поглощающих материалов, а в концевых переборках реакторного отсека и палубных настилах был использован свинец.

Пар без угля и мазута

9 августа 1957 года АПЛ спустили на воду для достройки на плаву. В сентябре началась загрузка топлива: в носовой реактор — ​кольцевые твэлы, в кормовой — ​стержневые. Загрузка велась по картограммам при постоянном контроле физических параметров активных зон. Затем реакторы заполнили водой высокой чистоты.

13 сентября под руководством Александрова и сотрудников ЛИПАН начался физпуск обоих реакторов. После устранения ряда неполадок к середине апреля 1958 года атомная энергетическая установка была готова к вводу в действие. 19 апреля была достигнута мощность 18 % проектной сначала на одном реакторе, 18 мая — на другом.

19 мая лодку (тогда ей был присвоен тактический номер К‑3 и только в конце 1962-го — ​имя «Ленинский комсомол») передали на комплексные швартовные испытания. Они шли круглосуточно и завершились в июне. Достигнутая во время испытаний максимальная мощность реактора составила 60 %. Приемочная межведомственная комиссия в акте оценила качество монтажа и удобство обслуживания оборудования, условия обитаемости в отсеках АПЛ и прочие показатели на удовлетворительно. Атомная энергетическая установка допускалась к государственным ходовым испытаниям. 4 июля под наблюдением группы сотрудников ЛИПАН начался вывод АЭУ на мощность, после чего в вахтенном журнале руководивший процессом Александров сделал запись: «На корабле впервые получен пар без угля и мазута».

Испытания завершились 1 декабря 1958 года. Лодка прошла почти 4 тыс. морских миль, совершив 29 погружений, одно из них — ​на 300 м. Был выявлен ряд дефектов оборудования и систем, в основном связанных с негерметичностью. Кроме того, выяснилось, что энергозапас активной зоны носового реактора на 25 % ниже расчетного, потребовалась ее досрочная замена. После долгих споров правительственная комиссия подписала акт о передаче АПЛ в опытную эксплуатацию с условием устранения дефектов.

МУЗЕЙНЫЙ ЭКСПОНАТ

Первая советская атомная подлодка К‑3 «Ленинский комсомол» будет установлена в Кронштадте. Она займет центральное место в Музее военно-морской славы историко-культурного кластера «Остров фортов». Сейчас подлодка находится на судоремонтном заводе «Нерпа» в Мурманской области.

Проверка морем

В июне 1959 года после модернизации АПЛ ходовые испытания продолжились. Лодка совершила три выхода в море продолжительностью 9, 22 и 14 суток. Во время второго мощность реакторов была повышена до 80 % и достигнута подводная скорость 28 узлов. После этого похода, сопровождавшегося несколькими поломками, капитан К‑3 Леонид Осипенко дал следующую характеристику ядерной энергетической установке: «Ненадежная, но очень живучая».

23 июля 1959 года за мужество и отвагу, проявленные при испытании специальной техники, экипаж К‑3 был награжден орденами и медалями. Капитану первого ранга Осипенко присвоили звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда». Он стал первым подводником, удостоенным этого высокого звания после Великой Отечественной войны.

Эксплуатация лодок с ВМ-А проходила сложно, они часто возвращались на базу с вышедшим из строя оборудованием. У командования Северного флота складывалось мнение, что субмарины и реакторы несовместимы, официальные доклады на эту тему стали поступать в ЦК КПСС и правительство. Для оценки качества и надежности АПЛ была создана спецкомиссия во главе с начальником управления кораблестроения ВМФ, в комиссию вошли и главные конструкторы оборудования.

Для проверки была выделена новая АПЛ проекта 658, на которой в марте 1961 года был совершен рейс в район Гренландии и обратно. В пути вышли из строя обе ППУ, и лодка возвращалась в надводном положении на дизелях. Тем не менее комиссия подписала акт с выводом, что АПЛ в целом и ЯЭУ в частности спроектированы правильно и программа серийного строительства должна продолжаться.

В 1964 году при выходе реакторов на полную мощность К‑19 продемонстрировала скорость 30 узлов. К этому времени все оборудование АЭУ и реакторов было доведено до необходимой надежности и ресурса. Флот получил малогабаритную, высоконапряженную и высокоманевренную ядерную установку, удовлетворявшую требованиям подводной лодки. На основе ВМ-А было создано четыре поколения атомных установок.

Серия аварий

Установки ВМ-А использовались на всех АПЛ первого поколения. До 1967 года было построено 55 лодок по пяти проектам (627, 627А, 658, 659 и 675), отличавшихся назначением и вооружением. За счет модернизации систем и материалов ресурс работы реактора и оборудования был продлен с 4,5 тыс. до 25–30 тыс. часов, а кампания активной зоны — ​с 1,5 тыс. до 5 тыс. часов.

Создание транспортной атомной установки для того времени было огромным техническим прогрессом. Но с точки зрения ядерной и радиационной безопасности она имела ряд недостатков. На АПЛ первого поколения произошло четыре аварии: К‑19 — ​в 1961 году, К‑11 — ​в 1965 году, К‑431 — ​в 1985 году и К‑192 — ​в 1989 году. К основным недостаткам первого поколения можно отнести большую пространственную распределенность и значительный объем первого контура, большой диаметр трубопроводов, соединяющих основное оборудование, то есть реактор, парогенераторы, насосы, теплообменники, компенсаторы объема и др. Это создавало серьезные проблемы в организации защиты при аварийной разгерметизации первого контура, а также при разрыве многочисленных импульсных трубок, соединяющих первый контур с контрольно-измерительными приборами. К авариям вела и невысокая надежность оборудования, отсутствие автоматизации процесса управления атомной установкой, недостоверность показаний контрольно-измерительных приборов, недостаточная надежность систем управления и защиты ядерного реактора, систем контроля над ядерными процессами в реакторе. С конца 1980-х АПЛ первого поколения начали выводить из эксплуатации, и к 1996 году в составе ВМФ России их уже не было.

При подготовке использованы материалы из архива газеты «Атомпресса», электронной библиотеки «История «Росатома» (elib.biblioatom.ru) и других открытых источников. Если вы были участником описываемых событий, знаете интересные факты о создании реакторов или обнаружили неточность в статье, напишите автору по адресу atom‑55@mail.ru.