Единственная, неповторимая, несчастливая: короткая история атомной подлодки К-27

Создание советского атомного подводного флота в 1950–1960-е годы сопровождалось смелыми экспериментами. Оборонная промышленность задалась целью построить идеальную, с почти неограниченным запасом хода, субмарину. Пример усилий — ​подлодка К‑27, для которой специально разработали принципиально новый ядерный реактор с жидкометаллическим теплоносителем. По тому же пути шли в США. И у них, и у нас сделали по одной такой АПЛ. На том и остановились — ​технология оказалась слишком капризной.

Выше градус

Идея использовать жидкометаллический теплоноситель возникла в сентябре 1952 года, когда по решению правительства СССР началось проектирование первой АПЛ. Предложение выдвинул Анатолий Лейпунский в письме в Первое главное управление, апеллируя к тому, что реактор с жидкометаллическим теплоносителем позволяет получать пар более высокой температуры.

Работы стартовали 22 октября 1955 года. Головной корабль проекта 645 предназначался для борьбы с надводными кораблями и транспортными судами противника на удаленных морских театрах. За основу в СКБ‑143, будущем «Малахите», взяли проект К‑3 с водо-водяным реактором, поэтому предэскизный и эскизный проекты не понадобились. Осенью 1956 года был готов технический проект. Тяжелые реакторы сместили ближе к носу, что улучшило дифферентовку корабля, но, как позже выяснилось, ухудшило условия обеспечения радиационной безопасности центрального отсека.

Разработчиком силовой установки стал «Гидропресс» под научным руководством Лаборатории «В» (ФЭИ), читай — ​Лейпунского. В 1959 году к проекту подключилось ОКБМ. Техзадание предусматривало варианты: эвтектический сплав свинца и висмута или жидкий литий, одноили двухреакторная паропроизводящая установка. Литий как теплоноситель был менее изучен, поэтому через некоторое время от него отказались. В пользу свинца-висмута была низкая температура плавления (123 °C), высокая температура кипения (1,67 тыс. °C), низкая активность при контакте с воздухом и водой, а также исключение образования водорода при любых авариях. До проектной проработки дошел вариант двухреакторной ППУ со свинцом-висмутом (индекс ОК‑250).

Под новое направление создали мощную экспериментальную базу — ​десятки стендов, реакторные петли. В январе 1959 года в ФЭИ ввели в эксплуатацию полномасштабный стенд-прототип 27/ВТ. Первая кампания прошла вполне успешно, однако после второй в активной зоне обнаружилось большое количество шлака. Еще одна проблема заключалась в «подмораживании» теплоносителя на отдельных участках свинцово-висмутового контура. В частности, первый пуск стенда начался с «подмораживания» активной зоны. Начались систематические научные исследования теплоносителя.

Еще одну опасность представлял высокоактивный полоний, образующийся в активной зоне. На стенде 27/ВТ в 1960-е годы произошло несколько аварий с проливом радиоактивного теплоносителя. Были отработаны мероприятия и средства защиты персонала от полония, их использовали потом и на подлодке.

Быстрее, еще быстрее

Главная энергетическая установка АПЛ мощностью 35 тыс. л. с. состояла из двухреакторной паропроизводящей установки и двухвальной паротурбинной установки. Суммарная мощность ядерных реакторов ВТ‑1 с жидкометаллическим теплоносителем была 146 МВт.

Строительство стартовало в сентябре 1957 года, корабль заложили на северодвинском заводе 402 в цехе 42. Получившая шифр К‑27 субмарина была спущена на воду 1 апреля 1962 года. Сразу после спуска начались швартовные испытания. Одновременно шла достройка лодки, проводились комплексные проверки систем, механизмов и вооружения корабля.

17 августа 1962 года началась загрузка топлива: в реакторы поместили выемные части с активными зонами. Первые контуры наполнили теплоносителем 6–7 декабря, теплоноситель поддерживался в разогретом состоянии, и все системы и механизмы реактора работали на холостом ходу. Оба реактора были запущены, и 8 января 1963 года началась обкатка механизмов первых контуров. На лодку командировали партию сотрудников СКБ‑143, вместе с испытаниями проводилась сдача систем управления реактором и передача их под управление экипажа.

22 июня 1963 года на К‑27 был поднят Военно-морской флаг СССР. Совместные заводские, ходовые и государственные испытания завершились 30 октября подписанием приемного акта. В нем также предлагалось организовать длительный автономный поход для «более глубокого изучения эксплуатационных качеств лодки и ее АЭУ».

За время сдаточных испытаний лодка прошла 5,76 тыс. морских миль за 528 ходовых часов (в 1,5 раза больше, чем у первенца атомного советского подводного флота АПЛ К‑3), причем 3,37 тыс. миль — ​в подводном положении.

Эксплуатация К‑27 стала чередой рекордов по дальности походов, а также продолжительности и протяженности подводного плавания. Техника обладала уникальными на тот момент свойствами и характеристиками, что показывало потенциальному противнику превосходство советского оружия. Но все системы работали на пределе возможности, и недооценка опасности такой эксплуатации, вероятно, привела в итоге к аварии.

Экстремальные походы

Первый поход К‑27 начался 21 апреля 1964 года и длился 51 день. Задачей было испытать АПЛ на предельных режимах, проверить системы и механизмы в условиях автономного плавания.

В походе возникла нештатная ситуация с реактором левого борта: расплавленный металл попал в газовую систему первого контура и там застыл. Произошло падение вакуума, устранять неисправность нужно было непосредственно на месте, вблизи активной зоны. Командир дивизиона, капитан третьего ранга Александр Шпаков разрезал дефектную трубку и вручную прочистил ее, получив значительную дозу радиации. Сварщики заварили трубку, восстановив работоспособность реактора.

Наиболее экстремальные условия эксплуатации были в экваториальных водах, когда температура за бортом превышала 25 °C. Системы охлаждения работали на максимуме, при этом температура в реакторном и турбогенераторных отсеках была около 60 °C, а остальные отсеки прогревались до 45 °C при влажности до 100 %. Лодка прошла 12 425 морских миль, и практически все под водой — ​мировой рекорд на тот момент.

Второй поход начался 15 июля 1965 года и длился 60 суток. Нужно было обозначить присутствие советского подводного флота в Средиземном море, где находился Шестой флот американских ВМС. В рейсе случилось несколько нештатных ситуаций: так, 25 августа было отмечено снижение мощности реактора из-за «отравления» ксеноном, энергетические установки корабля работали на 35–80 % мощности. Всего К‑27 прошла 15 тыс. морских миль и вернулась на базу в Северодвинск. В ходе ремонта было обнаружено множество трещин на легком корпусе лодки.

Кувалдой и зубилами

В январе — ​феврале 1967 года на лодке установили активные зоны с удвоенной длительностью кампании. Операция перезарядки прошла с определенными сложностями, так как корабль был загрязнен радиоактивными элементами от первого до девятого отсека. 13 октября 1967 года К‑27 вышла в море для проверки систем и механизмов, и там произошла авария. Жидкометаллический сплав попал в газовую систему первого контура реактора правого борта. Сплав окислился, образовались шлаки, которые закупорили проход для теплоносителя. В результате два насоса были залиты радиоактивным сплавом. Потребовалось срочно устранить последствия, занимавшиеся этим члены экипажа получили предельную годовую дозу радиации и не были допущены к третьему походу.

Уборку радиоактивного сплава из отсека по возвращении на базу проводил второй экипаж, а также личный состав других боевых частей и дивизионов. Кувалдой и зубилами отбивали застывший среди трубопроводов радиоактивный металл. Работа из-за высокой радиоактивности была ограничена во времени, моряки делали по два-три пятиминутных захода, но все равно получили высокие дозы облучения.

После очистки началась подготовка к третьему походу. Была проведена высокотемпературная регенерация сплава для устранения окисей, однако под давлением руководства Северного флота продолжительность работы сократили с требующихся трех недель до одной.

Последний маршрут

24 мая 1968 года К‑27 вышла в Баренцево море для испытаний энергетической установки и отработки задач боевой подготовки. В 11:30 при выводе установок на режим полного хода (80 % мощности) мощность реактора левого борта начала самопроизвольно снижаться. Личный состав, не разобравшись в ситуации, попытался поднять мощность, но безуспешно. В 12:00 уровень радиации в реакторном отсеке вырос до 150 Р/ч, произошел выброс радиоактивных газов в помещения реакторного отсека — ​явный признак повреждения ядерного топлива. Оператор сбросил аварийную защиту левого реактора. Как выяснилось позже, из-за нарушения теплоотвода от активной зоны разрушилось около 20 % тепловыделяющих элементов. Лодка всплыла, провентилировала загрязненные отсеки и на одном реакторе правого борта, который работал на обе турбины, добралась до базы. 25 мая для ликвидации последствий аварии был создан штаб, который принял решение усилить защиту реактора и заложить аварийный отсек мешками со свинцовой дробью.

В начале июня 1968 года состояние лодки оценила специальная комиссия, по ее предписанию начали расхолаживание реакторов. К 20 июня машины и механизмы АПЛ были остановлены и законсервированы, лодку вывели из эксплуатации и поставили на прикол в губе Гремихе.

В январе — ​феврале 1973 года на К‑27 провели важный эксперимент. Исправную ППУ правого борта разморозили и вывели на мощность 20 % с подачей пара. Эксперимент обосновал возможность восстановить работоспособность реактора с жидкометаллическим теплоносителем после долгого простоя.

В апреле 1980 года было решено законсервировать реакторный отсек, чтобы затопить лодку. С мая 1980 года К‑27 проходила докование на ЦС «Звездочка», реакторные установки со всеми трубопроводами заполнили специальным составом. Поверх этого отсек залили 270 т битума, который полностью закрыл реакторы, чтобы препятствовать проникновению морской воды к радиоактивным частям лодки. 10 сентября 1981 года К‑27 была затоплена в Карском море на глубине 75 м.

Работа над ошибками

Использование жидкометаллического теплоносителя породило немало проблем. Так, для поддержания реактора в горячем состоянии в Западной Лице на берегу была построена котельная для подачи пара на лодку, а также пришвартована плавбаза. Но в связи с низкой надежностью берегового комплекса АПЛ «грелась» от своего ядерного реактора, который постоянно работал на минимально контролируемом уровне мощности.

Еще до строительства было известно о несовершенстве конструкции реактора, поэтому против использования его в реальных условиях выступили несколько ученых. Один из ведущих специалистов СКБ‑143 по энергетике Симонов на научно-техническом совете по выдвижению на премию за разработку ППУ с жидкометаллическим теплоносителем попросил снять свою кандидатуру: он считал применение этих установок ошибочным.

Тем не менее создание реактора ВТ‑1 стало значительным шагом в развитии корабельной атомной энергетики. Он показал принципиальную возможность реализации, преимущества технологии и определил круг проблем, которые необходимо решать в установках подобного типа.

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.