Бюро конструкторских находок: топ-6 разработок ОКБМ

От оборудования для «Аннушки» до реакторных установок для плавучих АЭС — ​за свою историю ОКБМ им. Африкантова участвовало почти во всех знаковых проектах. В декабре конструкторское бюро отмечает 75-летие. Сегодня это крупнейший центр атомного машиностроения с собственной исследовательской, экспериментальной и производственной базой. К юбилею ОКБМ вспоминаем его самые знаковые проекты.

РЕАКТОРНАЯ УСТАНОВКА АППУ ОК-150 ДЛЯ АТОМОХОДА «ЛЕНИН»

Работа над первым в мире атомным ледоколом началась в конце 1953 года. Проект энергоисточника для судна — ​атомной паропроизводящей установки ОК‑150 — ​разрабатывал ОКБМ. Курировал ход работ по проекту АППУ легендарный начальник бюро Игорь Африкантов. В состав установки входило три водо-водяных реактора типа ОК‑150 мощностью по 90 МВт с петлевой компоновкой. Основное оборудование контура располагалось в отдельных корпусах, соединенных между собой трубопроводами. Каждый реактор имел две петли циркуляции с двумя парогенераторами, двумя циркуляционными и одним аварийным насосом. В активной зоне реакторов применили топливо на основе диоксида урана с 5 %-ным обогащением по урану‑235.

Переход на ядерную энергетику радикально изменил облик флота: преимущества реакторной установки по сравнению с двигателем, работающим на дизельном топливе, очевидны — ​дальность похода, возможность долгое время не ­заходить в порт, улучшенные условия жизни и быта экипажа, поскольку реактор занимает всего 10 % объема судна, нет необходимости везти бочки с горючим на борту.

МЕХАНИЗМ РАЗГРУЗКИ ДЛЯ РЕАКТОРА «А»

Для первого промышленного уран-графитового реактора «А», или «Аннушка», ОКБМ разработало один из важнейших узлов — ​механизм разгрузки облученных урановых блоков. Радиоактивность блоков до загрузки в реактор была относительно невысокой, их можно было закладывать вручную, а вот их ручная разгрузка после накопления заданного количества плутония несла смертельную опасность. Нужен был специальный механизм для ­извлечения элементов активной зоны из ядерного реактора.

К работе над проектом ОКБМ привлекли в середине 1947 года. Проектировал механизм коллектив под руководством заместителя главного конструктора Юрия Кошкина. В марте 1948-го Игорь Курчатов, принимая работу, сказал, что на строящийся реактор нужно поставлять оборудование именно ОКБМ «как наиболее простое по конструкции и надежное в эксплуатации». Устройство работало до остановки реактора в 1987 году и стало прототипом механизма разгрузки всех последующих промышленных уран-графитовых реакторов.

ДВУХЦЕЛЕВЫЕ РЕАКТОРЫ СЕРИИ АДЭ

Первые промышленные реакторы строились исключительно для наработки ядерных оружейных материалов. А двухцелевыми, то есть производящими еще и тепловую и электроэнергию, они стали позже. С 1950 года ученые-атомщики стали думать, как минимизировать выбросы в окружающую среду и где использовать попутно вырабатываемое тепло. Сконструированная в итоге реакторная установка АДЭ решала обе проблемы: вырабатывала тепло и электроэнергию для технологического и коммунального теплоснабжения и имела замкнутый контур охлаждения, что повышало экологическую и радиационную безопасность работы реактора. Главным конструктором первых двухцелевых реакторов был ОКБМ.

В 1990-е бюро, как главного конструктора, привлекли и к работам по обоснованию продления срока службы двухцелевых реакторов. Полученный опыт пригодился, когда нужно было продлевать срок службы других реакторов на Ленинградской, Курской и Смоленской АЭС, так как они имели ряд общих решений с двухцелевыми реакторами.

РЕАКТОР НА БЫСТРЫХ НЕЙТРОНАХ БН-350

Об эффективности использования природного урана физики задумались давно. Однако и в наше время почти во всех реакторах в качестве топлива используется уран‑235, а не уран‑238. В разы увеличить эффективность использования природного урана и частично сократить объемы радиоактивных отходов позволяют реакторы на быстрых нейтронах. Первый из них, спроектированный ОКБМ опытно-промышленный БН‑350, запустили на восточном берегу Каспийского моря, в городе Шевченко в Казахстане в 1973 году. Установка проработала без аварий до 1998 года. Кроме того, это была первая в мире установка с функцией опреснения соленой воды. В сутки реактор вырабатывал до 120 тыс. т опресненной воды. Эксплуатация БН‑350 подтвердила надежность и безопасность быстрых натриевых реакторов большой мощности. Длительная работа реактора позволила собрать информацию о его работоспособности и использовать ее для разработки последующих быстрых реакторов.

РЕАКТОР НА БЫСТРЫХ НЕЙТРОНАХ БН-600

Установку БН‑600, спроектированную ОКБМ им. Африкантова, запустили на Белоярской АЭС в 1980 году. В этом проекте было принято принципиальное решение по переходу от петлевой компоновки первого контура к интегральной, при которой все оборудование первого контура размещается внутри корпуса реактора, что повысило безопасность и надежность работы.

Сегодня энергоблоки с реакторами на быстрых нейтронах — ​часть масштабного проекта «Росатома» по переходу ядерной энергетики на замкнутый топливный цикл. В 2015 году был запущен реактор БН‑800, также спроектированный ОКБМ. Сейчас специалисты бюро работают над повышением эффективности следующего поколения быстрых реакторов БН‑1200 и ведут НИОКР по проекту БН‑1200М.

РЕАКТОРНАЯ УСТАНОВКА РИТМ-200 ДЛЯ АТОМОХОДА «АРКТИКА»

Установка может стать одним из флагманских продуктов «Росатома» на рынке атомных станций малой мощности и мобильных АЭС. Первую установку РИТМ‑200 ОКБМ разработало для головного атомного ледокола «Арктика». Перед разработчиками нового ледокола была поставлена задача сделать его двухосадочным, чтобы он мог заходить в мелкие северные реки, и более мощным, чем ледоколы предыдущего поколения. Чтобы решить эти задачи, нужно было разработать реакторную установку компактнее, но при этом мощнее предыдущих.

РИТМ‑200 отвечает всем этим требованиям. Она включает в себя два реактора тепловой мощностью 175 МВт каждый и имеет уникальную энергоэффективную интегральную компоновку, которая обеспечивает размещение основного оборудования внутри корпуса парогенерирующего блока. Благодаря интегральной компоновке РИТМ‑200 в два раза легче, в 1,5 раза компактнее и на 25 МВт мощнее реакторных установок предыдущего поколения — ​КЛТ‑40. Установка также обеспечивает более экономичную эксплуатацию нового атомного ледокола по сравнению с действующими, повышенную надежность и безопасность. Сегодня произведено шесть установок РИТМ‑200: две работают на головном ледоколе «Арктика», по две установлены на строящиеся ледоколы «Сибирь» и «Урал». Кроме того, конструкторское бюро разработало проект РИТМ‑200 для наземных АЭС малой мощности.