CC BY
62
И.А. Дюжая
ПРИМЕНЕНИЕ АТОМНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК НА ПОДВОДНЫХ ЛОДКАХ
Идея создания подводного судна впервые возникла в ХШ в. Одним из первых, пытался сделать эскиз такого судна Леонардо да Винчи во второй половине XV в. Автором же первого проекта подводного судна стал англичанин Уильям Бурн. Вся последующая четырехвековая история подводного плавания ознаменована, прежде всего, настойчивыми поисками путей решения основной проблемы: как обеспечить подводному судну возможность движения под водой. Эта проблема заключалась в изыскании пригодных для работы в подводном положении двигателей, а также наиболее эффективных движителей. -
Первый проект подводной лодки (ГШ) с паровым двигателем разработал в 1795 г. Арман Мезьер. Построить же первое в мире подводное судно, использовавшее энергию пара, удалось только в 1846 г. во Франции Пейерну. В подводном положении в топке котла сжигалось специальное топливо, обогащенное кислородом, а отработанные газы удалялись за борт через трубу, снабженную невозвратным клапаном. Вплоть до конца XIX в. изобретатели пытались использовать энергию пара для движения судна под водой. Из тридцати с лишним таких проектов почти половина была осуществлена. В России паровыми двигателями предлагали оснастить сконструированные ими подводные лодки КА. Шильдер (1838 г.), И.Ф. Александровский (1876 г.), Карышев (1878 г.), С.К. Джевецкий (1896 г.).
Поиски наиболее пригодных для подводного плавания типов механических двигателей продолжались на протяжении всей второй половины XIX в. Долгое время ПЛ не могли выйти из разряда экспериментальных и найти практическое применение из-за незначительной дальности подводного плавания и его малой продолжительности.
Атомные ПЛ начали свое развитие практически одновременно с появлением атомных электростанций. Побудительными стимулами для этого послужили новые, весьма важные потребительские качества, которые в принципе могла обеспечить ядерная энергетика, а именно:
• увеличение мощности движителей практически без ограничений;
• любой потребный энергозапас в реакторе;
• неограниченность плавания судов во времени и пространстве;
► повышенная автономность эксплуатации атомных подводных лодок в сравнении с предыдущими на органическом топливе.
Перечисленные качества имеют стратегическое значение для ПЛ военно-морского флота.
Атомные подводные лодки (АЛЛ) в России строились на четырех судостроительных заводах. Строительство первой АЛЛ началось в 1955 г. на "Северном машиностроительном предприятии" (ПО "Севмаш", No.402) в г. Северодвинске. С 1957 года к строительству АПЛ приступает Амурский завод, No Л 99 (г. Комсомольск-на-Амуре), с достроечной базой в г. Большой Камень. В 1960 г. АЛЛ начинают строить еще два завода: "Красное Сормово" (No. 112, г. Нижний Новгород), и Ленинградское Адмиралтейское Объединение, No. 194 и No. 196 (ЛАО, г.Санкт-Петербург).
В основном АПЛ строились в г. Северодвинске. Всего здесь было спущено на воду 125 атомных подводных лодок, на Амурском заводе - 56 АПЛ, на ЛАО - 39 и на заводе "Красное Сормово" - 25. Те АПЛ, корпуса которых делали в Нижнем Новгороде, транспортировались с помощью специализированного дока no системе внутренних вод России (Волжские и Карельские каналы) в Белое море, где достраивались и проходили испытания в г. Северодвинске.
На судах с атомными энергетическими установками главным источником энергии является ядерный реактор. Тепло, выделяющееся в процессе деления ядерного горючего, служит для генерации пара, поступающего затем в паровую турбину.
В реакторной установке, как и в обычном паровом котле, имеются насосы, теплообменники и другое вспомогательное оборудование. Особенностью ядерного реактора является его радиоактивное излучение, которое требует специальной защиты обслуживающего персонала.
Для безопасности вокруг реактора приходится ставить массивную биологическую защиту. Обычные защитные материалы от радиоактивного излучения - бетон, свинец, вода, пластмассы и сталь.
Существует проблема хранения жидких и газообразных радиоактивных отходов. Жидкие отходы хранятся в специальных емкостях, а газообразные поглощаются активированным древесным углем. Затем отходы переправляются на берег на предприятия по их переработке.
На судовых ядерных реакгорах основными элементами являются стержни с делящимся веществом (ТВЭЛы), управляющие стержни, охладитель (теплоноситель), замедлитель и отражатель Эти элементы заключены в герметичный корпус и расположены так, чтобы обеспечить управляемую ядерную реакцию и отвод выделяющегося тепла.
Горючим может быть уран-235, плутоний либо их смесь; эти элементы могут бьпь химически связаны с иными элементами, быть в жидкой или твердой фазе. Для охлаждения реактора используется тяжелая или легкая вода, жидкие металлы, органические соединения или газы. Теплоноситель может быть использован для передачи тепла другому рабочему телу и производства пара, а может использоваться непосредственно для вращения турбины. Замедлитель служит для уменьшения скорости образующихся нейтронов до значения, наиболее эффективного для реакции деления. Отражатель возвращает в активную зону нейтроны. Замедлителем и отражателем обычно служат тяжелая и легкая вода, жидкие металлы, графит и бериллий.
На всех АПЛ стоят энергетические установки, выполненные по двухконтурной схеме. В первичном контуре такого реактора вода находится под давлением до 13 МПа и поэтому не вскипает при температуре 270 С. обычной для тракта охлаждения реактора. Вода, нагретая в первичном контуре, служит теплоносителем для производства пара во вторичном контуре.
В первичном контуре могут использоваться и жидкие металлы. Такая схема применена на подводной лодке ВМС США «Си Вулф», где теплоносителем является смесь жидкого натрия с жидким калием. Давление в системе такой схемы сравнительно невелико. Это же преимущество можно реализовать, используя в качестве теплоносителя парафинообразные органические вещества -дифенилы и трифенилы. В первом случае недостатком является проблема коррозии, а во втором -образование смолистых отложений.
Существуют одноконтурные схемы, в которых рабочее тело, нагретое в реакторе, циркулирует между ним и главным двигателем. По одноконтурной схеме работают газоохлаждаемые реакторы. Рабочим телом служит газ, например, гелий, который нагревается в реакторе, а затем вращает газовую турбину.
АПЛ постоянно усовершенствуются. В конце декабря 1993 г. началось строительство АПЛ четвертого поколения. В стадии разработки находится новое поколение атомных подводных лодок, которые могут заменить стратегические АПЛ класса "Дельта-ХУ" и класса "Тайфун". Предполагается, что эти АПЛ войдут в боевой состав не раньше 2015 года.
К специфическим задачам эксплуатации атомных энергетических установок относится предотвращение образования и нейтрализация экологически опасных веществ, образующихся при хранении и использовании топлив и масел, обводненных нефтепродуктов, а так же жидких и газообразных радиоактивных отходов. В связи с возрастающими темпами загрязнения моря и атмосферы вредными выбросами проблема экологии ■ становится актуальной и для АПЛ. Принимаются жесткие меры по контролю за состоянием окружающей среды, и невыполнение в эксплуатации требований законодательств вызывает штрафные санкции. Понимание этой проблемы важно не только с точки зрения технического использования средств очистки и обезвреживания выбросов, но имеет и моральный аспект сохранения среды обитания человечества.
Поскольку АПЛ приходится плавать на больших глубинах, а, следовательно, при большом внешнем давлении, го принимаются особые меры по защите реактора. При повреждении реакторного отсека может возникнуть течь, произойдет облучение воды и, подхваченная течением, она может достичь побережья любого континента. Следом возникнет заражение близ лежащих территорий и обитателей вод данной местности. Но не только плавающие атомоходы представляют опасность для окружающей среды и обита гелей планеты. И затонувшие на большой глубине и списанные, они ставят перед человечеством очень сложную проблему захоронения смертельно опасных радиоактивных отходов. Из-за несовершенства технологий и низкого качества материалов при высокой температуре и давлении постоянно происходят течи радиоактивного контура и другие аварии, связанные с облучением людей. В итоге после нескольких лет эксплуатации радиационная обстановка на некоторых лодках не позволяет проводить ремонтные работы в реакторном отсеке из-за опасности для жизни личного состава. После чего реактор вырезают, вынимают тепловыделяющий канал, затем заполняют его твердеющей смесью и затапливают. Но вынуть тепловыделяющий канал
удается не всегда и реактор топят с радиоактивными элементами. По заявлению МАГАТЭ глубина затопления подводных лодок и атомных реакторов составляет 4000 м, но возникают ситуации, при которых лодки затапливают на меньших глубинах. Так, например, была затоплена лодка К-27 в Карском море с координатами 72° ЗГ с.ш. и 55° 30" в.д. Ясно, что такие "хранилища*' представляют наибольшую опасность.
Эти объекты являются источниками радиоактивного заражения, в результате несовершенства конструкций, на протяжении всего своего существования. Эта радиация незначительна, но в случае аварии она возрастает во много раз. На всей территории нашей страны осуществляется государственный контроль за радиационной обстановкой.
Эколого-правовое управление в сфере эксплуатации и утилизации АЛЛ направлено на установление оптимального режима использования, АПЛ и предусматривает обеспечение радиационной безопасности человека (.общества) и окружающей среды.
З.И. Беликина
КВАЛИМЕТРИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ОЦЕНКЕ КАЧЕСТВА И УРОВНЯ ЖИЗНИ
Термин «квалимегрия» (от латинского «квали» - какой, какого качества — и древнегреческого «вдетрио» ~ мерить, измерять) используется для обозначения научной дисциплины, изучающей методологию и проблематику количественного оценивания качества обьектов любой природы, в том числе качества и уровня жизни (см. Квалимегрия жизни (авт. колл.: Азгальдов Г.Г., Бобков В.Н.. Ельмеев В.Я., Перевощиков Ю.С., Беляков В.А.) - М.: ВЦУЖ, 2007). Появление квалиметрии является результатом общего процесса расширения сферы квалификации. то есть количественного выражения, использования количественных методов в научной и вообще познавательной деятельности.
В соответствии с требованиями квалиметрии для оценки уровня и качества жизни необходимо:
• определение ситуации оценивания обьекта, что предполагает: а) определение шкал, в которых будут представлены результаты оценивания (шкала интервалов, шкала рангов или шкала отношений); б) определение метода, которым должно проводиться оценивание: точным, приближенным или упрощенным. Дл_я практических целей оценки качества и уровня жизни в квалиметрии используется упрощенный метод оценивания - метод, характеризующийся максимально допустимой величиной погрешности и минимально допустимой величиной надежности итоговых результатов. Такой подход широко используется при проведении социологических исследований;
• построение дерева свойств и дерева показателей объекта. В группе свойств применяются те признаки деления, которые отражают не конструктивную структуру оцениваемого объекта, а характер выполняемых им функций. В каждом структурном компоненте уровня и качества жизни необходимо выявить его характерные свойства и построить дерево свойств - фактически дерево показателей, которые мы выбираем для оценки качества и уровня жизни;
• определение значений коэффициентов важности показателей свойств. На этом этапе исследования определяются коэффициенты величин всех показателей, включенных в дерево. Коэффициент важности (весомости) показателя представляет собой количественную характеристику значимости данного показателя среди других показателей (см. Качество и уровень жизни населения в новой России (1991-2005 гг.) Бобков В.Н. (руководитель авторского коллектива) - М.: ВЦУЖ, 2007, с. 177-178).
Уровень жизни - это категория, обусловленная экономическим и социальным положением человека и характеризующая его возможности и степень удовлетворять детерменированные обществом нормативные потребности в материальных, культурных и социальных благах. В качестве основы при определении уровня жизни при формировании фундамента экономической оценки потребления к материальным благам обычно относят потребности в пище, одежде, жилье и т.п., культурным - посещения театров, покупка книг, произведений искусства и пр., к социальным благам -медицинское обслуживание и образование.
