Ядерный реактор: принцип работы, устройство и схема. Как работают атомные подводные лодки Лодка Мишель Обамы

Для любой страны - это мощный геополитический механизм сдерживания. А подводный флот самим своим наличием влияет на международные отношения и эскалацию конфликтов. Если в XIX веке границу Британии определяли борта ее военных фрегатов, то в XX веке лидером Мирового океана становится военно-морской флот Соединенных Штатов Америки. И американские сыграли в этом не последнюю роль.

Первостепенное значение

Подводный флот приобретает для Америки все большее значение. Исторически территория страны была ограничена водными границами, затрудняющими скрытное нападение противника. С появлением в мире современных подводных субмарин и ракет "подводная лодка - воздух" эти границы становятся для Америки все более призрачными.

Обострившееся противостояние международных взаимоотношений с мусульманскими странами делает угрозу для жизни граждан Америки реальной. Иранские исламисты не оставляют попыток обзавестись ракетами «подводная лодка - воздух», и это угроза для всех прибрежных центров Америки. И в таком случае разрушения будут колоссальны. Противостоять нападению уже из-под воды может только такой же соперник.

Нынешний президент США Дональд Трамп в своих первых интервью заметил, что намерен и далее увеличивать подводный флот США. Но при одном условии - снижении его стоимости. Над этим стоит задуматься корпорациям, которые строят атомные американские подводные лодки. Прецедент уже есть. После того как Дональд Трамп сказал, что обратится в компанию Boeing за предложением более дешевых истребителей, компания Lockheed Martin снизила стоимость истребителя F -35.

Боевая мощь

Сегодня подводные лодки США преимущественно имеют атомные источники энергии. А это означает, что при проведении операций ограничения в боеспособности будут только в количестве пищи и воды на борту. Самый многочисленный класс субмарин «Лос-Анджелес». Это лодки третьего поколения с водоизмещением порядка 7 тонн, глубиной погружения до 300 метров и стоимостью порядка 1 миллиона долларов. Однако в настоящее время Америка заменяет их лодками четвертого поколения класса «Вирджиния», более оснащенными и стоящими 2,7 миллиона долларов. И цена эта оправдана их боевыми характеристиками.

Боевой состав

Сегодня лидирует и по количеству, и по оснащению морского вооружения. В военно-морские силы США входит 14 стратегических атомных подводных лодок и 58 многоцелевых подводных лодок.

Подводный флот американских военных оснащен двумя видами субмарин:

• Океанские баллистические лодки. Глубоководные субмарины, цель которых доставка вооружения к пункту назначение и выпуск баллистических ракет. Другими словами их называют стратегическими. Оборонное оружие не представлено сильной огневой мощью.
• «Лодки - охотники». Высокоскоростные лодки, цели и задачи которых разносторонни: доставка крылатых ракет и миротворческих сил в зоны конфликта, молниеносное нападение и уничтожение сил противника. Такие субмарины называют многофункциональными. их специфика - скорость, маневренность и скрытность.

Начало развития подводного мореплавания в Америке начинается с середины позапрошлого века. Объем статьи не предполагает такого массива информации. Сосредоточимся на атомном арсенале, который получил развитие после окончания Второй мировой войны. Краткий обзор подводного атомного арсенала Вооруженных сил Америки проведем, придерживаясь хронологического принципа.

Первые экспериментальные атомные

В на верфи в Гротоне в январе 1954 года была спущена на воду первая американская подводная лодка «Наутилус» (USS Nautilus) водоизмещением около 4 тысяч тонн и длиною в 100 метров. Она вышла в первое плавание через год. Именно «Наутилус» в 1958 году первый прошел под водой Северный полюс, что чуть не закончилось трагедией - поломкой перископа из-за сбоя систем навигации. Это была экспериментальная и единственная многоцелевая торпедная лодка с сонарной установкой в носовой части, а торпедами и в задней. Подводная лодка «Барракуда» (1949-1950) показала такое расположение наиболее удачным.

Атомные американские подводные лодки появлением обязаны военно-морскому инженеру, контр-адмиралу Хайману Джорджу Риковеру (1900-1986).

Следующим экспериментальным проектом стала USS Seawolf (SSN-575), выпущена тоже в единственном экземпляре в 1957 году. Она имела реактор с жидким металлом в качестве теплоносителя в первом контуре реактора.

Первые серийные атомные

Серия из четырех подводных лодок, построенных в 1956-1957 годах - «Скейт» (USS Skate). Они находились в составе вооруженных сил США и списаны были в конце 80-х годов прошлого столетия.

Серия из шести лодок - «Skipjack» (1959). До 1964 года это самая крупная серия. Лодки имели «альбакоровскую» форму корпуса и наивысшую скорость до серии «Лос-Анджелес».

В это же время (1959-1961) запускается специализированная серия атомных лодок в количестве пяти - «Джордж Вашингтон». Это лодки первого баллистического проекта. На каждой лодке находилось 16 ракетных шахт для ракет Polaris A-1. Точность стрельбы увеличивал гигроскопический успокоитель качки, в пять раз снижающий амплитуду на глубине до 50 метров.

Затем последовали проекты атомных подводных лодок по одному экспериментальному экземпляру серий Triton, Halibut, Tullibe. Американские конструкторы экспериментировали и совершенствовали системы навигации и энергетические системы.

Крупная серия многофункциональных лодок, пришедшая на смену Skipjack, состоит из 14 атомных субмарин Treaher.Последняя была списана в 1996 году.

Серия Benjamin Franklin - подводные лодки типа ракетоносцев «Лафайет». Сначала они были вооружены баллистическими ракетами. В 70-х годах перевооружены ракетами «Посейдон», а затем «Трайдент-1». Двенадцать лодок серии Benjamin Franklin в 1960 годах вошли в состав флота стратегических ракетоносцев, названного «41 на страже Свободы». Все корабли этого флота были названы именами деятелей американской истории.

Самая крупная серия - USS Sturgeon - многофункциональных атомных лодок включает 37 субмарин, созданных в период 1871 по 1987 годы. Отличительная особенность - пониженный уровень шума и датчики для подледного плавания.

Лодки, несущие службу в ВМФ США

С 1976 года по 1996 оснащение ВМФ производится многоцелевыми лодками типа Los Angeles. Всего выпущено 62 лодки данной серии, это самая многочисленная серия субмарин многоцелевого назначения. Вооружение торпедное и вертикальные пусковые установки ракет типа «Томагавк» с системами самонаведения. Девять лодок класса Los Angeles участвовали в Реакторы GE PWR S6G мощностью 26 МВт разработаны "Дженерал Электрик". Именно с этой серии начинается традиция называть лодки именами городов Америки. Сегодня в составе ВМФ США 40 лодок данного класса несут боевую службу.

Серия стратегических атомных подводных лодок, выпущенных с 1881 по 1997 год, состоит из 18 субмарин с баллистическими ракетами на борту - серия «Огайо». Подводная лодка этой серии вооружена 24 межконтинентальными баллистическими ракетами с индивидуальным наведением. Для защиты они вооружены 4 торпедными аппаратами. «Огайо» - подводная лодка, составляющая основу наступательных сил флота США, 60% времени он находятся в море.

Последний проект атомных подлодок многоцелевого назначения третьего поколения «Сивулф»(1998-1999). Это самый секретный проект ВМФ США. Его называли «усовершенствованный Лос-Анджелес» за особенную бесшумность. Он появлялся и исчезал не замеченный радарами. Причина - специальное звукоизолирующее покрытие, отказ от винта в пользу двигателя типа водомета и широкого внедрения датчиков шума. Тактическая скорость в 20 узлов делает его таким же шумным, как «Лос-Анджелес», стоящий на причале. Всего лодок этой серии три: «Сивулф», «Коннектикут» и «Джимми Картер». Последняя введена в эксплуатацию в 2005 году, и именно этой лодкой управляет терминатор во втором сезоне телесериала «Терминатор: Хроники Сары Коннор». Это лишний раз подтверждает фантастичность этих лодок как внешне, так и по содержанию. «Джимми Картер» называют еще «белым слоном» среди субмарин за его размеры (лодка длиннее собратьев на 30 метров). А по своим характеристикам эта субмарина может считаться уже подводным кораблем.

последнего поколения

Будущее в подводном кораблестроении началось с 2000 годов и связано с новым классом лодок класса USS Virginia. Первая лодка такого класса SSN-744 спущена на воду и введена в эксплуатацию в 2003 году.

Подводные лодки ВМС США данного типа называют складом оружия из-за оснащения мощным арсеналом, и «идеальным наблюдателем», из-за самых сложных и чувствительных сенсорных систем, когда-либо устанавливаемых на субмаринах.

Передвижение даже по относительному мелководью обеспечивает атомный двигатель с ядерным реактором, план которого засекречен. Известно, что реактор рассчитан на срок службы до 30 лет. Уровень шумности снижается за счет системы изолированных камер и современной конструкции энергетического блока с «глушащим» покрытием.

Общие тактико-технические характеристики лодок класса USS Virginia, которых на сегодня введено в эксплуатацию уже тринадцать:

• скорость до 34 узлов (64 км/ч);
• глубина погружения составляет до 448 метров;
• от 100 до 120 членов экипажа;
• надводное водоизмещение - 7,8 тонны;
• длина до 200 метров, а ширина около 10 метров;
• атомная силовая установка типа GE S9G.

Всего в серии предусмотрен выпуск 28 АПЛ "Вирджиния" с постепенной заменой арсенала ВМФ на лодки четвертого поколения.

Лодка Мишель Обамы

В августе прошлого года на военной верфи в Гротоне (штат Коннектикут) состоялся ввод в эксплуатацию 13 субмарины класса USS Virginia с бортовым номером SSN -786 и названием «Иллинойс» (Illinois). Названа она в честь родного штата тогдашней первой леди Мишель Обамы, которая принимала участие в ее спуске на воду в октябре 2015 года. Инициалы первой леди, по традиции, выбиты на одной из деталей субмарины.

Атомная подводная лодка «Иллинойс» длиной 115 метров и с 130 членами экипажа на борту оснащена необитаемым подводным аппаратом для обнаружения мин, шлюзом для водолазов и другим дополнительным оборудованием. Предназначение данной субмарины проведение прибрежных и глубоководных операций.

Вместо традиционного перископа на лодке действует телескопическая система с телекамерой, установлен лазерный датчик инфракрасного наблюдения.

Огневая мощь лодки: 2 установки револьверного типа по 6 ракет и12 вертикальных крылатых ракет класса «Томагавк», а также 4 торпедных аппарата и 26 торпед.

Общая стоимость субмарины - 2,7 миллиарда долларов.

Перспектива военного подводного потенциала

Высшие чины ВМФ США настаивают на постепенной замене дизельно-топливных подводных лодок на лодки, практически не имеющие ограничений в ведении боевых операций - с атомными двигательными установками. Четвертое поколение АПЛ "Вирджиния" предусматривает выпуск 28 субмарин данного класса. Постепенная замена арсенала военно-морских сил на лодки четвертого поколения повысит рейтинг и боеспособность американской армии.

Но конструкторские бюро продолжают работать и предлагать свои проекты армии.

Десантные американские подводные лодки

Скрытная высадка войск на территории противника - вот цель всех десантных операций. После Второй мировой войны такая технологическая возможность у Америки появилась. Бюро кораблестроения (Bureau of Ships) получило заказ на десантную субмарину. Проекты появились, но десантные войска не имели финансового обеспечения, а флот не заинтересовался идеей.

Из всерьез рассматриваемых проектов можно упомянуть проект фирмы Seaforth Group, появившийся в 1988 году. Спроектированная ими десантная субмарина S-60 предполагает спуск в воду на расстоянии 50 километров от берега, погружение на глубину 5 метров. Со скоростью в 5 узлов подводный катер достигает береговой линии и высаживает 60 десантников по выдвигающимся мостикам на расстоянии до 100 метров от берега. Пока проект никто не купил.

Надежность, проверенная временем

Самая старая подводная лодка в мире, которая до сегодняшнего дня находится на вооружении - это подводная лодка "Балао SS 791 Hai Shih" («Морской лев»), входящая в состав ВМС Тайваня. Американская субмарина времен Второй мировой войны, построенная на верфи Portsmouth Naval Shipyard, в 1945 году пополнила военный подводный флот США. На ее счету один боевой поход в августе 1945 в Тихом океане. После нескольких модернизаций, в 1973 году она была передана Тайваню и стала первой действующей лодкой Китая.

В январе 2017 года в прессе появилась информация о том, что в течение 18 месяцев планового ремонта на верфях судостроительной корпорации Taiwan International Shipbuilding Corporation «Морскому льву» проведут общий ремонт и замену навигационного оборудования. Эти работы продлят срок службы субмарины до 2026 года.

Ветеран субмарин американского производства, единственный в своем роде, планирует отметить восьмидесятилетний юбилей в боевом строю.

Исключительно трагические факты

Открытой и гласной статистике по потерям и аварийности в подводном флоте США нет. Впрочем, то же самое можно сказать и о России. Те факты, которые стали достоянием общественности, будут представлены в данной главе.

В 1963 году двухдневный тестовый поход закончился гибелью американской субмарины «Трешер». Официальная причина катастрофы - поступление воды под корпус лодки. Заглушенный реактор обездвижил субмарину, и она ушла на глубину, забрав жизнь 112 членов экипажа и 17 гражданских специалистов. Обломки субмарины находятся на глубине 2 560 метров. Это первая технологическая авария атомной подводной лодки.

В 1968 году в Атлантическом океане бесследно пропала многоцелевая атомная субмарина «Скорпион» (USS Scorpion). Официальная версия гибели - детонация боекомплекта. Однако и сегодня тайна гибели данного судна остается загадкой. В 2015 году ветераны ВМФ США в очередной раз обратились к правительству с требованием создать комиссию по расследованию данного инцидента, уточнения количества жертв и определения их статуса.

В 1969 году курьезно затонула подводная лодка USS Guitarro с бортовым номером 665. Произошло это у причальной стенки и на глубине в 10 метров. Несогласованность действий и халатность специалистов по калибровке инструментов привели к затоплению. Поднятие и восстановление лодки стоило американскому налогоплательщику порядка 20 миллиона долларов.

Лодка класса «Лос-Анджелес», которая принимала участие в съемках фильма «Охота за Красным Октябрем», 14 мая 1989 года в районе берегов Калифорнии зацепила трос, соединяющий буксир и баржу. Лодка осуществила погружение, затянув за собой буксир. Родственники одного члена экипажа буксира, погибшего в тот день, получили компенсацию от ВМФ в размере 1,4 миллиона долларов.

Запускаем атомный реактор

В этой главе

Нормальный или быстрый запуск.

Тот, кого стоит бояться: помощник капитана.

Называйте его «инженер».

Прощаясь с берегом.

Есть два вида запуска реактора: нормальный и быстрый. Во время быстрого запуска происходит перезапуск реактора после того, как он был приостановлен. Это похоже на запуск двигателя вашего автомобиля после заправки. Все температурные показатели находятся в пределах нормы, механизм «привык» к работе, поэтому в какой-то степени быстрый запуск довольно прост. Он требует определенных навыков и опыта от подводников, но его проще произвести, чем нормальный запуск.

Нормальный запуск - процедура, которая используется при запуске реактора после длительного перерыва в работе. Она производится в соответствии с Процедурой № 5 Руководства по эксплуатации атомного реактора и Операционной инструкции № 27. Процедура № 5 - это что-то вроде общего положения, в котором объясняется, почему те или иные вещи делаются именно таким образом. Она все равно имеет законную силу, по крайней мере, в подводном флоте, и её нарушение может привести в лучшем случае к «дисквалификации».

Операционная инструкция № 27 - очень детализированный список клапанов. Хотя он и расположен более чем на 30 страницах, операторы реактора знают его так хорошо, что могут процитировать отрывок любой длины. Один из старших офицеров-подводников знал эту Инструкцию настолько хорошо, что однажды они устроили что-то наподобие аттракциона: младший офицер открывал Инструкцию в любом месте, а старший цитировал любой абзац из нее. Он мог делать это часами, и, хотя пива хватало на небольшую вечеринку, он делал поразительно мало ошибок.

Нормальный запуск реактора «по книге»

Итак, как вам запустить атомный реактор? Во-первых, откройте глаза, когда вас спящего встряхнул старший вахтенный офицер. На часах 1:45. Вы заснули на столе в вахтенной комнате полчаса назад после того, как проработали над предстартовым списком весь день. Вы встаете, напяливаете свою гимнастерку и перешнуровываете морские ботинки. Затем вы насыпаете 2 ложки кофе в чашку, размешиваете и заглатываете его перед тем, как идти в хвостовую часть подлодки в машинное отделение.

Ваша смена закончится в 7:00, когда офицеров вызывают к помощнику капитана. Вахтенные в реакторном отсеке сменяются в 7:30, когда вы поднимаетесь в парус, занимаете позицию дежурного офицера и выводите подлодку из порта. К тому моменту, когда вы вернетесь на свое спальное место, подлодка уже погрузится под воду. Это будет после ужина.

Нормальный запуск реактора нужно делать только в предрассветные часы. Если все проходит хорошо, то к 6 часам утра, когда старший вахтенный инженер прибывает на судно, оно может отплывать.

ХО вовсе не означает «обнимаю и целую»

Помощник капитана - второй по старшинству на подлодке. Он выполняет всю тяжелую работу за капитана, позволяя ему уделить больше внимания тактическим замыслам. Все обязанности, которые, как вы думали, выполняются капитаном, на самом деле выполняются помощником капитана. Капитан находится в своей каюте в глубоком раздумье, в то время как помощник капитана «тушит пожар». Капитан прибывает на борт подлодки в 10:00, обедает с офицерами и отправляется играть в гольф с адмиралом.

А помощник капитана просыпается рано, просматривает целую кипу бумаг и отчитывает по 5 офицеров к тому времени, как начинается совещание офицеров в 7:00. На совещании офицеров все главы подразделений (главный инженер, навигатор, офицер вооружений и офицер службы снабжения) и младшие офицеры подразделений, которые докладывают главам подразделений, садятся за стол в вахтенной комнате и просматривают список приказов помощника капитана. Если вам пришлось выбирать человека на роль помощника капитана, вы постараетесь вспомнить самого неприятного человека, которого вы только знаете, но вы наделяете его при этом большим авторитетом.

На одной подлодке помощника капитана ненавидели и боялись. Офицеры о нем очень плохо отзывались. В последний день пребывания на подлодке помощника капитана, в иностранном порту посреди очень напряженной операции, когда он сходил на берег, где его ждал автомобиль, офицеры едва сдерживали слёзы.

Наблюдая за этим молодым курсантом, я спросил одного из офицеров, что происходит.

«Вы ненавидели помощника капитана?» - спросил я.

«Он был моим вторым отцом», - фыркнул лейтенант и оттолкнул меня со своего пути. Человек никогда не забывает свою первую любовь и своего первого помощника капитана.

Помощник капитана - моряк на все руки. Будучи старшим офицером реакторного отсека, он, наверное, когда-то был и инженером, перед тем как стать помощников капитана. Он заставляет инженера «бегать и прыгать», чтобы все бумаги касательно реактора были в порядке. У него есть свои подчинённые, и каждый младший офицер докладывает помощнику капитана обо всем, что тот хочет знать. Каждая записка по пути к капитану корректируется помощником капитана.

Адмирал - командующий эскадрой подлодок и начальник капитана. Это верно только в порту, потому что в море капитан докладывает лишь старшему адмиралу, например, Командующему подлодками Атлантического флота, или командиру боевого подразделения.

Помощник капитана управляет работой на подлодке, он самый занятой человек на борту, он зачастую работает до поздней ночи или поднимается очень рано утром. Если вам нужно совершить невозможное, то помощник капитана - как раз тот, кто вам нужен. Если вас выбрали на должность помощника капитана, то вам сначала лучше взять отпуск. В течение следующих трех лет вы вряд ли увидите что-нибудь кроме работы и сна, а последний вовсе вам не гарантирован. И убедитесь, что ваша жена относится к независимому типу людей, потому что она не будет вас видеть подолгу.

Экскурсия перед вахтой

Вернёмся к реактору: вы находите старшего вахтенного офицера и просите его объявить по переговорному устройству 1МС и послать кого-нибудь, чтобы тот пробежал по спальным секциям вахтенных и собрал всех в задней части подлодки на запуск реактора.

Как только вы пошли в инженерные помещения, вы начали свою экскурсию перед вахтой. Вы практически живете в хвостовой части подлодки, поэтому любое из ряда выходящее событие вам сразу видно. Вы убеждаетесь в том, что вахтенные внимательно следят за работой систем. Они заняли спои позиции, все с заспанными глазами, и морщинах и небритые. На мгновение вас охватывает чувство восхищения моряками-атомщиками этой подлодки. Какие это люди, они встали посреди ночи, чтобы запустить реактор, и не было слышно ни одной жалобы. Все они уверенные в себе профессионалы.

Когда вы проходите мимо щелей и углов силовой установки на своем пути на нижний уровень машинного отделения, вы вспоминаете строку Хемингуэя, которую любил коверкать один из младших офицеров: «Спустился вниз посмотреть, как обстоят дела. Дела были плохи». Вы улыбаетесь про себя, поднимаясь по лестнице на верхний уровень машинного отделения, и оказываетесь в компании вахтенного контролёра машинного отделения и вахтенных верхнего уровня машинного отделения.

Вахтенный контролёр машинного отделения - начальник, который является высокопрофессиональным моряком-атомщиком. Он может управляться с вахтой и без вас, но ему, скорее всего, не захочется этого делать. Вы стоите между бортовыми турбинными генераторами и обсуждаете запуск реактора и его состояние. Он отвечает, что все номинально и готово к запуску. Вы говорите, что встретитесь с ним через 5 минут в комнате управления реактором.

Вы подходите к двери в комнату управления реактором. Это священное место, но оно непохоже на обиталище высших священников во дворце. Здесь люди не повышают голоса. Никто не входит сюда без разрешения офицера-атомщика этой комнаты, если только он не главный инженер, помощник капитана, капитан или старший вахтенный офицер.

Имя ему «инж.»

Инж. - универсальное сокращенное наименование главного инженера, или инженера, в ВМФ. Офицеров на посту инженера за все три года плавания называют не иначе как «инж.».

Иногда кажется, что люди даже забывают настоящее имя инженера. Если позвоните ему домой и ответит его жена, то вы все равно попросите к телефону «инжа». Она поймёт. Никого не удивит, что даже его дети называют его так. На борту некоторых подлодок, если инженер чересчур надоедлив, его могут называть «динж» (долбаный инженер).

Инженер - высокое звание среди моряков-атомщиков. Он всемогущ, он бог на борту подлодки. Вот почему, когда его отчитывает помощник капитана на собрании офицеров, это выглядит, как будто Бог-отец ругает Иисуса. И если помощник капитана - это небесное создание, которое дергает за ниточки, управляя божеством, то капитан обладает неимоверной властью.

Вахтенный инженер

Он является своего рода представителем инженера и осуществляет управление реактором. Когда работа реактора и парового генератора приостановлена, то инженер реакторного отсека становится дежурным инженером. Когда происходит запуск реактора или реактор достиг критической массы, то назначают вахтенного инженера, и он обычно несет вахту в хвостовой части подлодки. Вахтенный инженер никогда не покинет машинного отделения.

Вахтенный инженер несёт ответственность за безопасность реактора и за общую безопасность в хвостовой части подлодки. Из всего, что он делает, обязанности вахтенного инженера во время затопления являются одними из самых важных, потому что умелое обращение с аварийными выключателями может спасти подлодку от того, чтобы повторить судьбу «Трэшера».

Кто-то обязательно должен заменить вахтенного инженера на его посту, когда он отлучается в туалет. Хотя в хвостовом отсеке и есть туалеты, они не оборудованы надлежащим образом.

Входим в комнату управления реактором

Перед дверью в комнату управления реактором висит цепь на уровне пояса. Вы снимаете цепь, но не входите внутрь, пока не скажете: «Вхожу в комнату управления реактором».

Ваш любимый оператор реактора отзовётся: «Понял вас, входите». Он держит руку в воздухе и смотрит на панель управления реактором. Вы «даете ему пять», встаёте перед панелью управления реактором и смотрите на показания приборов. Не говоря ни слова, он протягивает вам через плечо большой блокнот, Вы просматриваете записи показаний температуры, давления и уровня мощности. После нескольких лет вы можете читать эти записи с такой же легкостью, как выражение лица вашей подружки. Состояние реактора оценивается как номинальное.

Номинальный уровень

Когда говорят, что что-то находится в номинальном состоянии, это значит, что:

для этих показателей существует определенный безопасный диапазон,

данный показатель находится внутри данного диапазона.

Номинальный и нормальный - не одно и то же, на подлодки нет ничего нормального. В конце концов, какой нормальный человек запрет себя в железной трубе со 120 другими потеющими моряками, будет погружаться на глубину нескольких сот метров на месяцы и добровольно находиться в опасной близости от ядерного оружия?

Наступило время рассмотреть приборы панели управления паровой установкой, располагающиеся слева. Вы бросаете взгляд на приборы и киваете офицеру, обеспечивающему движение судна. Справа от панели расположена панель управления электроустановкой. Оператор электроустановки выглядит сонным, поэтому вы толкаете его и просите кого-нибудь принести кофе. Он вам очень благодарен. Вы снова смотрите на приборы и проверяете записи оператора электроустановки. Установка внутри и снаружи комнаты управления реактором находится в номинальном состоянии. Вы подходите к креслу вахтенного инженера, которое представляет собой стул на длинных ножках (такие вы можете увидеть у стойки бара), расположенный около стола/книжной полки. Над столом висит огромный схематический чертёж расположения трубопроводов реактора. С помощью чёрного карандаша обозначены клапаны, которые закрыты или открыты в процессе выполнения той или иной инструкции. Красным обозначены клапаны с надписью «опасность», обычно они закрыты. Вы просматриваете опасные клапаны в журнале записей вахтенного инженера. А сейчас мы рассмотрим предполагаемую критическую позицию.

Ещё несколько слов о номинальном состоянии: например, вы можете спросить: «Как дела у твоей подруги?» Вам могут ответить: «Её состояние номинально». Это значит, что её состояние находится в предполагаемых границах, но также это подразумевает, что она не обязательно в лучшей части этого диапазона. Теоретически, ваша подружка может быть и ангелом, и бесом, поэтому все, что укладывается а этот диапазон, считается номинальным. Если значение приходится на лучшую часть спектра, то ответ мог быть и другим.

Расчётное критическое состояние

Расчётное критическое состояние - вычисление объема негативной реактивности в активной зоне реактора из-за наличия ксенона, образовавшегося за время последней приостановки реактора. Вы обращаетесь к графикам, которые показывают ресурс реактора (использованное количество часов работы на полную мощность), количество часов работы с момента последней приостановки, а также «биографию» реактора до приостановки. Всё это сказывается на объеме ксенона, содержащегося в активной зоне реактора. Вы также принимаете во внимание температуру реактора. График даст вам информацию о том, насколько нужно вынуть контрольные тяги из активной зоны реактора, чтобы создать критическую массу внутри него. Если реактор не достиг критической массы, то Инструкция по выполнению операций № 27 требует от вас проверки вычислений расчетного критического состояния или исправности ядерного оборудования. Если ядерное оборудование неисправно, а вы продолжаете вынимать контрольные тяги из активной зоны реактора, то вы можете сделать так, что реактор в мгновение достигнет критической массы (см. Главу 6, в которой описаны другие виды аварий реактора).

Группа контрольных тяг - несколько тяг, которые соединены с инвертором. Например, внешнее кольцо контрольных тяг - группа 3. Среднее кольцо - группа 2, а 6 центральных контрольных тяг составляют 1-ю группу.

На определенном этапе жизни активной зоны реактора вы начинаете поднимать вверх группу 3. Вы оставляете группу 2 на дне реактора, а 1-ю вы вытягиваете до достижения критической массы. Фраза «я контролирую реактор с помощью группы 1» означает, что вы контролируете температуру активной зоны реактора с помощью группы 1. В дальнейшем группы 2 и 3 меняются местами - группа 2 наверху, а 3-я группа на дне активной зоны реактора. Таким образом топливо в реакторе сжигается равномерно.

Инвертор - электронное устройство, которое, подобно большому реостату, использует резисторы, чтобы снизить напряжение постоянного тока. В результате он создает ступенчатую волновую функцию напряжения, чтобы создать переменный ток. Он преобразует постоянный ток в переменный. В инверторе контроля реактора используется трехступенчатый переменный ток, инвертор «замораживает» волну в определённый момент.

Звоним инженеру домой

Вы проверяете расчётное критическое состояние и отмечаете его в журнале. Если бы инженер находился на борту, он бы тоже её отметил. Иногда инженер просит присылать ему домой по факсу распечатку расчетного критического состояния, но так как вы опытный офицер-инженер, он просто просит позвонить ему и рассказать, как обстоят дела. Вы смотрите на часы: часы подводника показывают 2:15. Вы поднимаете трубку телефона и набираете домашний номер инженера. Вы докладываете обстановку, и заспанный инженер говорит, что он рекомендует запускать реактор.

Рядом с вами звонит телефон. «Вахтенный инженер», - произносите вы.

«Дежурный офицер», - доносится из трубки. Это ваш сосед по комнате и по рабочей комнате Кит, который в стельку напивается в портах, когда команда сходит на берег, но всегда такой же собранный, как адмирал. Когда-нибудь он дослужится до высокого звания. «Время звонить капитану. Ты получил разрешение?»

«Есть, запросить разрешение на запуск реактора», - отвечает он, соблюдая все формальности.

Кит может быть вашим соседом по комнате на борту и на суше, и вы знаете, что он думает, прежде чем сделает что-либо, но вы должны соблюсти все формальности.

Просматривая инструкции

Пока вы ждёте, вы просматриваете инструкции. Это книга толщиной 12 сантиметров. Бумага - произведение инженерного искусства, она похожа на материал, из которою делаются конверты для доставки документов на большие расстояния. Вы открываете Инструкцию № 27 и просматриваете несколько абзацев. Слова знакомы вам так же, как слова Библии знакомы священнику.

Телефон звонит снова. «Вахтенный инженер».

«Это дежурный офицер. Запускайте реактор».

«Есть, запустить реактор», - отвечаете вы и кладёте трубку.

Вы берёте микрофон системы внутренней коммуникации 2МС с подставки, нажимаете кнопку и слушаете, как ваш голос, подобно гласу Бога, разносится по машинному отделению. Вы прибавляете громкость, чтобы вас было слышно сквозь шум турбин. Ваш голос звучит громче, потому что подлодка похожа на могилу, все отверстия закрыты. «Вахтенный контролёр машинного отделения, зайдите в комнату управления реактором».

Вы встаете и снимаете с шеи цепочку с ключом безопасности реактора. С его помощью вы открываете ящик под книжной полкой. Внутри него находятся три предохранителя, каждый размером с фонарик. Вы закрываете ящик и вешаете ключ обратно себе на шею. Вахтенный контролёр машинного отделения стоит перед дверью в комнату управления реактором вместе с офицером, отвечающим за движение судна.

«Разрешите войти в комнату управления реактором».

«Разрешаю». Вы передаете предохранители вахтенному контролёру машинного отделения и обращаетесь к нему формально.

«Вахтенный контролёр машинного отделения, вставьте предохранители в разъемы А, Б и В инвертора и отключите прерыватели, приостанавливающие работу реактора».

«Есть, поместить предохранители в разъемы А, Б и В инвертора и отключить прерыватели, приостанавливающие работу реактора». Он исчезает в передней части комнаты на несколько минут. Вы делаете запись в журнале вахтенного инженера и поднимаете глаза от бумаги, как только вахтенный контролёр машинного отделения возвращается. «Разрешите войти в комнату управления реактором».

«Разрешаю».

«Сэр, предохранители вставлены в разъёмы А, Б и В. Прерыватели А, Б и В, приостанавливающие работу реактора, выключены».

«Понял вас, спасибо, и удачного вам запуска».

Он хлопает оператора реактора по голове. «Следите за этим парнем, сэр. Никаких неполадок не должно быть за мою вахту».

Оператор реактора изрыгнул ругательство, не отрывая глаз от панели управления реактором. Вы занимаете позицию позади оператора реактора, откуда можете видеть всю панель. Вы делаете ещё одну запись в журнале вахтенного инженера: начинаем нормальный запуск реактора .

«Оператор реактора, начать нормальный запуск реактора».

«Есть, начать нормальный запуск реактора».

Вы берёте микрофон системы внутренней коммуникации 2МС и объявляете: «Начать нормальный запуск реактора».

Запускаем насосы

Оператор реактора встаёт и берёт в руку рычаг запуска основных охлаждающих насосов. «Запуск основного насоса № 4 на малой скорости». Он поднимает вверх Т-образный рычаг, и насос запускается. Загорается сигнальная лампочка, и индикатор давления подскакивает. «Запуск основного насоса № 3 на малой скорости». Он запускает следующий насос. Теперь 2 насоса работают на малой скорости в каждой из охлаждающих петель, раньше в каждой петле работало по одному насосу. «Работают два насоса на малой скорости».

«Понял вас».

«Контрольные тяги группы 3 зафиксированы», - объявляет оператор реактора. Он перемещает рычаг с надписью «инвертер» в позицию В. Затем он перемещает ручку переключателя управления тягами в центре нижней наклонной секции из положения «12 часов» в положение «9 часов». Одновременно он вытягивает ручку из панели примерно на 5 сантиметров. «Подключаю напряжение фиксатора к инвертору В».

Вы смотрите на дисплей напряжения фиксатора. Оно удваивается, когда ток с фиксатора из инвертора В течёт по направлению к держателю контрольных тяг группы 3. Перед этим держатели находились и открытом положении, но как только на них подали напряжение, когда ручка выключателя была выдвинута из панели, электромагниты каждого держателя зарядились и держатель надавил на резьбовую часть контрольной тяги. Чтобы убедиться в том, что держатели зафиксировались на резьбе, оператор вводит тяги внутрь реактора. Тяги в это время уже находятся на дне, но он вращает держатели до тех пор, пока они «поймают» резьбу.

«Тяги группы 3 зафиксированы».

«Понял вас».

«Поднимаю тяги в верхнюю часть активной зоны реактора», - объявляет он. Он встаёт и поворачивает ручку вправо.

Вы не сможете создать критическую массу в реакторе с помощью тяг группы 3. если только не произойдёт какой-нибудь серьёзной аварии, но вы всё равно смотрите на панель управления реактором, как ястреб.

«Лампочка, сигнализирующая, что тяги группы 3 оторвались от дна реактора, погасла», - сообщает оператор реактора.

Лампочка внешнего кольца нижних контрольных тяг гаснет, как только тяги перестают касаться дна реактора.

Показатели цифрового датчика повышаются, когда тяга поднимается вверх, когда группа тяг находится на высоте 60, 75, 87 сантиметров, пока, наконец, тяги не достигают вершины реактора. Одновременно вы наблюдаете за показателями уровня нейтронов и уровнем запуска реактора. Ничего особенного не происходит ни с одной из этих шкал. Если реактор был приостановлен в течение долгого времени, то уровень нейтронов будет настолько низок, что вам придется проводить запуск реактора по принципу «вытянуть и ждать». Вместо того, чтобы вытянуть тяги из активной зоны реактора, оператор вытягивает тяги на 3 секунды, а потом смотрит на показатели приборов остальные 57 секунд. Вы повторяете эту процедуру в течение следующих 5 часов, пока уровень реактора не возвратится в обычный диапазон.

Оператор реактора отпускает рычаг управления, только когда группа тяг достигает вершины активной зоны реактора. «Фиксирую группу 2», - говорит оператор реактора. Он переключает инвертор в положение Б и переводит переключатель в позицию «9 часов», вынимая его из панели. «Подаю напряжение на группу 2. Группа 2 зафиксирована».

«Понял вас». Группа 2 останется на дне активной зоны реактора, и она зафиксирована, чтобы в случае встряски они не подпрыгнули и не спровоцировали скачок мощности.

«Фиксирую группу 1». Он переводит переключатель инвертора в положение А и повторяет процедуру фиксации. «Вывожу группу 1 для достижения критической массы».

Вы в напряжении вглядываетесь в шкалу уровня нейтронов и шкалу уровня запуска.

«Лампа, показывающая, что группа 1 оторвалась от дна реактора, погасла».

Требуется немалое усилие, чтобы вынуть контрольные тяги из активной зоны реактора, но чтобы ввести внутрь, не нужно много силы. Это сделано умышленно: адмирал Риковер хотел, чтобы оператор реактора знал, когда он увеличивает мощность реактора. Во время долгого запуска руки оператора трясутся, когда он вынимает контрольные тяги из активной зоны. Рычаг управления контрольными тягами всегда возвращается в нейтральное положение, когда оператор убирает с него руку.

Первое покачивание стрелки уровня запуска реактора

Как только группа 1 выйдет за пределы активной зоны реактора, стрелка датчика уровня запуска реактора сдвинется с нулевой отметки и установится на уровне 0,2 декады в минуту. Оператор продолжает вытягивать тягу, пока стрелка не остановится на отметке 1 декада в минуту, и потом отпускает рычаг. Уровень запуска опускается до 0. Он вытягивает тягу снова, и уровень повышается до 1 декады в минуту. Стрелка на приборе, показывающем уровень нейтронов, постепенно поднимается, каждые несколько минут показывая изменения уровня на порядок (сначала 10–9, 10–8, 10–7 и так далее). Наконец, когда уровень запуска реактора достиг значения 10–1 в минуту, оператор переводит переключатель контрольных тяг в нейтральное положение. Уровень запуска реактора стабилизируется в районе 0,3 декады в минуту.

«Реактор достиг критической массы», - объявляет он, делая пометку в своем журнале. Расчетное значение критического состояния показало, что критическая масса будет достигнута на расстоянии 60 сантиметров. На самом деле это произошло на высоте 56,88 сантиметра. Совсем неплохо.

Вы берёте микрофон системы коммуникации 1МС, который расположен рядом с микрофоном 2МС. Теперь ваше объявление слышно во всех помещениях на борту подлодки.

«Реактор, - здесь вы делаете театральную паузу, - достиг критической массы!» Вы делаете ещё одну запись, и запуск продолжается.

«Вывожу группу 1 для перехода в рабочий режим», - говорит оператор реактора. Он опять хватает рычаг управления контрольными тягами и доводит уровень запуска до 1 декады в минуту. Уровень содержания нейтронов в активной зоне реактора медленно достигает рабочего уровня. Стрелка промежуточного режима тоже начинает подниматься, два режима совпадают на второй декаде. «Селекторный канальный переключатель уровня источника в стартовом режиме, приостановка отключена», - говорит он, вращая большой переключатель на панели.

«Понял вас», - подтверждаете вы. На этом этапе атомное оборудование снабжается энергией от селекторного канального переключателя уровня источника. Если бы на чувствительный детектор нейтронов питание подавалось значительно дольше, то он бы отказал из-за бомбардировки нейтронами. На этом этапе уже не может поступить сигнал на автоматическую приостановку реактора от датчика уровня начального запуска. Теперь защита осуществляется датчиком уровня промежуточного запуска. Если уровень превысит 9 декад в минуту, то реактор автоматически приостановится.

Теперь радиоактивности в реакторе достаточно, так что оператор мог вынуть контрольные тяги и установить уровень на отметке 1,5 декады в минуту. Когда он отпускает рычаг, то уровень падает до 1 декады в минуту. Теперь реактор начнет «просыпаться» сам, а вы просто наблюдаете за тем, как его уровень постепенно перейдет из стартового в промежуточный. В конце промежуточного режима находится рабочий режим. В рабочем режиме реактор способен повышать температуру охлаждающей жидкости.

Ближе к концу промежуточного режима уровень разогрева падает до 0. Оператор реактора вытягивает контрольные тяги и смотрит за показаниями приборов.

«Реактор вошёл в рабочий режим», - говорит он. Вы повторяете эти слова по системе коммуникации 2МС. «Нагрев основной охлаждающей жидкости до температуры зелёной зоны», - объявляет он.

Теперь, когда реактор вошел в рабочий режим, поднятие контрольных тяг повышает мощность реактора, вследствие чего происходит нагревание охлаждающей жидкости. Средняя температура охлаждающей жидкости или Т ср сейчас составляет 182 °C.

«Стабилизирую уровень разогрева реактора», - говорит он и кладет график поверх журнала записей.

Пока температура основной охлаждающей жидкости не установится в зеленой зоне, температура реактора при запуске может увеличиваться быстрее. Так как стартовая температура достаточно высока - 182 °C, мы можем разогреть реактор быстро. Если бы изначальная температура реактора была ниже, то его разогрев был бы ограничен несколькими сотыми градуса в минуту, а запуск занял бы гораздо больше времени.

Т ср - средняя температура основной охлаждающей жидкости, которая входит в реактор и покидает его. Если Т вх = 238 °C и Т вых = 260 °C, то Т ср = 249 °C. Т ср всегда должна находиться в зелёной зоне между 246 °C и 251,5 °C. Все исследования безопасности реактора велись из расчёта того, что Т ср находится в зелёной зоне. Если температура реактора будет при работе выходить из этого диапазона, то никто не даст вам никаких гарантий, что не произойдет аварии. Когда Т ср выходит из допустимого интервала, то оператор реактора вытягивает и снова вводит контрольные тяги для понижения или повышения Т ср. (В рабочем режиме мощность реактора зависит от притока пара. Оператор дросселей регулирует мощность реактора с помощью степени открытия дросселей, а контрольные тяги в данном случае лишь добавляют мощности в активную зону реактора, чтобы изменить Т ср.)

Разогреваем активную зону реактора

В течение следующих 30 минут, оператор разогревает активную зону реактора. Стрелка Т ср постепенно поднимается. Датчик уровня мощности реактора показывает между 0 и 5 % по мере того, как реактор разогревается.

«Т ср находится в зелёной зоне, сэр», - докладывает он.

«Понял вас. - Вы берёте переговорное устройство 2МС. - Вахтенный контролёр машинного отделения, зайдите в комнату управления реактором».

Вахтенный контролёр машинного отделения спрашивает разрешения зайти в комнату управления реактором. Вы знаком разрешаете ему войти, и вместе с ним смотрите на панель управления реактором. Затем отдаете ему приказ на запуск паровой установки: «Вахтенный контролёр машинного отделения, запустить основные паровые установки 1 и 2. Впустить пар в машинное отделение, разогреть основные паровые колодки, создать вакуум в основных конденсаторах по правому и левому борту, запустить турбины по правому и левому борту и прогреть основные двигатели по правому и левому борту».

Единственный раз вахтенный контролёр машинного отделения не повторяет приказ. Это исключение стало традицией.

Он исчезает, чтобы направиться в переднюю часть подлодки. Пока вы ждете, вы знаете, что он и вахтенные верхнего уровня машинного отделения открывают клапаны, через которые пар из паровых котлов сможет пройти и достигнуть больших перегородок перекрывающих клапаны MS-1 и MS-2. Это понизит перепад давления в клапанах, и их будет легче открыть. Когда разница в давлении становится менее 3,3 атм, вахтенный контролёр машинного отделения и вахтенные верхнего уровня машинного отделения начнут открывать клапана MS-1 и MS-2. Открытие каждого клапана займёт добрых 5 минут.

«Датчик показывает открытие клапана MS-2», - говорит оператор реактора. Лампочка на его панели сменила форму с продолговатой на круглую. Через несколько минут он объявляет об открытии клапана MS-1.

Поднимается шум. Паровая колодка начинает нагреваться, и вода в ней, образовавшаяся в результате конденсации, выдувается наружу давлением пара. Шум, который вы слышите, это вахтенный контролёр машинного отделения, и вахтенные верхнего уровня машинного отделения продувают паровые сифоны, устройства, которые не допускают конденсат - капли воды - в паровые колодки. После 10 минут продувания колодок вахтенный контролёр машинного отделения и вахтенные нижнего уровня машинного отделения создают вакуум в конденсаторах.

Они запускают основные насосы системы подачи морской воды по правому и левому борту, а потом используют давление пара вспомогательной паровой системы, чтобы выкачать воздух из конденсаторов. Конденсация пара вызывает вакуум: пар занимает гораздо больший объем, чем жидкость, поэтому в конденсаторах и возникает ваккум. Но в начале цикла в трубах содержится очень много воздуха, а воздух не конденсируется. С помощью специальных устройств с вентиляционными трубами, выдувателей воздуха, пар пропускается через эти трубы для создания низкого давления. Вследствие этого воздух высасывается из конденсаторов и поступает в машинное отделение. Как раз эти выдуватели воздуха и сделают машинное отделение радиоактивным, как если бы вы использовали реактор, в котором вода находится в кипящем состоянии, или если бы у вас произошла утечка охлаждающей жидкости из первичной во вторичную петлю охлаждения.

Скоро вахтенный контролёр машинного отделения возвращается на верхний уровень машинного отделения и начинает раскручивать турбинный генератор по левому борту. Вы услышите, когда турбина начинает вращаться. Сначала она громыхает. Затем рычит, стонет и кричит, как реактивный самолет, Звук поднимается до оглушительного визга и, наконец, превращается в вой, пока частота не поднимается до пронзительного свиста.

Вахтенный контролёр машинного отделения появляется в дверном проёме и говорит: «Турбинный генератор по левому борту запущен и готов принять нагрузку».

Переключаем электроустановку

Время переключить электроустановку. «Электрооператор, - говорите вы, - переключить электроустановку на половинную мощность от турбинного генератора». Оператор подтверждает получение приказа и затем подключает свой синхроскоп к прерывателю турбинного генератора. Он будет манипулировать напряжением и частотой в прерывателе вспомогательного турбинного генератора на его внешней шине питания. Две шины питания должны быть синхронизированы. Это значит, что переменный ток, напряжение которого то падает, то возрастает, должен иметь одинаковое значение с обеих сторон прерывателя. Измеритель сравнивает частоту переменного тока с обеих сторон прерывателя, а стрелка медленно поворачивается в сторону указателя «быстро». Если частота вспомогательного турбинного генератора будет выше, то генератор замедлится, когда примет на себя нагрузку. Когда стрелка становится в положение «12 часов», оператор электроустановки поворачивает ручку управления прерывателем, и прерыватель вспомогательного турбинного генератора закрывается. Он делает так, чтобы перераспределить нагрузку основного генератора на вспомогательный.

«Электроустановка работает на 50 % мощности и соединена с вспомогательным турбинным генератором».

Вы делаете такое же объявление по системе 2МС. Вахтенный контролёр машинного отделения исчез на нижнем уровне машинного отделения, чтобы запустить основной подающий насос. Уровень мощности парового генератора понижается с тех пор, как он открыл клапаны MS-1 и MS-2. Вы слышите, как запускают насос, и индикаторы уровня воды в паровом генераторе на панели управления паровым генератором опять вернулись в нормальное положение.

Вскоре вахтенный контролёр машинного отделения запускает турбину по правому борту и докладывает, что она готова принять нагрузку. После проделывания той же операции на панели управления электроустановкой оператор докладывает, что установка готова к работе на полную мощность.

Вы командуете оператору электроустановки открыть прерыватель берегового электропитания.

«Оператор электроустановки, - командуете вы, - отсоединить кабели берегового питания». Они электрик забираются в люк доступа к кабелям и отсоединяют их. Когда они закончили, вы связываетесь с дежурным офицером и докладываете, что береговое питание отключено. Затем вы спрашиваете разрешения на то, чтобы раскрутить вал для разогрева основных двигателей. Он разрешает.

Кабели слишком тяжёлые, чтобы поднимать их вручную. Для того, чтобы выгрузить их с борта подлодки, приходится использовать кран.

Открываем дроссели

Вахтенный контролёр машинного отделения запускает турбины основных двигателей и передает управление ими офицеру, отвечающему за движение судна. В течение следующих 8 часов он будет открывать дроссели каждые несколько минут, чтобы поддерживать основные двигатели прогретыми. Так как в этом процессе задействовано сцепление, вал проворачивает винт на полоборота, но это допустимо, потому что большой нагрузки на швартовочные канаты при этом не возникает.

Вы закончили. Теперь реактор работает примерно на 18 % своей мощности, а Т ср находится в зеленой зоне около 249 °C. Теперь вам остается только ждать, пока вас сменят, и вы сможете отправиться на собрание офицеров, а потом на мостик, чтобы вести подлодку в море. Вы зеваете и принимаете чашку кофе от вахтенных верхнего уровня машинного отделения.

Минимум того, что вам нужно знать:

Помощник капитана - самый занятой человек на борту подлодки.

Главный инженер несёт ответственность за работу ядерного реактора.

Номинальный и нормальный - не одно и то же, на подлодке нет ничего нормального.

Вахтенный инженер полностью несёт ответственность за безопасность реактора и за общую безопасность в хвостовой части подлодки.

Отсоединение кабелей берегового питания - последний шаг перед тем, как подлодка становится полностью независимой от берега.