ВМФ/ВМС

Цитата: Максимыч от 28.05.2020 10:57:45Судя по картинке, на трофейном Скипджеке в кругосветку ходили?

ЦитатаПервый советский атомоход должен был иметь двухкорпусную архитектуру с необычайно большим (более 13) удлинением и поперечным сечением, близким к круговому. Двухвальная силовая установка должна была обеспечить достижение максимальной подводной скорости не менее 25 уз. В формировании архитектуры корабля принимали участие гидродинамики ЦАГИ (К.К.Федаевский), а также ЦНИИ-45 (В.И.Першин). Лодка (впервые в нашей стране) получила «китообразную» форму носовой оконечности, оптимизированную для подводного плавания, но значительно снижающую характеристики корабля в надводном положении. Выбор формы носовой оконечности вызвал серьезную дискуссию среди создателей ПЛА (часть конструкторов настаивала на сохранении традиционной штевневой формы). Однако победила точка зрения В.Н.Перегудова, считавшего, что атомоход должен быть приспособлен, в первую очередь, для подводного плавания. В дальнейшем овальная форма носа была реализована на американских ПЛА типа «Skipjack» (1959 г.), а также на всех последующих атомоходах, спроектированных и построенных в США. Однако в СССР она окончательно утвердилась лишь на атомных подводных лодках 2-го поколения.

Цитата: sturmvogel_ru от 29.05.2020 16:07:20В тырнетах с ссылкой на МО пишут, что:

На Северном флоте проверили готовность экипажа тяжёлого атомного ракетного крейсера «Пётр Великий» к выходу в море, который планируется на следующей неделе.
Все военнослужащие корабля сдали зачёты по своим специальностям, с ними были проведены тренировки на боевых постах по различным вводным.
Также прошли учения по борьбе за живучесть корабля, по приготовлению корабля к бою и походу, а также к плаванию в узкостях.

Явно в эскортом пойдёт. Вопрос куда:
Атлантика или СРЗМ?

Цитата: Внимательный от 06.06.2020 12:55:03\n\n
Перспектива использовать жидкий металл в качестве теплоносителя для транспортного реактора основана на желании увеличить параметры рабочего тела, т. е. водяного пара, и организовать его перегрев. Жидкий металл можно нагреть в активной зоне до высокой температуры при низком давлении. (Воду в принципе невозможно нагреть выше 370 С без испарения, а в условиях реальной энергетической установки- гораздо ниже.) Стенки оборудования первого контура можно сделать тонкими, а сам реактор с ЖМТ – компактным, что облегчит и упростит конструкцию.

Скрытый текст

Очевидной главной трудностью становится низкая удельная теплоемкость металлов по сравнению с водой. Чем она больше, тем менее затратно транспортировать тепло от ядерных процессов к пару в турбине. Она несколько меняется в зависимости от температуры, но для сравнения это неважно: возьмем ПРИМЕРНЫЕ значения в интересующем диапазоне (всё в КДж/кг К). У воды 4,2; у чемпиона среди металлов – натрия 1,3; у его «двойника» - калия 0,78; а, например, традиционно ассоциирующейся со словами «жидкий металл» ртути 0,14. Т.е. ртуть совсем не годится в качестве теплоносителя.
С технологической точки зрения очевидно, что металл должен быть легкоплавким, а лучше оставаться жидким при комнатной температуре. И здесь побеждает натрий в эвтектическом сплаве с калием – 22,8 % Na и 77,2% K. Такой сплав жидкий и при -12 С, но его теплоемкость сразу падает до 0,94. Чтобы ее поднять, долю натрия надо увеличивать, и даже при 60 %Na на 40% К теплоноситель при 20 градусах С не застывает. Температура плавления чистого натрия 97,81 С, что многовато, при остановленном реакторе он затвердеет. Для технического обслуживания придется предусматривать подогрев, а это затратно и сложно.
Менее очевидна проблема в том, что натрий и калий химически агрессивны, легко горят и вступают взаимодействие со конструкционной сталью, к тому же поведение этих металлов при воздействии радиации было малоизученным. Но сплав этих двух металлов настолько попадает в десятку для означенных целей, что мимо инженерная мысль пройти не могла. Такой теплоноситель сегодня используется, например, в реакторах космических аппаратов, где ему трудно найти альтернативу.
Не загружая более читателя цифрами, кратко расскажу о работах в США с конца сороковых годов над созданием реактора с ЖМТ для атомной субмарины. За дело взялись инженеры «Дженерал электрик» в 1946 году, а проработки компоновки корабля проводила научно-исследовательская лаборатория ВМС США. Когда прогресс вступает на неизведанную территорию, для креативных технических деятелей наступает блаженное время поиска самых диких и неординарных решений. В денном случае всерьез прорисовывался вариант, где реактор вообще находится вне обитаемого прочного корпуса. Можно биозащиту не делать, и весогабаритные характеристики хорошие!
Все же традиционный вариант победил, но пока дошло до наземного прототипа установки, прошло 9 лет!!! напряженных исследований. В 1955 году начал строиться береговой стенд «Марк-А» для получившего индекс S2G реактора 50 МВт мощности, который потом будет установлен на субмарину «Сивулф». Теплоносителем был Na, замедлителем – шестигранные графитовые блоки, тепловыделяющие элементы- металлические стержни из сплава высокообогащенного 90% урана и циркония, регулирующие стержни – из гафния. Температура на входе в активную зону 315 С при 480 С на выходе при давлении всего в 5 Атм. Хоть КПД поднялся до недостижимых для водо-водяных реакторов 22%, такой перепад температур создавал большие термические напряжения, долгое время не получалось добиться приемлемого ресурса.
Конструкция парогенераторов получилась и вовсе причудливой. Чтобы исключить попадание воды или пара в реактор ввели второй промежуточный контур с теплоносителем Na-К. Причем у первого и второго контура для циркуляции были электромагнитные индукционные насосы. Теплообменники для компактности имели форму из двух соединенных последовательно корпусов
в виде буквы U. Все три контура текли в каждом корпусе, второй создавал прослойкой между первым контуром с натрием и третьим с водой, идущих противотоком. В дальнем от реактора корпусе вода испарялась, а в ближнем пар перегревался до 430 С (очень высокий показатель) и шел на турбогенератор.
Стенд полностью моделировал реакторный отсек. Все основное оборудование размешалось на нижней палубе. Биозащита представляла не бак ЖВЗ, а композитные экраны из свинца и полиэтилена и прослойками воды, которые ограничивали реакторное отделение со всех сторон. Но уровень радиации за защитой был такой высокий, что находиться человеку там было нельзя. Даже после глушения реактора проходило не меньше двух недель, и только потом сотрудники в специальных костюмах получали туда доступ.
Скажем о еще двух интересных особенностях:
- для безопасности весь этот макет отсека заключили вовнутрь огромной сферической оболочки из дюймовой стали на случай взрыва и пожара натрия, настолько инженерам казалось опасным их детище;
- прагматичный «Дженерал Электрик» решил энергию турбогенератора со стенда продавать в сеть, и за два года экспериментов продали почти 800 тыс. кВт ч.
Главной нерешаемой как следует проблемой стала натриевая коррозия трубок теплообменников и бесконечные протечки. Оказалось, что натрий активно разъедает нержавеющую сталь, особенно в пароперегревателе, где его температура выше. От перегрева пришлось в конце концов отказаться, и с 56-го года до апреля 57-го стендовый реактор работал на 40% мощности.
На ПЛА «Сивулф», которая была спущена на воду в июле 1955 года реактор S2G установили в 1956-ом. Но уже на швартовых испытаниях, как и на стенде, пароперегреватели потекли, и починить их не получилось. Пришлось эти секции глушить, а мощность установки и параметры пара снижать, но все же с января 1957 года по декабрь 1958 -го лодка ходила с ЖМТ установкой. Эксплуатация в целом была успешной, хоть и не без поломок и отказов. Подлодка прошла 72 тысячи миль, но «отец атомного флота» адмирал Риковер приказал натриевое чудовище заменить обычным водо-водяным реактором, как на первом «Наутилусе». Это и было сделано на верфях «Электрик Боат» в Гротоне. А изъятого жидкометаллического первенца погрузили на баржу, оттащили в Атлантический океан, и утопили в глубоком месте.
Подводя итог всей затее, Риковер высказался, что авария на таком реакторе равносильна потере лодки, и что никогда на кораблях ВМС США никакого натрия не будет. После того, как слова адмирала повторило Министерство обороны, наземный стенд тоже разобрали. Надо отметить, что без перегрева пара и при выявленной аномальной химической активности теплоносителя у установки с ЖМТ не получилось выигрыша перед ВВР. Более сложная конструкция биозащиты съела преимущество в весе и размере реактора. И это при значительной вероятности аварии с катастрофическими последствиями.
Так было у супостатов, а что у нас в нерушимом Союзе? Имея в виду американский опыт и собственные исследования, занимающаяся темой Лаборатория «В» (которая чуть позже стала именоваться Физико-энергетическим институтом) под управлением академика А.И. Лейпунского строит в 1958 году наземный стенд- прототип ЯЭУ с теплоносителем в виде более безопасного, чем натрий эвтектического сплава свинец-висмут. Рассматривался еще и литий, но был отставлен в сторону в силу меньшей изученности. В том же году за проектирование уже реальной установки берется горьковский ОКБ-92 (ОКБМ), и к 1959 году готовы шесть вариантов эскизных компоновок.
Следующим шагом стало создание в начале 60-го года проекта ОК-400 однореакторной компактной установки с ЖМТ для скоростной подводной лодки. Эта работа была больше исследовательской, а вот выполненный к декабрю 61-го года проект ОК -550 уже был предназначен для конкретного уникального титанового корабля 705-го проекта «Лира». Он дорабатывался еще несколько лет, а первая из непревзойденных субмарин «Лира» (или «Альфа» на американский лад)
вступила в строй в 71 году. Хотя она прослужила недолго, но шесть ее систершипов эксплуатировались продолжительное время, изумляя весь мир своими ТТХ.
Расчеты и эксперименты показали, что преимущество в компактности и удельной мощности у установки с ЖМТ есть только при относительно малой мощности. Для больших кораблей предпочтительнее водо-водяные ППУ. Конструкция парогенераторов также представляла собой двойную U как у американцев, в силу объективных физических особенностей задачи. Свинцовый сплав не агрессивен к стали, но был гораздо более тугоплавким, что создавало значительные трудности. Еще в нем накапливались окислы и радиоактивный Полоний 219. В итоге минусы в целом перевесили, так что тема и у нас не имеет пока продолжения, но достигнутыми в СССР успехами невозможно не удивляться.\n\nhttps://zen.yandex.ru/media/id/5cbec52555863600b3c2c004/jidkii-metall-vmesto-vody-v-reaktore-5ed899bd300d5d3f026c6d8e?&utm_campaign=dbr

Цитата: GeorgV от 06.06.2020 22:20:48Натрий на ПЛ? Чет, не нравится мне эта идея...

Цитата: сапёрный танк от 06.06.2020 23:11:57.......Ну так у нас на "Лирах" висмут-свинец был. И в "Росатоме" тему "БРЕСТ" двигают к реальному реактору. А могли остановиться не БНах.

Цитата: Flugkater от 07.06.2020 02:01:57Если посторонняя вода попадает в первый контур теплоносителя реактора, то дело швах по умолчанию, будь там хоть натрий, хоть что угодно другое.

Цитата: Flugkater от 07.06.2020 00:48:14Именно с треском. Оригинальный проект 705 не удался совсем, а доработанный 705К страдал целой кучей болячек,

Цитата: Flugkater от 07.06.2020 00:48:14и не мог обеспечить требуемый коэффициент оперативного напряжения.

Цитата: Flugkater от 07.06.2020 02:07:34Да любая влага, хоть изнутри, хоть снаружи, говорит о том, что первый контур разгерметизировался.