13 октября 2022 года в Обнинске прошло заседание научно-исторического
круглого стола под эгидой Ядерного общества России по теме "Малая атомная
энергетика: вчера, сегодня, завтра (ретроспектива и перспективы)",
приуроченное к 61-й годовщине со дня энергопуска транспортабельной малой
энергетической станции ТЭС-3.
Об истории ТЭС-3 участникам мероприятия рассказал научный руководитель
ГНЦ РФ-ФЭИ
Владимир Троянов.
В своём выступлении Владимир Михайлович использовал также материалы
статьи "ТЭС-3 - передвижная атомная электростанция, транспортируемая на
гусеничных самоходах" ("Известия ВУЗов. Ядерная энергетика" №1, 2022,
авторы -
Н.Ю.Науменко и
И.М.Мохирева).
История проекта
Предложение о создании самоходной АЭС для работы на Крайнем Севере было
впервые высказано Ефимом Павловичем Славским.
Сегодня известно, что такое предложение прозвучало в его беседе с
директором Кировского завода Николаем Михайловичем Синёвым в 1955 году.
Результатом стали проекты атомного энергопоезда в двух вариантах -
одноконтурная схема с газотурбинной установкой и схема с использованием
паротурбинной установки самого локомотива.
Примерно год спустя Совет министров СССР принял постановление о
разработке транспортабельной АЭС. Головная функция была отведена
Лаборатории "В" (нынешний ФЭИ).
Требовалось разработать АЭС малой мощности, изготавливаемой на заводе в
максимально готовом виде и удовлетворяющей требованиям перевозки по
железной дороге. Дополнительное условие - возможность перебазирования
установки с невыгруженной зоной после работы на мощности.
Рассматривались разные варианты. Среди них - размещение АЭС на
железнодорожной платформе, вариант с газоохлаждаемым реактором, вариант
с водоохлаждаемым реактором, использующим паротурбинную установку
локомотива, и так далее.
Возглавлял работы по проекту транспортабельной АЭС Юрий Анатольевич
Сергеев. Для проекта была создана лаборатория, в которой собрался сильный
коллектив. Проводились исследования по различным направлениям, строились
теплогидравлические стенды, для имитации активной зоны были собраны три
критсборки.
В конце концов было принято решение отказаться от вариантов с
железнодорожной платформой. В 1957 году был готов эскизный проект
электростанции на гусеничных самоходах (авторы Юрий Анатольевич Сергеев и
Дмитрий Леонидович Бродер).
Проект платформ были взяты на Кировском заводе, он базировался на проекте
гусеничного шасси тяжёлого танка Т-10. Изменения потребовались
минимальные - поскольку самоходы ТЭС-3 были тяжелее танка (60 т против 50 т),
то были добавлены два катка. Кроме того, сама платформа была немного
расширена.
В кратчайшие сроки Кировским заводом были изготовлены четыре самохода.
Всего же в проекте принимали участие более сотни поставщиков стандартного
оборудования, приборов и специальной аппаратуры.
Научное руководство создания уникального объекта осуществлялось
Лабораторией "B" (с 1960 года - ФЭИ). Основными участниками были Сергеев
Ю.А. Орехов В.И., Наумов В.А., Румянцев Г.Я., Минашин М.Е., Орлов В.В.
Эксперименты выполнялись в лаборатории под руководством Морозова И.Г.
Самоходы приехали на площадку ФЭИ в 1961 году, что позволило приступить к
выполнению пусковой программы силами лаборатории №2. Первый выход
реактора на критику произошёл 7 июня 1961 года, а энергопуск состоялся 13
октября 1961 года.
ТЭС-3 была установлена на площадке рядом с Первой в мире АЭС. На
фотографии ниже на заднем плане видна ТЭЦ, расположенная напротив Первой
в мире (с неё на ТЭЦ подавался пар).
ТЭС-3 в ФЭИ
Технические характеристики
ТЭС-3 состояла из четырёх самоходов, два из которых при работе были
обвалованы грунтом (земляная защита). Функционально самоходы разделяются
следующим образом:
• первый самоход содержал реактор с обслуживающими работу системами;
• второй самоход содержал парогенератор, различное оборудование и
циркуляционные насосы для подпитки первого контура, теплообменник,
посредством которого тепло передаётся рабочему телу;
• третий самоход содержал турбогенератор мощностью 1,5 МВт; паровая
схема позволяла выдать 2 МВт, но пришлось ориентироваться на доступные
генераторы;
• четвёртый самоход содержал пульт управления и вспомогательное
оборудование.
Разрез самохода №1 (из альбома Кировского завода)
Реакторный блок двухконтурный, оснащён реактором водо-водяного типа с ТВС
высокообогащённым ураном. Замедлитель и теплоноситель - лёгкая вода.
Основные параметры приводятся ниже:
• расход воды в первом контуре установки - 320 т/ч;
• температура воды на входе в реактор - 270°C;
• температура воды на выходе из реактора - 300°C;
• вес оборудования станции (включая биологическую защиту) - 210 т;
• вес всех энергосамоходов - 310 т;
• активная зона - цилиндр высотой 600 мм и диаметром 660 мм;
• чмсло ТВС в активной зоне - 74;
• мощность турбогенератора станции - 1,5 МВт, однако три её
парогенератора могут давать пар давлением 20 атм и температурой 285°С в
количестве, достаточном для получения мощности на валу турбины до 2 МВт;
• на месте эксплуатации четыре самохода соединяются между собой
кабелями и трубопроводами;
• длина кампании реактора рассчитывалась на период от 250 суток до 1
года;
• число операторов - 3.
Реакторный самоход снабжён транспортируемой биологической защитой,
позволяющей производить монтажные и демонтажные работы уже через
несколько часов после остановки реактора, а также перевозить реактор с
частично или полностью выгоревшей активной зоной.
При транспортировке охлаждение реактора осуществляется с помощью
воздушного радиатора, обеспечивающего съём до 0,3% номинальной мощности
установки.
Станцию обслуживали три оператора. По личным впечатлениям докладчика, в
пультовой (четвёртый самоход) было достаточно тесно.
ТЭС-3 безупречно отработала в энергетическом режиме около 13 тысяч часов в
период с 13 октября 1961 года по 18 июля 1965 года. После выработки топливной
загрузки станция была остановлена, так как заказчик (Минобороны СССР)
отказался от полезного использования таких установок.
После закрытия
После принятия решения о закрытии ТЭС-3 все четыре самохода были
перемещены на площадку длительного хранения.
В 80-ые годы было принято постановление советского правительства об
использовании ТЭС-3 на Камчатке в составе Мутновской геотермальной
электростанции.
Во исполнение этого решения самоход с турбогенератором добрался до
Камчатки своим ходом. Перевозку осуществили два работника Кировского
завода.
К сожалению, использовать турбинный самоход на новом месте не получилось.
В настоящее время он по-прежнему отстаивается на Камчатке, но уже не в
самом хорошем состоянии.
Реактор после закрытия ТЭС-3 был демонтирован и в настоящее время хранится
как радиоактивный отход.
Турбинный (№3) самоход ТЭС-3 зимой 2022 года, фото ФЭИ
Опыт первопроходцев
В заключительной части выступления Владимир Троянов напомнил, что ТЭС-3 в
период её работы посещали многие знаменитости. Побывал на ТЭС-3 и первый
космонавт Юрий Гагарин.
Юрий Гагарин на ТЭС-3
"Конечно, сегодня повторять это
(ТЭС-3) нельзя. Она не соответствует
никаким
(современным) нормам и правилам... Но абсолютно успешная
работа этого объекта была доказательством того, что можно на это
(транспортабельные малые АЭС) рассчитывать", - сказал Владимир Троянов.
Конечно, сегодня конструктора и проектанты могут предложить другие, более
удачные решения. Но советские специалисты, создававшие ТЭС-3 в 50-ые годы,
были первопроходцами, и их опыт обязательно следует проанализировать.
По мнению докладчика, важный вывод из истории ТЭС-3 состоит в том, что
малым реакторам необходимо "правильно назначать миссию".
Малой атомной энергетике трудно и по большому счёту не нужно конкурировать
с атомной энергетикой больших мощностей. Но она может сыграть важную роль
для обеспечения безопасности в разных регионах при разных обстоятельствах,
в том числе и тревожных.
"И здесь мы способны с вами предложить решения, которые могут
использоваться и сегодня, и в будущем и даже в следующем веке", - сказал в
заключение Владимир Троянов.
