Вполне очевидно, что на кораблях с атомными энергетическими установками не будет дымовых труб, системы воздухозабора для главных котлов, запасов мазута. Меньший объем будут иметь котельные установки. Вся главная энергетическая установка корабля будет надежно укрыта под бронированной обшивкой. Отсутствие воздухозаборных шахт и дымоходов главных котлов создаст новые возможности для организации противовоздушной обороны и защиты корабля от воздействия атомного оружия.
Небольшие размеры атомных энергетических установок, а также особенности управления ими позволяют считать эти установки более маневренными по сравнению с обычными паросиловыми. Расчеты показывают, что стоимость эксплуатации атомных энергетических установок значительно ниже стоимости эксплуатации корабельных установок, работающих на мазуте.
Атомную энергию одинаково можно использовать как для военных, так и торговых судов. Наиболее важным ее преимуществом для кораблей всех классов является возможность совершать длительные переходы без пополнения запасов топлива. Корабль с атомной энергетической установкой будет ходить на больших скоростях без значительной потери в экономичности сжигания топлива на пройденную милю. Чем выше запроектирована скорость хода корабля, тем бóльшими будут экономические преимущества атомной энергетической установки. По своему весу и габаритам такая установка в принципе меньше обычной паросиловой корабельной установки. Если вес экрана меньше веса запаса мазута для обычных установок, то освободившееся водоизмещение на военных кораблях можно использовать для дополнительного вооружения, на торговых — для дополнительного груза.
Применение атомных двигателей создает особые преимущества для отдельных классов кораблей. Тот факт, что атомная энергетическая установка не требует воздуха, делает ее особенно удобной и выгодной для подводных лодок. Как показывает опыт, атомные лодки обладают большой автономностью, способностью совершать дальние переходы в подводном положении на больших скоростях. Несомненно, эта особенность атомного двигателя (для сгорания топлива не требуется воздуха) важна не только для подводных, но и для надводных кораблей, в особенности для авианосцев. Тяжелый авианосец с обычным топливом расходует при полном ходе в час около 990 000 кубических метров воздуха. Для подвода этого воздуха к котлам и удаления продуктов горения необходимы воздухоподводящие и дымовые трубы, мощные вентиляторы. Это загромождает корабль, мешает взлету и посадке самолетов. Кроме того, современные реактивные самолеты нуждаются в большом количестве топлива, для хранения запасов которого на авианосце приходится размещать дополнительные емкости. При атомной энергетической установке эти емкости можно создать за счет топливных цистерн самого авианосца, которые ему в этом случае будут не нужны.
Атомные энергетические установки позволят также ликвидировать несоответствие в дальности плавания крупных кораблей и кораблей охранения. Эскадренный миноносец с атомной энергетической установкой сможет ходить на больших скоростях так же долго, как крейсер или авианосец.
Все эти важные свойства атомных энергетических установок империалисты пытаются использовать в военных целях, для подготовки новой войны.
Советский Союз, показывающий благородный пример мирного использования атомной энергии, построил первый в мире ледокол «Ленин», силовая установка которого будет работать на ядерном горючем. Таким образом, освобожденная энергия атома может и должна успешно служить созидательным целям.
КОРАБЛИ-АТОМОХОДЫ
Советский Союз намечает значительное расширение применения атомной энергии в мирных целях и, в частности, создание атомных силовых установок для транспорта. Эта замечательная программа использования ядерной энергии открывает грандиозные перспективы для дальнейшего развития производительных сил СССР.
В каких же главных направлениях будет осуществлено применение атомной энергии для транспортных целей? Имеются две не исключающие одна другую возможности: строительство и эксплуатация атомных электростанций, ток которых будет приводить в движение поезда, троллейбусы и др., и создание атомных двигателей, устанавливаемых непосредственно на транспортных средствах.
В Советском Союзе ведется подготовка к строительству мощных атомных электростанций, в первую очередь в районах, которые не имеют собственной топливной базы. Энергетическая система, состоящая из тепловых, атомных и гидроэлектрических станций, позволит широко электрифицировать железные дороги, каналы и т. д. Еще большее значение для развития транспортных средств будут иметь самостоятельные (автономные) атомные силовые установки. Такая установка уже создана, например, для первого в мире атомного ледокола «Ленин».
Известно, что в зарубежной печати нередко делаются выводы о нецелесообразности и неэффективности применения энергоядерных установок на транспорте. Однако такие выводы не отражают действительного положения вещей. В расчетах, приводимых зарубежными специалистами, намеренно завышается, например, стоимость реакторов и ядерного горючего, преуменьшаются экономические выгоды, которые может дать эксплуатация атомных силовых установок, и т. д. Объясняется это прежде всего тем, что милитаристские круги капиталистических стран, делающие ставку на атомную войну, не заинтересованы в мирном применении ядерной энергии. Они стремятся к накоплению запасов атомного сырья, использованию его для создания различных новых видов оружия массового уничтожения и боевой техники. В США, например, усиленно конструируются атомные двигатели, но предназначаются они для установки на подводных лодках, авианосцах, больших военных самолетах. Широкому распространению на транспорте атомных двигателей всячески противятся также могущественные судоходные, авиационные и железнодорожные компании, монополии, владеющие предприятиями по производству транспортных средств, энергетического оборудования и т. д.
Технико-экономические расчеты, произведенные в Академии наук СССР, показывают, что уже в настоящее время внедрение атомных силовых установок может дать значительный эффект, особенно при создании нового класса морских судов — атомоходов. При определенных технических скоростях хода, мощности и грузоподъемности такие атомоходы экономичнее современных пароходов, теплоходов и даже газотурбоходов.
Существует три основных вида атомных силовых установок, которые могут быть использованы в качестве двигателей судов. Установки с водяным охлаждением и паровой турбиной требуют высокого давления пара (по некоторым данным, до 225 атмосфер при температуре до 370 градусов), что вызывает необходимость применения материалов повышенной прочности. Эти установки требуют также обогащенного горючего. Их недостатком являются большие габариты и вес.
Следующий вид — атомная силовая установка с гелиевым охлаждением и газовой турбиной. Преимущество ее заключается прежде всего в том, что гелий не радиоактивен, а это позволяет снизить вес защитного экранирования. Кроме того, рабочий процесс протекает здесь при сравнительно невысоких давлениях в системе теплообмена. Недостатком этих установок является относительно небольшая теплоемкость гелия, в связи с чем требуются мощные компрессоры.
Наиболее перспективны для использования на судах, по нашему мнению, установки по типу так называемых «кипящих» котлов. В отличие от описанных выше ядерное горючее в них применяется в виде смеси порошка окиси урана в обычной или тяжелой воде. Реакторы таких установок имеют сравнительно небольшие габариты и вес, что, конечно, крайне важно для транспортных целей. Они обладают и таким важным качеством, как возможность саморегулирования (с уменьшением потребности в паре их тепловая мощность автоматически сокращается). Преимущества «кипящих» котлов значительно увеличиваются в случае применения схемы с регенерацией (воспроизводством) горючего. Однако по сравнению с другими типами реакторов они нуждаются в горючем с бóльшим содержанием урана 235.
Независимо от того, к какому виду относится судовая атомная силовая установка, она должна иметь три основных отделения — реакторное, теплообменное и машинное. В первом из них, как показывает название, устанавливается атомный реактор, в котором протекает управляемая цепная реакция. В парогенераторе вода, поступившая из реактора, отдает часть своего тепла на парообразование. Образовавшийся здесь пар (или газ — в случае применения в качестве охладителя гелия) направляется в машинное отделение, где приводит в действие паровую (газовую) турбину, вращающую гребной винт.
Теоретические принципы действия всех трех типов реакторов одинаковы. Постепенное освобождение внутриатомной энергии в них основано на использовании различных свойств изотопов урана 235 и урана 238.
Известно, что в обычных силовых установках (паровые машины, двигатели внутреннего сгорания) топливо сгорает полностью. В атомном реакторе происходит иной процесс: постепенно исчезает уран, но одновременно накапливается плутоний и так называемый радиоактивный шлак — ядра более легких элементов. Эти остатки периодически извлекаются из реактора, а взамен их добавляются свежие порции природного урана. Отходы же атомного горючего перерабатываются на заводах и могут быть вторично использованы в реакторах.
Для охлаждения камеры реактора через нее пропускается вода или газ (например, гелий). Теплоагентами могут быть также расплавленный натрий, углекислый газ. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Для защиты экипажа и пассажиров от вредного влияния радиоактивных излучений в судовой атомной установке обязательно наличие биологической защиты.
Коэффициент полезного действия наиболее удачных атомных установок достигает 35 процентов (при высоких давлении и температуре пара). Энергия, высвобождающаяся при расщеплении одного килограмма урана 235, определяется примерно в 20 000 000 киловатт-часов, а один килограмм антрацита дает при наилучшем использовании всего лишь 8 киловатт-часов. Таким образом, один килограмм урана 235 эквивалентен по теплотворной способности 2500 тоннам антрацита, Для силовых механических установок, работающих на жидком или твердом топливе, необходимы достаточно емкие топливные бункеры, достигающие 30 процентов полезной грузоподъемности судна. У атомоходов же весовая потребность в ядерном горючем будет ничтожно мала.