Появление атомного ледокола – это прямое следствие событий, описанных в предыдущей главе: многочисленных открытий в области ядерной физики, войны и разработки ядерного оружия, создания первых ядерных реакторов и применения их в мирных целях, в частности в виде энергетических установок. Идея создать транспортное средство с ядерным источником энергии лежала на поверхности.
Естественно, у транспортного реактора было чёткое, очень узкое назначение. Он позволял добиться значительной автономности судна: оно не нуждалось бы в дозаправке в течение долгого времени. Но имелось и ограничение: транспорт должен был иметь значительные размеры – технологии того времени не позволяли создать компактный реактор, скажем для автомобиля (они и сейчас этого не позволяют, чего уж тут скрывать). В разное время появлялись проекты атомного поезда (о которых бурно писала советская пресса в 1950-е годы), атомного танка (американские проекты того же времени – TV-1, R32), атомного самолёта.
Но фантазия ограничивалась соображениями целесообразности. Поэтому, объективно говоря, единственным типом транспорта, для которого атомные установки имели смысл, были морские суда – хотя бы потому, что для работы паровой турбины нужен не только реактор (нагреватель), но и холодильник (в термодинамическом смысле этого слова), отводящий значительное количество тепла. А у кораблей и подводных лодок такой холодильник есть, причём бесплатный, – забортная вода.
США: подводная лодка
Корабли и подводные лодки нередко отправляются в многомесячные плавания без возможности захода в порт. В 1950-е годы много говорили о военных подлодках, способных пересекать океан и в течение месяцев работать в акватории противника. Поэтому в 1951 году Конгресс США санкционировал разработку и строительство подводной лодки с атомной силовой установкой. Руководителем проекта назначили адмирала Хаймана Джорджа Риковера, ныне известного как «отец атомного флота». Исследования в этом направлении велись ещё с 1948 года в Лаборатории Беттиса в пригороде Питтсбурга, но именно в 1951-м проект перешёл в активную фазу.
Для будущей лодки, которая уже получила своё название – «Наутилус», разработали первый в истории морской ядерный реактор – S1W (S – submarine, 1 – первое поколение, W – Westinghouse, название компании-разработчика). Это был водо-водяной ядерный реактор (где в качестве замедлителя нейтронов и в качестве теплоносителя использовалась обычная вода), аналогичный описанным в предыдущей главе: тепловыделяющие элементы (твэлы) нагревали находящуюся под давлением воду в первом контуре, от неё через теплообменник кипятилась вода во втором контуре, пар вращал турбину. В качестве топлива в S1W использовали уран-235. Реактор был запущен 30 марта 1953 года, начались испытания, в ходе которых имитировались условия длительного плавания.
Надо сказать, что подлодки времён Второй мировой войны в среднем могли находиться под водой не более нескольких часов – продолжительность погружения зависела от запаса кислорода и ёмкости аккумуляторных батарей, поскольку большинство подводных лодок тогда использовали дизельный двигатель для надводного плавания и электрический – для подводного. Их можно назвать ныряющими: 80 % времени подлодка находилась над водой и даже атаки нередко проводила из такого положения. А вот ядерный реактор в теории позволял находиться под водой до нескольких суток!
На «Наутилус» был установлен не S1W, а реактор второго поколения, S2W, построенный с учётом результатов испытаний, но в целом аналогичный по конструкции. 21 января 1954 года подлодка «Наутилус» (SSN-571) была спущена на воду, а 17 января 1955-го впервые вышла в море. Радисты передали на землю знаменитую радиограмму: «Под водой на ядерной энергии». Двигатель подлодки имел мощность 13 400 лошадиных сил, а реактор за месяц сжигал всего 450 граммов урана-235 – по сути, запас энергии был практически неограниченный. Длительность плавания зависела только от психологического состояния экипажа и запасов пищи. Самым знаменитым походом «Наутилуса» стало путешествие к Северному полюсу: подлодка вышла из Пёрл-Харбора 23 июля 1958 года, 1 августа погрузилась в районе мыса Барроу (Аляска) и 3 августа стала первым в истории судном, достигшим географического Северного полюса. Всплыла она через 96 часов после погружения у берегов Гренландии. Стоит заметить, что этот вояж, помимо исследовательских и соревновательных целей, преследовал и военные задачи, связанные с разрабатываемыми как раз в то время баллистическими ракетами для запуска с подводных лодок.
Сегодня «Наутилус» – это корабль-музей; лодка находится на вечной стоянке около Музея подводных вооружённых сил в городе Гротон (Коннектикут), где и была спущена на воду более 70 лет тому назад.
СССР: надводное судно
Естественно, американские разработки вызывали беспокойство в Советском Союзе. 12 сентября 1952 года, через год после указа Конгресса, появилось постановление «О проектировании и строительстве объекта 627», представляющее собой результат прямой конкурентной гонки, поскольку таинственный объект 627 был подводной лодкой с ядерной силовой установкой. Её проектировал уже знакомый нам по предыдущей главе Николай Антонович Доллежаль.
В итоге первая лодка проекта К-3, она же «Ленинский комсомол», была спущена на воду 12 сентября 1957 года и стала третьей в мире атомной субмариной (американцы к тому времени успели построить ещё одну, USS Skate). К-3 служила до 1991 года, затем была выведена из состава флота и долго ржавела в ангаре. В 2013 году по доброй русской традиции её собрались разрезать на металл, но неравнодушные моряки отвоевали артефакт, и Минобороны выделило средства на переоборудование подлодки под музей. На момент написания этой главы «Ленинский комсомол» находится на стапелях, ведутся работы по восстановлению.
Как я уже говорил, первая советская атомная подлодка оказалась третьей по счёту в мире. Но у СССР, помимо военных кораблей, было и ещё одно морское направление, для которого требовались суда, способные долго находиться вдали от цивилизации. Я говорю о северном судоходстве, и в частности о ледокольном флоте. В принципе, ледокольный флот как таковой нужен не очень большому количеству государств – только тем, что граничат с Северным Ледовитым океаном (Россия, Канада, Скандинавские страны), и ещё тем, которые имеют обширную арктическую программу (например, Франция). СССР был, конечно, ледокольной страной номер один (если вы читали первую книгу, то знаете, что ледокол как таковой изобрели в России). В первую очередь это связано с тем, что Северный морской путь, пролегающий через Северный Ледовитый океан, является кратчайшей дорогой между европейской частью СССР (или России) и Дальним Востоком и потому имеет важнейшее стратегическое и экономическое значение. А без ледоколов Севморпуть большую часть года непроходим.
Вот почему 20 ноября 1953 года, уже после смерти Сталина, было подписано постановление № 2840–1203 – о строительстве атомного надводного ледокольного судна. Разработчиком реактора стал будущий гигант советской атомной промышленности Игорь Иванович Африкантов, тогда ещё довольно молодой человек, 37 лет от роду. Он возглавлял Особое конструкторское бюро по опытным работам при Горьковском машиностроительном заводе. Главным конструктором всего корабля назначили Василия Ивановича Неганова, выдающегося специалиста по ледокольным и вообще транспортным судам. За разработку арктического ледокола «Сталин» он в 1940 году получил Сталинскую премию.
Строили быстро. Заложен «Ленин» был на Ленинградском судостроительном заводе № 194 (в прошлом – завод имени Андре Марти) 25 августа 1956 года, а спущен на воду 5 декабря 1957-го. Полтора года заняли достройка и доводка корабля, а также монтаж ядерного реактора. В декабре 1957-го предприятие, кстати, в очередной раз переименовали, так что принимал заказ завод № 194, а сдавал его уже Адмиралтейский завод. Сегодня это ГП «Адмиралтейские верфи».
Реактор, получивший наименование ОК-150, был разработан ещё до закладки корабля, весной 1955 года. Он относился к уже знакомому нам водо-водяному типу с двумя контурами и имел довольно скромные размеры: всего 186 сантиметров в диаметре, топливо было тоже проверенное: оксид урана с 5 %-ным обогащением по урану-235. Корабельная установка состояла из трёх таких реакторов с твэлами различной конструкции. Каждый реактор выдавал 90 МВт мощности, пар поступал на четыре турбогенератора, а от них уже питались электродвигатели, вращавшие винты. Всего на винты поступало около 44 000 лошадиных сил.
Конечно, как и в случае с Обнинской АЭС, над реактором трудился огромный коллектив сильных учёных. Самым опытным был академик Анатолий Петрович Александров, работавший ещё в лаборатории № 2 АН СССР с самого её основания в качестве заместителя Курчатова, а затем принявший руководство Институтом проблем физики после отстранения опального Петра Капицы.
6 августа 1959 года реактор был запущен, 12 сентября атомоход официально сдан в эксплуатацию, 5 декабря – передан Мурманскому морскому пароходству ММФ СССР. На тот момент это было первое в истории надводное судно с атомной энергоустановкой, первое в мире атомное судно гражданского назначения и, к слову, самый мощный в истории ледокол.
«Ленин» сразу стал незаменим, а опытная эксплуатация незаметно перетекла в регулярную. Первым капитаном судна был назначен Павел Пономарёв, ранее работавший капитаном на легендарных «Ермаке» и «Красине». «Ленин» провёл навигацию 1960/61 года, затем по состоянию здоровья Пономарёв ушёл в отставку, а капитаном стал молодой, подающий надежды Борис Соколов, ранее работавший дублёром капитана. За шесть сезонов навигации «Ленин» провёл через льды 457 судов, пройдя более 115 000 километров, а также многократно принимал участие в различных научных исследованиях. В частности, в октябре 1961 года он доставил на место дрейфующую станцию «Северный полюс-10», с его борта устанавливали метеостанции и брали пробы.
В 1967 году весь реакторный отсек судна был обновлён: три уже устаревших ОК-150 заменили двумя более совершенными и надёжными реакторами ОК-900 без изменения в основных показателях судна. Операция по замене была сама по себе подвигом науки и техники: ледокол отбуксировали в район захоронения (залив Цивольки неподалёку от Новой Земли), там дистанционно разрезали переборки с помощью кумулятивных зарядов и выгрузили отсек массой 3700 тонн! По сути, из корабля «выгрызли» кусок днища и бортов с реактором и затопили прямо на месте. Затем ледокол, лишённый центрального отсека, на малой скорости отбуксировали обратно в Мурманск, где начали монтаж нового реактора и восстановление корпуса. Аналогов этой операции на тот момент в мире не было.
Ледокол «Ленин» сегодня стоит в Мурманске – его вывели из эксплуатации в 1989 году; Борис Соколов оставался его капитаном до 2001 года. К 2005 году завершилась реставрация, и «Ленин» открыл двери для всех желающих в качестве корабля-музея.
А что же в мире?
«Ленин» был удачным для первого подобного опыта судном и потому дал начало целому флоту советских атомных ледоколов. За ним последовали «Арктика», «Сибирь», «Россия» и др. «Арктика» в 1977 году стала первым в истории надводным судном, достигшим Северного полюса, а в 1991 году Севморпуть был открыт для международной навигации, и ледоколы стали обслуживать не только российский флот, но и иностранные суда.
За рубежом атомных ледоколов никогда не строили. Это связано с отсутствием необходимости: больше ни у кого нет Севморпути как единственной водной дороги между двумя частями страны. В Канаде водные пути, доступные для больших судов, пролегают южнее, в крайнем случае приходится огибать материк через Панамский канал. Помимо 11 советских и российских атомных ледоколов (считая «Севморпуть», не ледокол, но судно ледового класса), было три попытки построить гражданские атомные суда: американская Savannah (1962), немецкий Otto Hahn (1968) и японский Mitsu (1970). Все они оказались экономически нецелесообразными.
Тем не менее атомный флот строится в разных странах, причём очень активно – я говорю о военных кораблях. Первым американским надводным кораблём с атомным реактором стал крейсер «Лонг-Бич», спущенный на воду 14 июля 1959 года, на полтора года позже «Ленина». Всего США построили 9 крейсеров, 12 авианосцев (последний, «Джеральд Р. Форд», приняли в состав флота в 2017 году) и 8 эскадренных миноносцев на атомной тяге. Один атомный корабль есть у Франции – авианосец «Шарль де Голль» (спущен на воду в 1994 году). Интересно, что по статистике в 1990 году в мире было больше корабельных ядерных реакторов, чем реакторов АЭС – в первую очередь этот казус произошёл из-за развития американского и советского подводного атомного флота.
Но подлодки подлодками, а мы-то за мирный атом, не так ли?