A Projekt 705(K) Lira/Alfa osztályú vadásztengeralattjáró, 1. rész

2017. július 03. 20:34 - Maga Lenin

Az idei nyárra a hűvös északi tengerek mélyének egyik koronázatlan királya, a leggyorsabb sorozatban gyártott vadásztengeralattjáró, a Projekt 705, azaz valószínűleg ismertebb nevén az Alfa osztályú SSN bemutatása kerül sorra.

/Szigorúan véve helytelenül, de a tengeralattjáró szó helyett számos esetben a "hajó" került a szövegbe, a (hajó)osztály helyett pedig a típus, a gördülékenyebb olvasás érdekében. Repülőgép-hordozó vs. anyahajó apostolok is kíméljenek!/

nyito.jpgAlig, hogy 1958-59-ben szolgálatba álltak az első generációs szovjet atomtengeralattjárók, máris megkezdődött utódaik tervezése is. A Projekt 627 (nyugaton November) vadásztengeralattjárók​, és az azon alapuló, de rakétaindító szekcióval kiegészített Projekt 658 (Hotel) osztályú egységek kialakításuk és harcászati jellemzőik alapján is inkább átmeneti típusnak számítottak. Rögtön hozzákezdtek hát a következő generációs hajók felvázolásához, amihez először is az alapvető követelményeket kellett meghatározni. Egy „hagyományos”, nukleáris támadó tengeralattjáró mellett egy könnyebb és gyorsabb „elfogó” ötlete is felmerült. Ez utóbbinál az elméleti szakemberek a gyorsaságra helyezték a hangsúlyt: úgy gondolták, hogy erre nagyobb szükségük lesz, mint a „lopakodásra”, vagyis a halk üzemre. A sebességet lényegesnek tartották a kedvező pozíciók felvételére mind hadászati, mind harcászati szinten. Számukra elsődleges volt például gyorsan megközelíteni egy amerikai hordozóköteléket. Nem volt mellékes az sem, hogy bár új atomreaktoraik kompaktabbak voltak ellenlábasaikénál, de egyben zajosabbak is, eleve rontva hajóik rejtettségén. Nyilván arra is gondoltak, hogy ha már megkezdődött a harc, a jobb teljesítményű tengeralattjáróik majd kimanőverezik az amerikaiakat, fölükbe kerekedve így.

Forradalmi tengeralattjáró-tervek

Ennek a gondolatmenetnek lett az eredménye a Projekt 673, mely egy torony nélküli tervezet volt. Ezzel a test ellenállásának minimalizálása volt a cél az egyébként is igen könnyű és kicsi hajón. A 673 titánból készült volna, továbbá rendkívül magas fokú automatizáltsággal, így pedig csekély létszámú személyzettel. Az egyetlen hajócsavart 40000 lóerővel hajtotta egy folyékony fém hűtésű reaktor. A csupán 1500 tonna felszíni vízkiszorítású típus 40 csomó feletti sebességet ért volna el. Felszíni menetben egy kitolható állás szolgált hídként. Mindezekkel azonban annyira innovatív, azaz szokatlan volt a 673, hogy helyette egy hasonló alapokon nyugvó, de konzervatívabb tervet szeretett volna a Szovjet Haditengerészet. Ez lett a Projekt 705.

sub_p673_annotated_h.jpg

Felül a Projekt 673 remek metszeti rajza, magyar megnevezésekkel módosítva. A szinte tökéletesen áramvonalas test a kis méretekből adódó kevés rekeszen kívül a korabeli elrendezést követi (lásd torpedóvető csövek elülső kivezetése). Alul a letisztult tervezet ábrája egy makett dobozáról – a 673 így egy rideg gyilkológép benyomását kelti, avagy egy nagyon nagyra nőtt torpedóét (források: fenti, lenti)

673.jpg

Érdemes egy pillantást vetni az USA hasonló, de egy évtizeddel későbbi tervére, a Project CONFORMra. A hatvanas évek végén három főbb vonalon mozogtak a tervek egy új vadásztengeralattjáró létrehozására, melyek egyike egy ugyancsak torony nélküli, igen fejlett elképzelés volt, a Project CONFORM. A nagyobb és több torpedóval ellátott, erősen automatizált rendszerekkel felszerelt hajón a periszkópok és antennák nem behúzható, hanem visszahajtható módon simultak volna a testbe, kevesebb áttörést képezve így a nyomásálló törzsön. Még ennél is lényegesebb lett volna azonban az S5G reaktor alkalmazása. Ez közepes teljesítményen természetes cirkulációval is működhetett, vagyis nem volt szüksége (viszonylag) zajos szivattyúkra. Ezzel a tengeralattjáró rendkívül halkan járőrözhetett volna kisebb, esetleg közepes sebességgel, ami kulcsfontosságú képesség. Az igen áramvonalas test ellenére „csak” 30 csomós végsebességre számítottak. A Projekt 673-assal ellentétben viszont egy 4800 tonnás egységről és 20000 lóerős tengelyteljesítményről volt szó, tehát a nehezebb hajón a kisebb gépekkel könnyen összejött a 10 csomós hátrány.

conform.JPG

A CONFORM keretében megépült makett a radikálisan új megoldásokat felvonultató tengeralattjáróról (mindkét kép forrása)

conform2.JPG

 

Tervezési megfontolások egy igazán gyors vadásztengeralattjáróhoz

A szovjet tengeralattjárók fejlesztését akkoriban a mainál persze több, különálló intézet végezte. Az új, nagyon gyors és kicsi, nukleáris vadásztengeralattjáró (angol rövidítéssel: SSN) ötlete az SzKB-143-ban (143. sz. Különleges Tervező Iroda, Leningrád) fogalmazódott meg, Anatolij Boriszovics Petrov mérnök fejében. Miközben az iroda a Projekt 671 (Victor) osztályú SSN-en is dolgozott az ’50-es évek végétől, Petrov és csapata javasolta a nagyon kicsi, 1500 tonnás típus elkészítését is. Tervükben az 1959. december 30-án szolgálatba állt USS George Washington, a világ első, atommeghajtású és nukleáris harci részű rakétákat hordozó tengeralattjárója (SSBN) által képviselt, új fenyegetést is szem előtt tartották. Az SSBN-ek révén lehetővé vált vagy a váratlanul indított első csapás, vagy még inkább, a második, megtorló csapás képessége a Szovjetunió ellen. Ezt a stratégiai kihívást el kellett hárítani valahogyan. A mai SSBN-ekkel szemben viszont a Polaris A-1 rakétákkal felszerelt Washingtonnak meg kellett közelítenie a szovjet partokat, mert fegyverzete legfeljebb 4800 km-re lévő célokat érhetett el. Mindez azt jelentette, hogy az első néhány SSBN osztálynak vagy folyton a szovjet tengeralattjárók „hatósugarában” kellett járőröznie, azaz háború esetén gyorsan megsemmisülhettek ezek által, vagy jóval messzebb. Ez esetben viszont lehetőség volt arra, hogy amint megindulnak a rakétaindítási zónákba az amerikai SSBN-ek, azokat a szovjetek felderítsék akár hírszerzésük, akár hajóik vagy repülőgépeik révén, és kifusson eléjük az új, villámgyors SSN típusuk, és még idejében elfogja őket, miközben fölényes sebessége és manőverezőképessége révén lerázza a kísérőiket. Persze a Szovjet Haditengerészet másik fő védelmi feladata, az amerikai repülőgép-hordozók elsüllyesztése során is előnyösnek számított a gyorsaság, elkerülendő a célt védő kísérőhajókat, tengeralattjárókat, és akár a légitorpedókat is.

gw1.jpgA USS George Washington, az USA első SSBN-je 1977. szeptember elsején fotózva, egy tengerész fedélzetre csörlőzése alatt. A helikopter egy HH-46A Sea Knight. A hajó egy épülőfélben lévő Skipjack osztályú SSN kettévágásával, és a két rész közé épített, 40 méteres rakétaszekcióval készült el (forrás)

1959 júniusában az SzKB-143 új vezetője, V. I. Dubovicsenko megszervezett mérnökeinek egy találkozót, hogy – tekintettel a rendkívüli műszaki kihívásokra – lépjenek kapcsolatba a szovjet tudományos akadémiából Anatolij Petrovics Alexandrov fizikussal. Valerij Vlagyimirovics Trapeznyikov is vele tartott, aki a később róla elnevezett irányítástechnikai kutatóintézet, az Automatikai és Távmechanikai Intézet igazgatója volt. A tengeralattjáróhoz szükséges, nagyfokú automatizálás volt az egyik fő probléma, tehát Trapeznyikov jelenléte lényeges volt. Az év végére a flotta és az államapparátus is támogatta az ötletet. Érdekes módon azonban maga Petrov kimaradt a Mihail Georgijevics Ruszanov, a kiváló és kreatív főmérnök vezetésével egyre bővülő csapatból az SzKB-143-nál, és később a CRI-45 irodában folytatta pályafutását, mely hidroakusztikával és hidrodinamikával foglalkozott.

Ruszanov pályájáról annyit, hogy még 1945. április 2-án letartóztatták, és koholt vádak alapján 7 évre ítélték, de a fogolytábort megúszta: a híres, régi leningrádi Admiralitás Hajógyár egyik épületében dolgoztatták, és szakmai munkát végzett. (Legalábbis a Wiki szerint így volt, mert máshol meg 7 év gulágot írnak.) ’52-es szabadulása után azonban – amolyan ráadásként – nem léphetett be nagyvárosokba. Végül is a CKB-112 igazgatója, Z. A. Deribin közbenjárására kerülhetett hozzá, Gorkijba, ahol a Projekt 633 és 613 tengeralattjárókat tervezhette, rögtön helyettes főmérnökként. Az SzKB-143-ba csak 1956-ban vették át, hogy a Projekt 645 és 653-ason dolgozzon. Itt 1956-59 között dolgozott a Projekt 627A-n alapuló 653-as típuson, mely a P-20 stratégiai robotrepülőgépet indíthatta volna. Mielőtt a ballisztikus rakéták lettek a hidegháború abszolút fegyverei, az óriási, stratégiai robotrepülőkre koncentráltak mind az USA-ban, mind a Szovjetunióban. Ruszanov alkalmazásával megint csak a szocialista diktatúra groteszksége jött ki: a 7 évre elítélt mérnök szinte egyből az egyik, hadászatilag is legfontosabb technikai eszköz tervezését végezte. De maga a P-20 túl nagy falatnak bizonyult az OKB-240 Iljusin irodának, és sosem készült el, ezért a hozzá való Projekt 653-ast lefújták. Így kerülhetett az új SSN tervezői csoportjának élére Ruszanov.

rusanov_m_g.jpg

Mihail Georgijevics Ruszanov, a Lenin rend és a Munka Vörös Zászló érdemrendjének birtokosa /1909-1986/ (forrás)

653.jpg

A Projekt 653, mely két P-20 robotrepülőt hordozott egymás mellett, a torony meghosszabbításában, saját konténerekben. A 20 km magasan 3000-3200 km/h-val száguldó robotgéptől 2000-3000 km hatótávot vártak el, de ez meghaladta a lehetőségeket. A 627A-ra alapozott tervnél legalább 600 tonna többletsúllyal számoltak ahhoz képest a P-20 tárolására és indítására szolgáló eszközök miatt, ami nem kevés az üresen 5000 tonna körüli saját tömeghez viszonyítva. Minden esetre felszíni hajóról való indításra is születtek tervek… (forrás)

A Szovjetunió Kommunista Pártja Központi Bizottsága és a Miniszterek Tanácsa 1960. június 23-án elfogadott, 704-290 sz., közös határozata kimondta, hogy a benyújtott tanulmánytervek alapján megkezdhetik az immár Projekt 705 Лира (Lira, azaz líra, mint hangszer vagy mint egy halfajta) jelölésű, forradalmian új technológiájú tengeralattjáró részletes tervezését. Az év végére A. I. Lejpunszkij és A. G. Joszifján akadémikusok is csatlakoztak a fejlesztéshez.

 

A Projekt 673-asnál már bemutatott elgondolások lebegtek a torony nélküli tervezet utódjának kidolgozása során is a mérnökök szeme előtt. Először is, az új hajót, hogy legalább 40 csomó (74 km/h) sebességet érhessen el, nagyon kicsire kellett tervezni. Eredetileg csak 1500 tonnás vízkiszorítást akartak megengedni, ami egy nem partmenti bevetésekre tervezett, atomhajtású tengeralattjárónál valóban extrém alacsony lett volna. Ezzel összhangban a személyzetet drasztikusan, 15-17 fősre (csak tisztek!) kívánták redukálni, és ezért szinte mindent automatikus rendszerek végeztek volna. A fejlesztők szeme előtt a stratégiai bombázórepülőgépek személyzetének létszáma lebegett, azaz csupán 6-7 fő. Kezdetben még nem a szovjet tengeralattjáróknál szokásos, kettős hajótestet vázoltak fel, hanem csak egy szimplát, és ezt is csak három rekeszre osztották volna. Az egyetlen „réteg” könnyebb lett volna, és kisebb felülete révén a súrlódási ellenállása is kisebb volt. Egy ideig felfújható légzsákokkal is számoltak, amikbe sűrített levegőt töltve, egy elárasztott rekesszel még a felszínen maradt volna a tengeralattjáró. Ennek oka a terv relatíve kevés tartalék úszóképessége volt. A lehetőségeket felmérve viszont ez utóbbit elhagyták (pedig kísérleteket is végeztek már ehhez), a törzset kettősre cserélték, a rekeszek és a személyzet számát pedig megduplázták (6 db és 29 fő). Ez a növelt létszám is a harmada, de legalábbis a fele volt bármilyen, atommeghajtású tengeralattjárónak akkoriban. A vízkiszorítás is 2000 tonna fölé nőtt. Ráadásul, hogy a turbina számára kis helyen is nagy gőzmennyiséget tudjanak előállítani, fontolóra vették a gázgenerátor alkalmazását is.

Ez azt jelentette, hogy egy adott anyagból (jellemzően folyadékból) valamilyen módon (kémiai reakcióval) nagy mennyiségű gáz képződik, amit a turbinába lehet vezetni. Mivel ez nem egy zárt rendszerű meghajtás, egy atomtengeralattjáró méreteiben csak korlátozott hatótávolságot biztosíthat. Az eddig használt, levegőfüggetlen meghajtási módszerek (air independent propulsion, AIP) között nincs is gázgenerátoros, csak néhány torpedótípusnál, melyek legfeljebb csak pár tíz kilométert tesznek meg. Nem meglepő, hogy végül maradtak a nukleáris energiaforrásnál.

Az 1961-ben kiadott, újabb, 855-201 sz. határozat felhatalmazta az Alexandrov vezette – az SzKB-143 tervezőinél tágabb – csapatot, hogy „eltérjen a szokásos hadihajóépítési eljárásoktól”, hogy létrehozhassák az ambiciózus, új típust. Szintén ’61-ben hagytak fel végleg a Projekt 673-assal, így ennek erőforrásait az SzKB-143 kapta meg. Az eddig bemutatott, kezdeti ötleteket tehát menet közben erősen megváltoztatták, de a következők már változatlanul kerültek megvalósításra.

Sokáig kérdéses volt, hogy a megszokott, 50 Hz-es, belső áramhálózati frekvenciát használják-e majd, de végül úgy döntöttek, hogy a további fejlesztésekkel járó, de kisebb, könnyebb berendezéseket eredményező, 400 Hz legyen a frekvencia. (Ez hasonló módosítás, mint az évtizedek alatt egyre nagyobb nyomású, de így kisebb busztereket igénylő hidraulikarendszer a repülőgépeken.) Ez a döntés elég nehezen, egy három napos, folyamatos egyeztetés végére született csak meg. A súlycsökkentést szolgálta a titán használata is, a szokásos acél helyett. A titán könnyebb, de ellenállóbb, mint az acél, és nem hajlamos korrózióra, továbbá a vasból készülő acéllal ellentétben nem mágneses (paramágneses) anyag, ezért különösen alkalmas tengeralattjárók készítésére, hiszen azokat a szonáron kívül mágneses anomália detektorral lehet még felderíteni. (Emiatt demagnetizálásnak vetik alá az acéltestű hajókat és tengeralattjárókat is.) A test minden korábbinál nagyságrendekkel hidrodinamikusabb alakot kapott, egyetlen hajócsavarral az addig általános kettő helyett. A 673-assal ellentétben viszont nem hagyták el a tornyot, de az is igen jól belesimul a testbe. Az új típusnak a 40 csomó feletti sebesség azt jelentette, hogy gyorsabb volt, mint a nagyjából 30, de legfeljebb 40 csomóra képes, korabeli, ellene bevethető torpedók. A folyékony fémmel hűtött reaktor is 300 tonnás tömegelőnye miatt volt szükséges az új tengeralattjáróra.

blisk1.jpg

Ma már egyetlen titántömbből, 3D-s, eletronsugaras géppel vágják ki a gázturbinák komplett fokozatait (blisk technológia). Azonban az ’50-es években a szinte minden mechanikai jellemzőjében kiváló átmenetifémmel alaposan meggyűlt a szovjetek baja a műszaki alkalmazása során (forrás)

A már említett módon, mindebből azonnal világos volt a koncepció legnagyobb gondja is: a tengeralattjáró nagyon hangos lesz 40 csomónál. Ez viszont, szólt ugyancsak az elgondolás, nem is baj, mert amikor felgyorsít a hajó, már úgyis harcérintkezésbe került; járőrözést nem igazán terveztek ezzel a típussal. A jellegzetes bevetés háború esetén az előretolt bázisról való villámgyors indulás és harci zónába érkezés lett volna. Viszont, mivel időnként mégis szükséges a halk mozgás, továbbá esetenként a finom manőverezés, a két hátsó merülési kormány külső részére került egy-egy kisebb hajtómű, kétágú propellereket forgatva. További, az eredeti, SSBN-elhárító elképzelésből közvetlenül származó célja is volt a segédmotoroknak. A Projekt 705-ösöknek késedelem nélkül ki kellett tudni futniuk a kikötőből, amint megkapják a riasztást. Ezért vontatóhajókra sem várhattak, maguknak kellett az esetleg szűk kikötőikben manőverezniük, amihez precízen vezérelhető meghajtásra (is) szükségük volt.

 

Ólom-bizmut hűtésű atomreaktor, a Projekt 705 egyik alapja

A folyékony fémmel hűtött reaktor technológiája

A Szovjetunió az 1950-es évek legelején kezdte meg (hadi)tengerészeti célokra szánt, folyékony fémmel hűtött reaktorának tervezését. A korábbi, Projekt 627 és 658 hajókhoz ugyanis a relatíve egyszerűbb, nyomottvizes technológiát használták fel. Ahogyan erről a Kirov csatacirkálókat ismertető sorozatban szó volt, az ilyen reaktorban az üzemanyagrudak között vizet keringetnek. A víz moderálja (lassítja) a neutronokat, lehetővé téve (számos más tényező mellett persze) a láncreakció fenntartását, illetve elszállítja a keletkező hőt is. Hogy kellően hatékony legyen az így felépülő rendszer, a vizet nagy nyomáson kell tartani, nehogy elforrjon.

Forralóvizes reaktort nagyobb zajjal járó működési ciklusa miatt nem alkalmaznak tengerészeti célokra, noha elvileg egyszerűbb felépítésű technológia. További, lényeges érv ellene, hogy a turbina elszennyeződik ennél a megoldásnál, és a kicsiny tengeralattjárókon például igencsak ajánlatos minimalizálni a radioaktív zónákat.

Az első hűtőkörben (primer körben) vizet használó atomerőművekhez hasonlóan a nyomottvizes reaktorok – a fosszilis üzemanyagot égető kazánokhoz képest – rosszabb gőzparaméterekkel rendelkeznek. Ezt fokozza a helyhiány miatt hozott kompromisszumok sora, ami 20-25%-os összhatásfokot eredményez általában.

Mindezt felismerve, a szovjetek alternatív hűtőközeget kerestek. A választék nem túl széles, pláne egy hadihajón alkalmazandó típushoz. Így jutottak el a folyékony fémek használathoz, melyek közül szintén nem sok jöhet szóba. Ugyan az űrbeli alkalmazásra a -11°C-on is folyékony nátrium-kálium eutektikumot (NaK-78) választották a Legenda műholdrendszer esetében, de a hajókhoz, ahol azért annyira mégsem voltak extrémek a körülmények, az ólom-bizmut eutektikum (44,5% Pb és 55,5% Bi) lett a befutó. Összehasonlításképpen, az USA a korabeli SSN-575 Seawolf számára egy nátriumhűtésű típust, a General Electric S2G-t választotta. A nátrium kedvező korróziós és termohidraulikai tulajdonságokkal rendelkezik; mindkettő rendkívül fontos az atomreaktorok üzemeltetése során. Ezek az előnyök a szerkezeti anyagok és az üzemanyagok terén is jelentős könnyebbséget jelentenek. Ugyanakkor heves reakcióba lép a levegővel és a vízzel is, amik mindenhol jelen vannak egy tengeralattjárón.

seawolf_painting.jpg

A nátriumhűtésű reaktorral készült SSN-575 Seawolf remek hangulatú rajza. A hajó hasonló a korabeli Projekt 627 és 645-öshöz, de lépcsős tornya révén mégis jól megkülönböztethető azoktól. Egyébként a hajó az SSN-571 Nautilus, a világ első atomtengeralattjárójának közeli rokona (forrás)

Az ólom és a bizmut azonban – lévén, hogy nehéz elemek – sokkal jobbak a reaktor neutronháztartása és sugárvédelme szempontjából. Keverékük a nátrium 883°C-os forráspontjához képest 1670°C-ig is folyékony marad, lehetővé téve a nagy teljesítménysűrűséget, a gőzparaméterek érdemi javítását, vagyis a kis méreteket. A bizmut az eutektikumban biztosítja, hogy csupán 123,5°C-on szilárdul meg a keverék, míg az ólom magában 327,5°C-on. Mivel a megszilárdult hűtőközegű reaktort többé lehetetlen újraindítani, ezt mindenképpen el kell kerülni, ezért ez a 200°C-os nyereség kulcsfontosságú a napi üzemeltetés során. A vízzel összehasonlítva, igen lényeges eltérés, hogy nem szükséges nagy nyomáson tartani az egész rendszert, mert az magas hőmérsékleten sem forr el. Ezzel együtt a folyékony fémmel hűtött reaktorok sem üzemelnek 500-600°C-nál magasabb tartományban, elsősorban a szerkezeti anyagok szilárdsága okán. Ez viszont azt is jelenti, hogy 1000°C biztonsági tartomány áll rendelkezésre a reaktor „megszaladása” esetére, mivel amíg egy üzemzavarnál nem forr el a hűtőközeg, addig általában a környezet elszennyeződése legalábbis kezelhető mértékű marad. Egy esetleges primerköri csősérülés (nem feltétlen törés) következtében a kijutó közeg nagyon gyorsan megszilárdul, elzárva a tovaterjedés útját – de a keverék kijutása természetesen így sem megengedett normál üzemben. A reaktorok esetében lényeges a láncreakcióban szerepet játszó neutronok sebessége is, melyek alapján a víz moderátort alkalmazó típusok a „lassú”, míg az ólomhűtésűek főleg a „gyors” (azaz gyors neutronokkal működő) reaktorok kategóriájába tartoznak.

Az üzemelés során azonban, a bizmut 209-es izotópjából – a neutronbesugárzás hatására – polónium 210 keletkezik, ami biológiailag az egyik legveszélyesebb radioaktív izotóp. A főbb hátrányok között van még az eutektikum erősen korrodáló természete, ezért a primer kör jó minőségű szerkezeti anyagokat igényel. Emiatt a hűtőközeg kémiai, elsősorban tisztasági paramétereit szigorú korlátok között kell tartani, és nagyon fontos az üzemelés során a keletkező fémoxidok eltávolítása. Kisebb negatívum még, hogy a bizmut – az ólommal ellentétben – igen drága is.

Mindezeket mérlegelve, az elérhető kisebb össztömeg (-300 tonna) gyorsan az ólom-bizmut hűtésű reaktor javára döntötte el a választást, szemben egy azonos teljesítményre képes (a tengelyen 40 ezer lóerő) nyomottvizes típussal.

 

Az új reaktor megvalósítása: a K-27

A fentiek természetesen csupán egy kis töredékét mutatták be a szükséges megfontolásoknak az új reaktor kapcsán. Az alig néhány éves múltra visszatekintő reaktortervezésnek egy új, talán a korábbinál is bonyolultabb területe volt az ólom-bizmut hűtés, ezért a szovjet katonai-ipari komplexum fokozottan támaszkodott a tudományos tervező irodákra a technológia kifejlesztése során. A munkát az IPPE felügyelte, teljes nevén az (azóta) I. I. Lejpunszkijról elnevezett Fizikai és Energetikai Intézet. Az obnyinszki kutatóhely és mérnökiroda vezetésével valósult meg a világ első, polgári célú, áramtermelő atomreaktora is. A leningrádi Központi Tudományos Metallurgiai és Hegesztési Intézet (ma: Prométheusz Konstrukciós Anyagok Központi Tudományos Intézete) a különleges, az ólom-bizmut eutektikum korrozív hatásának ellenálló, a reaktortartálynál, a csővezetékeknél és az egyéb alkatrészeknél használt fémötvözetek fejlesztését végezte. A főként civil reaktorokat tervező OKB Gidropressz (magyarul és kiejtés szerint: Hidropressz Kísérleti Tervezőiroda) Podolszkban, a hasonló profilú, de katonai vonalon tevékenykedő OKBM, vagy mai nevén az I. I. Afrikantovról elnevezett Gépipari Kísérleti Tervezőiroda pedig Nyizsnyij Novgorodban dolgozott a reaktorokon. Nem sokkal később csatlakozott a fentiek mellett is még számos vállalatot, irodát és intézetet számláló csapathoz a NITI, vagyis a nem sokat eláruló nevű Technológiai Kutató és Fejlesztő Intézet. A felsorolásból látható, hogy a szovjet tudományos élet adott szegmensének színe-java részt vett a programban az elkövetkező 15 évben.

kozos_logo_okbm_ippe_gidropress.jpg

Az IPPE, a Gidropress és az OKBM mai logói. A valaha független intézetek mára az állami (civil és katonai) nukleáris ipari konglomerátum, a Roszatom részei (források: IPPE, Gidropress, OKBM)

A NITI-t 1962-ben a Kurcsatov Intézet részeként hozták létre, kifejezetten a tengerészeti nukleáris reaktorok tesztelése céljából, a Leningrád melletti Szosznovij Borban, melyet zárt városként alapítottak négy évvel korábban. A Gidropressz –mostanra évtizedes tapasztalattal a birtokában – fejleszti a VVER erőművi nyomottvizes reaktorokat, így a régi és új paksi típust is.

Kezdetnek mind a Gidropressz, mind a NITI épített egy-egy kísérleti reaktort, előbbi a 27/VT jelűt, utóbbi a KM-1-est. A 27/VT-t 1953-ban kezdték építeni, csupán egy évvel a nyomottvizes, tengeralattjárókba szánt típus után. A 70 MW hőteljesítményű egység 2735 db urán-berillium üzemanyagpálcát tartalmazott, melyek hőleadását 16 bór-karbid szabályozórúddal befolyásolhatták. Kísérleti eszközhöz híven, a hőmérséklet a belépő (235°C) és a kilépő (440°C) ágak között csak 205°C-ot növekedett meg.

1962-ben történt meg a következő lépés, amikor a K-27-est, a Projekt 645 osztály egyetlen tagját vízre bocsátották. A Projekt 627A/November osztályon alapuló, módosított egységet két, egyenként 73 MW hőteljesítményű, a Gidropressz és az IPPE által készített RM-1 (máshol VT-1) reaktorral látták el. Ez volt a technológiai demonstrátora az ólom-bizmut hűtésnek. A hajónak folyamatos gépészeti problémái voltak, de azért a próbákra alkalmasnak bizonyult. 1967-ben még üzemanyagot is cseréltek benne, ami egyfelől a folyamatos folyékony állapot biztosítása miatt nehézséget jelent, másfelől viszont könnyebbséget, mert a konstrukció miatt a reaktorzónát lényegében egy az egyben kiemelik, és egy újat raknak a helyére, azaz nem kell egyenként az üzemanyagkazettákkal foglalkozni. Az új zónának azonban nem sokáig örülhettek, mert 1968-ban a bal oldali reaktort sikerült tönkretenni. Erről részletesen a későbbiekben lesz szó.

Minden esetre a K-27 mutatta az utat a Projekt 705-ösök felé, de azok – ránézésre is – generációs ugrást jelentettek hozzá képest.

k-27_felszinen.jpgFent és lent is a K-27 felszíni menetben, amikor az előnyös „oldalát” mutatja. Ugyanis a Projekt 645 egyértelműen a XXI-es osztályú, második világháborús német tengeralattjáró rokonságába tartozott, egyébként pedig a Projekt 627-esen alapult (teljes oldalnézet ITT) (források: fenti, lenti)

k-27_elolrol.jpg

 

OK-550 és BM-40A

Az RM-1 tehát nem kerülhetett át a kis létszámú személyzet által a tervek szerint az egész bevetésen nem is látogatott, csak távfelügyelt, reaktort tartalmazó rekeszbe az új osztálynál – ehhez sokkal megbízhatóbbnak kellett volna lennie. Az ekkor a Fizikai Energetikai Intézetben (FEI) dolgozó Lejpunszkij felügyelete mellett ezért két reaktortípust is elkezdtek fejleszteni. Valószínűleg egyes – de nem minden – segédrendszerek azonos típusa mellett, az elvárt hőteljesítmény mindkét esetben 155 MW volt. A TVEL cégnél, Elektrosztálban készülő üzemanyag rozsdamentes acélba zárt, pasztillás típusú volt, urán és berillium ötvözeteként. Az urántartalomnak mintegy 90%-a volt az elsődleges energiaforrást jelentő U-235, azaz fegyver tisztaságú volt a dúsítás. Ennek természetesen a 15 éves élettartamra is elegendő energiatartalék volt az oka. Az urán teljes tömege kb. 200 kg volt, tehát igen jelentős ilyen minőséghez képest. Az RM-1 esetében európium szabályozórudakat alkalmaztak, így feltehetően a két, Projekt 705-ösön használt típusnál is. Ezek az üzemelés alatt nagyon erősen felaktiválódtak a neutronsugárzás következtében.

mazc8ur.jpg

Fent: mivel magukról a reaktorokról nincsen kép (csak a leszereléskor készültek, lásd később), ehelyett egy nem kevésbé érdekes fotón a reaktorokat hűtő víz bal oldali beömlője. Lent: a külső hűtőkör kör, illetve a kiegészítő meghajtás rajza

huto.png

reactor_compartment.jpg

A képen a reaktort tartalmazó rekesz szerepel, de sajnos a tényleges elrendezésről (gőzfejlesztők, térfogatkompenzátor, főkeringető szivattyúk stb.) nem sok látszik

Az egyik reaktortípus a korábban elkészülő OK-550 volt, melynek N. M. Carev és maga Afrikantov volt a főtervezője, tehát az OKBM dolgozott rajta. Ahogyan a másik típusnál, az aktív zóna tervezését itt is elsősorban a Fizikai Energetikai Intézet (FEI) végezte. Az OKBM és a Gidropress tulajdonképpen a kapcsolódó gépészeti elemeket tervezte meg. Az OK-550 primer körét hármasan osztott vezetékek képezték, de ennél több információ nincs róla. Ez feltehetőleg azt jelenti, hogy a reaktortartályt egyetlen helyen törték át a hűtőközeg számára, és ezt a kijövő csonkot ágaztatták el három felé. Ez előnyös a tartály szilárdsága szempontjából, bár a hőterhelés egyenletessége romolhatott így. További ok lehet, hogy egyetlen szivattyút nem tudtak vagy más okokból nem akartak alkalmazni, ezért kellett három darab a három, különválasztott csőszakaszra. (Ez a megoldás egyébként nem ismeretlen más típusú reaktorok esetében sem, általában a rendelkezésre álló szivattyúk kis teljesítménye miatt alkalmazzák.)

A konkurens OKB Gidropressz V. V. Sztekolnyikov irányításával és a Podolszki Gépgyár közreműködésével tervezte a BM-40A reaktort. Itt két, normál módon elkülönített primerköri vezeték és ezeken egy-egy főkeringető szivattyú végezte az eutektikum áramoltatását. A gőzfejlesztő típusa MP-7M. Bár a típus az RM-1 utódja volt, természetesen tanultak annak hibáiból. Egyes eszközöket (valószínűleg a szivattyúkat elsősorban) pneumatikus amortizátorokon helyezték el, hogy csökkentsék a hajótestnek átadott rezgéseket, magyarán a tengeralattjáró keltette zajt.

svbr_680x150_roundconer4pix.jpg

A Gidropress oldalán az ólom-bizmut hűtésű reaktorokról szóló rövid beszámolóban – ahol mind a Projekt 645, mind a 705 szerepel – található ez a kép. A jobb oldalán minden bizonnyal a BM-40A metszete látható, még ha nem is túl jól. Ez lehet az egyetlen kép a neten a reaktorról (forrás)

modell_o.jpgEgy gyönyörű makett a Projekt 705-ösről. Az elülső merülési kormányok, a torony antennái, a szélvédő és a mentőkabin helye a toronyban is jól látszik (forrás)

A következő rész ITT. A források az utolsó részben lesznek feltüntetve. A nyitókép forrása: link. A nem megjelölt képek forrása: http://imgur.com/a/WyJ20

18 komment

A bejegyzés trackback címe:

http://modernwartech.blog.hu/api/trackback/id/tr5212586519

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben.

camell · http://indafoto.hu/camell 2017.07.04. 09:38:43

A folytatás mikorra várható?

Galaric 2017.07.04. 13:00:30

Szokásos magas színvonalú írás! Jöhet a folytatás! :)

Burgermeister 2017.07.04. 18:11:18

Szokásos, színvonalas írás. Nagy gratuláció!

Maga Lenin 2017.07.04. 18:36:53

@enpera: Akkor azt hiszem: Egészségedre! :)

@Galaric: Köszi, természetesen előkészületben van...

@Burgermeister: Köszönöm szépen!

Maga Lenin 2017.07.04. 18:37:29

@camell: 3 vagy 4 hét múlva, de az sem a vége lesz, mert 3 részes lesz.

Sam Crow 2017.07.04. 18:58:32

A megszokott módon alapos, részletes írás, különleges a képanyag is. Várjuk a folytatást!

Flankerr 2017.07.04. 23:27:02

A megszokott kiváló színvonal, köszönöm szépen és gratula :)

Maga Lenin 2017.07.05. 20:16:15

@Sam Crow: Köszi! Persze a képeknél minimális a hozzájárulás, de mondjuk fel kellett kutatni őket :)

@Flankerr: Részemről a szerencse! :)

Maga Lenin 2017.07.06. 14:00:40

Az utolsó két bekezdés 2 mondattal és egy képpel frissült!

Sam Crow 2017.07.07. 19:19:46

@Maga Lenin: Ne kicsinyítsd az érdemeidet, ehhez szintén szükséges a skill. Keresni is tudni kell. :)

karlmann 2017.07.14. 20:25:38

Yesss! Ez király volt. Kérdés, a P-20 milyen rokonságban van a Regulus-szal, illetve a német V5/V10-el?

Maga Lenin 2017.07.16. 13:02:10

@Sam Crow: Ami azt illeti, engem is mindig meglep, hogy hány óra megy el a megfelelő képek előkerítésével... :) Illetve mostmár nem lep meg, így 50 poszton túl, de először egyáltalán nem számítottam erre.

Maga Lenin 2017.07.16. 13:08:16

@karlmann: Hát mondhatnék csak annyit: technológiai. De azért... Ebben a posztban:
modernwartech.blog.hu/2016/12/09/szovjet_tervek_nuklearis_repulogep-meghajtasra_1_resz
van minimális szó (az elején) a stratégiai robotrepülőkről, amikkel párhuzamosan mentek ezek a tengerészeti tervek.
A mindenféle, rajzon is épphogy létező német tervekkel szemben a Regulus II-t, amit nem is rendszeresítettek már, is sokkal meghaladta volna képességben a P-20, az adatokat gyorsan összevetve. Csak itt a hangsúly a "volna" szón van.

Osz Apo 2017.08.15. 09:55:36

ez az egyik legjobb blog napjainkban itt a blog.hu-n, abba ne hagyd az irast. :)

Maga Lenin 2017.08.15. 13:07:07

@Osz Apo: Köszönöm szépen a dicséretet! Majd igyekszem... :)

gigabursch 2017.09.14. 09:09:23

Ismét jó volt ide visszatérni.

Nem kevés idejét veszed el az embernek - de ezt vedd dicséretnek.

Maga Lenin 2017.09.14. 12:18:02

@gigabursch: Örülök, hogy tetszik. A dolog másik fele, hogy nekem mennyi időmet veszi el... :) A lényeg hogy dicséretnek vettem!