Александр Рыжков, ЦКБ "Айсберг": На основе опыта создания атомных ледоколов приступаем к плавучему энергоблоку на СПГ

Генеральный директор – главный конструктор ЦКБ "Айсберг" Александр Рыжков рассказал в большом интервью Sudostroenie.info об особенностях плавучего энергоблока "Академик Ломоносов", атомных ледоколов проекта 22220 и "Лидер", а также планах работы со сжиженным природным газом.

– Александр Вениаминович, в ноябре 2018 года начался пуск реакторов плавучего энергоблока (ПЭБ) "Академик Ломоносов", построенного по проекту ЦКБ "Айсберг". Когда и как начались работы по проекту 20870?

– Работы по проекту 20870 начались очень-очень давно, ещё в конце 90-х годов. Однако в связи с неустойчивой ситуацией в стране финансирование по этому проекту было не всегда ритмичным. Проект останавливался, потом возрождался. Технический проект был защищён в 2002 году и лёг на полку. Однако после того как в Росатом пришёл Сергей Владиленович Кириенко, проект возродился. В 2006 году мы откорректировали технический проект согласно новой нормативной базе, и ПЭБ начал строиться.

Со строительством тоже не всё шло гладко. ПЭБ начали строить в Северодвинске на заводе "Севмаш", потом его перевезли на Балтийский завод, где проходила активная фаза строительства – формирование корпуса, насыщение его механизмами и системами. В связи со сменой собственника и переходом в ОСК были определённые задержки с финансированием. Стройка затянулась на достаточно длительный период времени, и только в прошлом году энергоблок был построен и был отбуксирован в Мурманск.

Проект 20870 прошёл достаточно длинный путь в связи с ситуацией, зачастую зависящей не от самого проекта, а от внешних обстоятельств. То, что в прошлом году в ноябре успешно произошёл физический пуск на обоих реакторах, а на турбины был подан пар, и их удалось раскрутить до 3 тыс. оборотов – это большой успех. В настоящее время проходят комплексные швартовные испытания, и они идут в графике.
 

– Какие задачи должен решать ПЭБ "Академик Ломоносов"?

– Основная задача энергоблока – обеспечение энергией тех объектов, которые находятся на берегу. ПЭБ может выдавать до 65 МВт электрической энергии, а также до 50 Гкал/ч тепловой энергии.

У энергоблока "Академик Ломоносов" несколько раз менялась площадка.  Изначально ПЭБ предназначался для Певека, потом рассматривался Северодвинск, потом Петропавловск-Камчатский, после чего всё вернулось обратно в Певек. Там и будет расположена основная точка базирования энергоблока. Сейчас в Певеке ведётся строительство береговых и гидротехнических сооружений.

– В каком состоянии находится создание береговой инфраструктуры?

– По моей информации, стройка идёт полным ходом. Поэтому надеемся, что всё будет завершено в плановые сроки. В 2019 году энергоблок должен быть отбуксирован на точку.
– В чём особенности реакторной установки проекта 20870?

– На энергоблоке "Академик Ломоносов" применена реакторная установка КЛТ-40С, базирующаяся во всех своих технических решениях на установках типа ОК-900, которые использовались на атомных ледоколах, а также на атомном лихтеровозе-контейнеровозе "Севморпуть". Реакторная установка данного типа – надёжная и безопасная.

В то же время есть особенности с точки зрения энергетики. Реакторная установка КЛТ-40С обеспечивала работу на одной загрузке активной зоны до 3,5-4 лет. Для атомных ледоколов это замечательно, но для энергетики, возможно, этого мало. Чтобы повысить автономность самого энергоблока и не осуществлять каждый раз буксировку на завод по истечении этого срока, мы предусмотрели целый комплекс хранилищ отработанного ядерного топлива и комплекс технических средств, с помощью которых можно выгружать топливо из реактора энергоблока, осуществлять перегрузку в собственные хранилища и загружать в реактор новые активные зоны.

За счёт этого автономность – время между буксировками на завод для осуществления среднего ремонта – удалось увеличить до 12 лет. По истечении этого периода необходимо произвести вывод из эксплуатации и буксировку на завод. Эта работа рассчитана примерно на год, после чего ПЭБ опять может быть отбуксирован на место базирования.

– Чем будет замещаться выпадающая мощность?

– Изначально по проекту эксплуатации планировалось строительство нескольких энергоблоков. В настоящий момент мы видим, что целесообразно строить не серию энергоблоков проекта 20870, а новый энергоблок с новым реактором.

Уже имеются новые реакторы "РИТМ-200", которые установлены на ледоколе проекта 22220. На базе этих реакторов ОКБМ предлагает реакторы "РИТМ-200М", в которых можно увеличить период между перезарядками активных зон до 8-10 лет. Это также позволит отказаться от целого блока хранилищ отработанного ядерного топлива и уменьшить себестоимость проекта и капитальные вложения. По нашему мнению, применение новых технических решений улучшит экономическую эффективность где-то на 25-30%.

– На сколько при этом снизится себестоимость нового ПЭБа?

– Примерно на те же 25-30%. В настоящее время мы ведём переговоры с Росатомом о разработке проекта энергоблока с новым реактором.

– Это проект для российского или зарубежного рынка?

– Всё будет зависеть от заказчика. Где он укажет, там и будем использовать.

– На Балтийском заводе продолжается постройка трёх первых судов типа ЛК-60 проекта 22220. Какие новые для отечественного судостроения решения были применены в этом проекте?

– Можно сказать, что на этом ледоколе новое всё, и одновременно это всё базируется на опыте и старых принципах. Например, новый реактор интегрального типа "РИТМ-200". Этот реактор имеет почти вдвое меньший вес и больший период между перезарядками активной зоны до 7,5-8 лет. Это действительно реактор нового поколения.

Также на этом ледоколе используется система электродвижения на переменно-переменном токе. Это новая система. Такой мощности систем в России и в Советском Союзе ещё не создавали. Более того, во всём мире таких мощных электродвигателей практически нет.

Система автоматики построена на новой элементной базе и на новых принципах. В паротурбинной установке применено много новых решений.

Поэтому, с одной стороны, все элементы были на предыдущих ледоколах, но в настоящий момент в каждом из этих элементов сделан качественный скачок. Хотя когда мы начинали проект, то думали, что новая будет только реакторная установка.

– Чем была вызвана необходимость применения двухосадчной схемы, и как она реализована на ЛК-60?

– Перед началом проекта было много споров о том, каким должен быть этот ледокол. Предлагалось несколько схем транспортной системы. Первая – эта та схема, которая действует в настоящий момент – на трассах Северного морского пути работают глубоководные ледоколы или, как их называют моряки, богатыри. Это ледоколы проекта 10521 "Ямал" и "50 лет Победы", имеющие осадку 10,5-11 м. А в мелководных районах Арктики и на трассах в устьях сибирских рек, в т.ч. на Енисее до порта Дудинка, работают мелкосидящие атомные ледоколы проекта 10580 "Таймыр" и "Вайгач", которые имеют меньшую мощность.

Вторая схема – применить взамен двух один ледокол, который мог бы менять осадку в устьях рек и на мелководных участках. Либо, принимая баласт, погружаться и увеличивать осадку и за счёт этого работать на глубоководных трассах Севморпути. В итоге была принята концепция именно двухосадочного ледокола. Наверное, это правильно, потому что время работы в устьях рек относительно небольшое. Строить два вида ледоколов было бы достаточно дорого.

Безусловно, это вызвало целый ряд требований к ледоколу. И, в первую очередь, это обеспечение минимальной осадки. Мы применили целый ряд технических решений: изменили определённым образом конструктивную защиту, биологическую защиту, меняли конструкции корпуса ледокола, чтобы уменьшить вес и обеспечить осадку 8,5 м. В настоящий момент все эти вопросы решены.

– Одно из таких решений – это струнная защита?

– Да, это было одно из наших технических решений. На всех атомных ледоколах обязательно выполняется конструктивная защита от разных видов аварий: от посадки на мель, от падения вертолета и от столкновения или тарана другим судном. Это целый комплекс конструктивных мероприятий в корпусе ледокола.

До этого одним из основных способов решения данной проблемы было увеличение толщины металла и корпусного набора в бортовых секциях, чтобы в случае столкновения с другим судном или тарана, эти увеличенные  толщины поглощали энергию столкновения.

На проекте 22220 такое стандартное решение привело бы к значительному увеличению веса корпуса судна, и мы бы не смогли выти на нужную осадку. Поэтому мы применили новое решение – струнную защиту. Вдоль корпуса ледокола на достаточно большой длине расположены специальные конструкции, которые в случае тарана вовлекают весь корпус судна в процесс, и энергия распределяется на все переборки ледокола.

Решение оказалось достаточно удачным. За него один из наших предыдущих конструкторов получил президентскую премию. Струнная защита реализуется уже на третьем ледоколе. Планируем применять её и на новых проектах.
 

– Вы упомянули новую систему электродвижения. В чём её особенности, и какое оборудование там используется?

– При разработке техпроекта мы работали с французской фирмой Converteam, которая применила целый ряд новых решений, в т.ч. использование асинхронных электродвигателей. На этом ледоколе в практике отечественного судостроения мы в первый раз применили систему электродвижения на переменном токе. Это означает: переменный ток на генераторе, далее – система преобразования тока и гребные электродвигатели на переменном токе. На предыдущих ледоколах использовались гребные электродвигатели на постоянном токе. Есть свои плюсы и минусы у каждой системы, но при эксплуатации лучше себя зарекомендовали системы на переменном токе. В частности, они уже были реализованы на ледоколах "Таймыр" и "Вайгач", которые мы строили вместе с финской стороной. Там использовались элеткродвигатели импортной поставки.

Когда мы начали строить ледокол, то французы отказались от участия в проекте в связи с тем, что у них сменился собственник. Они стали принадлежать компании General Electric. Это была действительно большая проблема, кто же будет делать систему электродвижения. В РФ не было поставщиков, которые имели опыт разработки, изготовления и поставки систем такой мощности.

– В каком году это было?

– Это было в 2012-2013 годах. Тогда ЦНИИ СЭТ, филиал Крыловского ГНЦ, взял на себя данные работы и, могу сказать, с успехом выполнил их, несмотря на то, что сроки по поставкам этой системы были немного задержаны по сравнению с контрактными обязательствами. В результате в Российской Федерации появились компетенции по разработке электродвигателей мощностью 20 МВт, по разработке систем электродвижения и системы управления на токи 10,5 кВ мощностью 60 МВт.

В настоящий момент система электровдижения полностью разработана, прошла испытания на уникальном стенде КГНЦ. Обкатка всей линии системы электродвижения на стенде позволила заранее увидеть определённые проблемы, которые удалось решить до комплексных швартовных испытаний и до пуска системы на ледоколе.

– Какова доля отечественного оборудования в ледоколе проекта 22220?

– Всё основное оборудование, которое имеет более 75% стоимости в "материальном пакете", – отечественной поставки. Более мелкое оборудование – частично импортной.

– Обсуждается заключение контракта на постройку 3-го и 4-го серийных ЛК-60. Будут какие-то отличия в части документации и в части поставщиков оборудования?

– В настоящий момент мы не видим необходимости изменения каких-то технических решений в данном ледоколе. Если они будут из-за изменений нормативной базы, то они будут незначительными и иметь локальный характер.

Могут быть изменения по поставщикам оборудования, которые будут определены в процессе конкурсных процедур. Мы надеемся, что изменений будет немного. Документация уже отработана, и чем меньше будет изменений, тем быстрее ледокол будет построен.

– Когда может быть заключен контракт на постройку двух дополнительных ЛК-60?

– По предварительной информации, это может произойти в конце первого – начале второго квартала.
 

Макет ледокола "Лидер"

– Ледокол "Лидер" проекта 10510 обладает выдающимися характеристиками. Чем вызваны такие размерения и мощность?

– В самом начале проекта заказчиком была поставлена нетривиальная задача. До этого обычно в техническом задании требуется обеспечить предельную ледопроходимость. Это та максимальная толщина льда, в которой ледокол может двигаться непрерывным ходом. Понятно, с очень небольшой скоростью. Например, на проекте 22220 предельная ледопроходимость – 2,8-2,9 м. В этом льду ледокол сможет двигаться непрерывным устойчивым ходом со скоростью 1,5-2 узла.

Любой ледокол может работать и в большей толщине льда, но в этом случае он уже будет работать в другом режиме – набегами. Прочность корпусных конструкций и характеристики всех механизмов позволят работать в таком режиме, но скорость движения будет значительно меньше.

На ледоколе "Лидер" заказчик поставил совсем другую задачу – обеспечить скорость хода не менее 10 узлов во льду толщиной 2 м. Это средняя толщина льда в наиболее сложный с ледовой точки зрения весенний период в восточном секторе Севморпути. Такая скорость нужна, чтобы обеспечить экономическую эффективность проводок транспортных судов в Арктике. С меньшей скоростью водить неэффективно.

Исходя из этих требований, рассчитывали мощность, тягу, упор, корпус ледокола. Мы провели целый ряд испытаний, в т.ч. в ледовом бассейне КГНЦ, которые подтвердили, что во льду толщиной 2 м ледокол сможет ходить со скоростью около 12 узлов.

Ледокол "Лидер" сможет обеспечить проводку крупнотоннажных транспортных судов в данных ледовых условиях. В данном случае задача ставилась, исходя из требований экономической эффективности транспортной системы: не одного ледокола как отдельной единицы, а ледокол плюс транспортное судно.

– В качестве судна рассматривался газовоз класса "Ямалмакс"?

– Рассматривали в том числе и газовозы типа "Кристоф де Маржери", которые в настоящий момент работают в порту Сабетта.

Эти газовозы имеют очень высокую ледопроходимость, и они, безусловно, тоже способны пройти во льду толщиной 2 м весь Северный морской путь, но их скорость будет значительно ниже. Без "Лидера" они будут идти несколько недель, с ним этот путь займёт несколько дней.

– Что примечательного в энергетической установке ледокола ЛК-120?

– В энергоустановке ледокола "Лидер" использованы два реактора "РИТМ-400". Это следующие реакторы в типоразмере реакторов "РИТМ". Это тоже реакторы интегрального типа, но их мощность вдвое больше.

В паротурбинной установке данного ледокола применили 4 турбины, точно такие же, как и на ледоколе проекта 22220. Система электродвижения построена на тех же принципах. Мы постарались максимально обеспечить унификацию оборудования на ледоколе "Лидер" с тем оборудованием, которые уже принято на строящихся ледоколах. По крайней мере, основного.

– Как устроен пропульсивный комплекс ледокола "Лидер"?

– На данном судне, впервые для атомных ледоколов, мы применили не три, а четыре винта и два руля. Обусловлено это тем, что при применении трёхвинтовой схемы потребовалось бы изготавливать винты и валопроводы гигантских размеров, что было бы очень затруднительно. К тому же с четырьмя винтами тяга оказалась больше, что также положительно сказалось на ледовых качествах.

– Какие-то подруливающие устройства на этом судне предусмотрены?

– Подруливающих устройств у данного ледокола нет. На линейных мощных атомных ледоколах, которые работают в условиях Арктики, достаточно рискованно применять подруливающие устройства или разные выдвижные механизмы в подводной части, потому что их просто срезает льдом при высоких нагрузках.

Ледокол проекта 10510

– Какие показатели по автономности?

– На одной загрузке активной зоны ледокол сможет работать до 8-10 лет. По провизии автономность достигает 8 месяцев.

– На какой стадии находятся проектные работы по данному судну?

– В прошлом году мы завершили разработку технического проекта данного ледокола. В настоящий момент находимся в ожидании контракта на разработку нулевого этапа РКД, чтобы начать готовиться к строительству.

Также сейчас мы выполняем работы по выпуску так называемого разрешительного пакета документов. Это документация необходима судостроительному комплексу "Звезда" для получения лицензии на строительство. Выпуск будет завершён в третьем квартале этого года.

– По срокам постройки головного "Лидера" есть какие-то даты?

– По предварительным оценкам, срок строительства составит не меньше 7 лет. Ледокол большой, мощный, поэтому строить его придётся достаточно долго.

– Как Вы можете оценить готовность судоверфи "Звезда", ведь сухой док, в котором предполагалась постройка, пока ещё не готов?

– Непосредственно построечное место для формирования корпуса нужно не завтра, а через некоторое время. Не раньше чем через два года. Потому первоочередными задачами будут определение поставщиков, контрактация крупногабаритного оборудования, а также оборудования с длительным циклом изготовления. Это необходимо сделать на первых этапах.
 

–Какие ещё проекты ЦКБ "Айсберг" готово предложить для использования в Арктике?

– В прошлом году мы разработали технический проект многофункционального судна атомного технологического обслуживания. Это судно необходимо для обеспечения ремонта, перезарядки, хранения отработанного ядерного топлива. Оно будет работать со всеми атомными ледоколами, как действующими, так строящимися и будущими. А также со всеми энергоблоками, как строящимися, так и с будущими.

– В том числе и с ПЭБ "Академик Ломоносов"?

– При необходимости сможет. Данное судно является уникальным и сможет обеспечить всю линейку имеющихся атомных объектов гражданского назначения. Это один из проектов.

Помимо этого, в конце прошлого года ЦКБ "Айсберг" выиграл конкурс и в настоящий момент начинает разрабатывать проект создания плавучего энергоблока на сжиженном природном газе (СПГ). Сейчас мы разрабатываем концептуальный проект. Предусматриваются энергоблоки разной мощности:  80, 100, 150, 200 МВт. Сейчас мы определяем с потенциальным заказчиком линейку энергоблоков, которые ему будут нужны, и будем разрабатывать эскизный проект.

Также мы можем предложить проекты ледоколов, работающих на сжиженном природном газе мощностью 40 МВт. У нас есть наработки в этой области, которые могут быть интересны потенциальным заказчикам.

– Но ведь СПГ – это несколько новая для "Айсберга" область. Есть здесь какая-то специфика и особенности?

– Безусловно, это новая для нас область. Но она новая и для всех отечественных проектантов и заводов-строителей, потому что в России фактически нет судов, работающих на СПГ.

К тому же требования, которые предъявляются ко всем системам ядерной энергетической установки, настолько серьёзные и жёсткие, что работа с газом сейчас для нас не является сложной. Это новое направление, но, в принципе, оно для нас абсолютно понятно. Поэтому в этом направлении мы будем дальше развиваться.

Беседовал Александр Полунин
Фото: ЦКБ "Айсберг", Sudostroenie.info