Подводные лодки

Изначальная идея этой процедуры была хорошо продумана. В конце концов, если пар забирается из остановленного реактора, вода в системе охлаждения реактора, возвращающаяся из парового котла (парового генератора), будет становиться все холоднее, потому что паровой котёл продолжает забирать энергию из системы охлаждения для производства пара, чтобы привести в движение турбины.

Обычно возвращение холодной воды в реактор является нормальной процедурой, потому что она будет нагрета от топливных модулей активной зоны реактора и возвратится в паровые генераторы уже горячей. Но так как реактор остановлен, вода несущественно нагревается от реактора, а температура охлаждающей жидкости становится все ниже по мере того, как паровые котлы забирают из нее энергию на образование пара.

Затопление на данном этапе повредило систему управления реактором. Если защитная система реактора подвергается короткому замыканию, то она остановит реактор. Во время остановки реактора механизмы рычагов управления реактором будут обесточены, открывая механизмы типа «крокодил», которые позволяют пружинам выпрямиться и направить тягу в урановые топливные модули.

В момент остановки ядерные реакции прекращаются, и только благодаря теплу внутри реактора и остаточным реакциям реактор нагревает охлаждающую жидкость. Остановка при работе реактора на 100 % мощности приведет к тому, что мощность упадет до 8 % и останется на этом уровне. Из-за сложных процедур защиты реактора командование ВМС настояло на том, чтобы при остановке реактора закрывались паровые изолирующие клапаны MS-1 и MS-2 для того, чтобы энергия не забиралась из охлаждающей жидкости реактора.

Наконец, температура охлаждающей жидкости реактора настолько низка (от 135 °C-150 °C до 260 °C), что данная плотность наиболее благоприятна для образования активных нейтронов, которые при более высоких температурах будут просачиваться из активной зоны реактора. Более плотная вода означает меньшую утечку нейтронов и больше реакций. Больше реакций — больше мощности. Если ультраплотная вода генерирует активные нейтроны, мощность реактора растет сама по себе. Это называется «перезапуск». Он чрезвычайно опасен, потому что реактор выходит из-под контроля и его мощность может мгновенно возрасти до нескольких тысяч процентов от нормального уровня.

При хорошем раскладе в результате аварии топливо расплавится и заразит реакторный отсек. Судно потеряет ход, потребуются годы на устранение последствий аварии. При плохом же раскладе скачок мощности выбросит в охлаждающую жидкость энергии больше, чем та способна принять, и паровой взрыв разнесет на куски реактор, проделает брешь в корпусе судна — отверстие может быть такого диаметра, что через него способен проехать автомобиль — и потопит судно. Чтобы этого избежать, инструкция адмирала Риковера предписывает, чтобы основные паровые клапаны (MS-1 и MS-2) закрывались с помощью аварийных переключателей на панели управления реактором. Для того чтобы закрыть клапаны с помощью гидравлического привода, требуется несколько секунд. Чтобы открыть их снова, требуется около 10 минут, поэтому их закрытие при аварии носит необратимый характер.

К сожалению, действия, описанные в инструкции Риковера по остановке реактора, были несовместимы с затоплением. Даже рискуя спровоцировать «перезапуск» реактора, когда судно затоплено, операторы могут использовать остаточное тепло реактора, чтобы поднять судно на поверхность. Мантра подводников: «Спасти задание, спасти судно, спасти реактор, спасти экипаж». Закрытие клапанов MS-1 и MS-2 спасёт реактор, но не судно. Клапаны необходимо закрыть таким образом, чтобы пара было достаточно для того, чтобы обеспечивать движение судна в течение 3 минут с использованием половины мощности. Это максимум мощности, которую может предоставить реактор без «перезапуска». Все эти выводы были сделаны после катастрофы подлодки, но это уже не помогло подводникам «Трэшера».

Вернёмся к катастрофе подлодки «Трэшер». Затопление во втором машинном отсеке повлекло за собой короткое замыкание в электронной системе реактора и остановку реактора. Согласно инструкции, команда должна закрыть клапаны MS-1 и MS-2, основные клапаны паровой системы, перекрывающие поток пара, но при этом у них не оставалось никакой надежды использовать пар, чтобы подняться на поверхность.

Можно было сделать попытку закрыть клапаны вспомогательной системы подачи морской воды и изолировать затопленный отсек. Более современные подлодки были оборудованы панелью экстренного закрытия клапанов для того, чтобы вахтенный инженер мог мгновенно изолировать корпус подлодки от потока воды с помощью гидравлики.

Без такой панели или при задержке изоляции вспомогательной системы подачи морской воды такое количество воды могло затопить второе машинное отделение. При этом у судна возникли бы большие проблемы при поднятии на поверхность, если только не воспользоваться экстренным взрывом.

Говорят, что катастрофа похожа на стул: одной или двух ножек недостаточно для того, чтобы стул стоял устойчиво, ему нужно три и более ножек. Так же и аварии нужно три одновременных неполадки, чтобы она превратилась в трагедию. Первой из неполадок было затопление из системы подачи морской воды. Вторая: изолирование паровой системы, чтобы спасти реактор. В результате мощности было недостаточно для поднятия затопленной подлодки на поверхность. Третьей неполадкой могли явиться поздняя изоляция системы подачи морской воды и продолжающееся затопление. Четвертая неполадка была самой тяжелой. Если бы не она, то «Трэшер» смог бы вернуться в Гротон.

Последняя неполадка: отказ воздушных компрессоров высокого давления. Когда баллоны наполняются сжатым воздухом, воздух, забираемый из подлодки, сжимается под давлением до 200 атм. компрессорами поршневого типа. Это делается, когда судно находится на поверхности или производит забор воздуха через шноркель, чтобы избежать резкого падения давления внутри подлодки. Но проблема в том, что влага, содержащаяся в воздухе, может быть губительна для баллонов высокого давления. Воздух проходит через специальную ёмкость, наполненную порошком, который поглощает влагу. Когда порошок перенасыщен влагой и не может больше вбирать ее в себя, система должна переключиться на другую ёмкость и осушить использованную. По какой-то причине система дала сбой, и влажный воздух прошёл сквозь систему и наполнил баллоны высокого давления.

Когда дежурный офицер приказал произвести экстренный взрыв основных балластных ёмкостей, влажный воздух в баллонах со сжатым воздухом прошел через большие клапаны и несколько изгибов трубы и попал в балластные ёмкости. Это вызвало проблемы в системе из-за эффекта Джоуля-Томпсона. Когда газ под большим давлением попадает в среду с низким давлением, то уравнение сохранения энергии гласит, что при падении давления и плотности величина, называемая внутренней энергией газа, тоже падает. Внутренняя энергия пропорциональна абсолютной температуре газа. Поэтому когда давление газа падает, температура газа понижается с температуры окружающего воздуха до минусовых значений. Вы, наверное, уже догадались, чем это может кончиться, если воздух будет влажным. На борту «Трэшера» конденсат мгновенно превратился в гигантский ледяной шар внутри трубы, рядом с клапаном и в изгибах трубы, преградив доступ сжатого воздуха в балластные ёмкости.

Не имея возможности произвести взрыв балластных ёмкостей, потеряв ход из-за закрытия паровых клапанов и имея дополнительный вес из-за затопления во втором машинном отделении, судно было обречено. Заместитель дежурного офицера пытался послать сигнал с помощью подводного телефона, прибора, который передает голосовые сигналы вместо пульсаций. Говорят, что в одном из сообщений с борта «Трэшера» говорилось, что подлодка погружалась под очень острым углом, что могло произойти из-за затопления во втором машинном отделении, которое находится далеко позади центра тяжести подлодки. Тот факт, что офицер продолжал передавать информацию даже в тот момент, когда он знал, что обречён, свидетельствует об исключительной преданности своим обязанностям.