Подводные лодки

Это состояние приостановленного реактора (все контрольные тяги на дне реактора, приводы тяг разблокированы, предохранители инвертора удалены и заблокированы). Один из основных насосов системы охлаждения включен, остальные выключены, а паровые генераторы доверху заполнены водой.

Температура охлаждающей жидкости реактора понизилась до 176,5–204,5 °C и реактор «впадает в спячку». Мощность реактора снижается до промежуточного режима (10–3 в минуту), потом он медленно входит в стартовый режим, а затем доходит до очень низкого «нейтронного» уровня. Горячий режим ожидания используется для приостановки реактора на несколько недель. В этом состоянии его легко снова запустить (за несколько часов или быстрее) в отличие от того, когда реактор подвергся холодной мокрой приостановке.

Это состояние, в котором находится приостановленный реактор, охлажденный до комнатной температуры (38 °C), необходимо, чтобы можно было произвести ремонтные работы. Реактор приводится в это состояние, когда подлодка заходит в док. Чтобы запустить реактор, вам может потребоваться много времени (20–30 часов), потому что активную зону реактора нужно разогревать медленно во избежание появления трещин. Трещины стенок реактора могут возникать, скорее, вследствие быстрого охлаждения из-за разрушения материала температурной волной. Это может случиться, когда температура достигнет примерно 176 °C, при более низкой температуре стенки реактора перестают быть упругими, они становятся ломкими.

Мы узнали о переходе материала из упругого состояние в ломкое во время Второй мировой войны, когда мы построили все эти суда Освобождения. Они имели тенденцию раскалываться пополам во время нахождения в холодной воде. Другой пример: когда вы используете блокиратор на руле вашего автомобиля, его легко сломать, если вор распылит на него жидкость при низкой температуре. Когда температура падает до –17 °C, металл легко разрушается от несильного удара по нему молотком, потому что он переходит из упругого состояния в ломкое.

В реакторе есть две петли охлаждения, или два круга трубопроводов, которые идут от реактора (температура выходящей жидкости высока — 260 °C) к паровым генераторам (паровым котлам), дальше к рециркуляционным насосам реактора, а оттуда к входу в реактор.

Более опытные атомщики называют рециркуляционные насосы реактора ещё основными охлаждающими насосами. Они качают воду через реактор и паровые котлы. Для этого требуются тысячи лошадиных сил. Основной охлаждающий насос по размеру можно сравнить с тремя холодильниками, это самый большой электрический прибор на судне. Вот почему очень тяжело запустить реактор от аккумуляторов — основные охлаждающие насосы высосут всю энергию из аккумуляторов за очень короткое время.

С ростом мощности реактора насосы нужно переключать на более высокую скорость, чтобы обеспечить больший приток жидкости к реактору. До 50 % мощности насосы работают довольно тихо, но если из центра управления поступил приказ «полный вперёд», то насосы нужно переключать на высокую скорость.

Некоторые насосы могут работать на пониженной частоте, замедляясь до очень медленного темпа. Это очень помогает во время выслеживания противника при помощи сонара, потому что при этом снижается общий уровень шума подлодки.

Когда мы обсуждали сонарные сигналы, мы не упомянули, что самые большие проблемы при попытке сделать подлодку тише доставляют именно основные охлаждающие насосы.

В каждой петле имеется 3 насоса, всего их 6. Четыре работают постоянно. Когда насосы работают на малой скорости, то в каждой петле задействовано по два насоса, Иногда всего один насос может работать в каждой петле, например, во время запуска реактора. В это время мощность реактора строго ограничена, и необходимо запустить турбинный генератор, чтобы можно было запустить второй насос в каждой петле.

Разработка основных охлаждающих насосов была очень проблематичной, потому что, в отличие от русских систем, адмирал Риковер потребовал, чтобы они были спроектированы таким образом, чтобы исключить течь. На большинстве насосов установлены водяные замки, которые позволяют вращаться валу с водяным колесом. Но водяные замки не могут удержать всю воду, сочащуюся при повороте металлического вала. Существующий на тот момент насос работал так, что просочившаяся основная охлаждающая жидкость собиралась в поддонных полостях реакторного отсека, что могло приводить к очень высокому уровню радиоактивности в отсеке. Риковер потребовал от своих инженеров полностью закрытый, законсервированный насос, который будет использовать основную охлаждающую жидкость для того, чтобы она циркулировала вокруг мотора. Конечно же, Риковеру сказали, что это невозможно. Адмирал обладал взрывным темпераментом и заставил своих инженеров работать ночами и в выходные дни, пока они не совершили невозможное и не создали американский насос охладительной системы, который остается инженерным триумфом и по сей день.

Поддонные полости — неиспользуемое пространство под килем судна, где собирается вода, вытекшая из водной системы. Это пространство очищается от воды сливной системой и откачивающим насосом. Если этот насос даёт сбой, то через некоторое время (недели или месяцы) судно будет полностью затоплено водой, просочившейся из трубопроводов. Насос, используемый для распределения воды между ёмкостями переменного балласта, заменяет откачивающий насос в случае его отказа.

В её основе лежит принцип; теплая вода поднимается, а холодная вода опускается. Поэтому вода течет вверх через активную зону реактора благодаря плавучести горячей воды, проходит сквозь паровые котлы и заканчивает свой путь в нижней части активной зоны реактора, имея низкую температуру.

Для того чтобы заставить воду течь вниз через паровые котлы (вам нужно положить их на бок) и затем через насосы, потребуется сложная инженерная конструкция. Но благодаря природной циркуляции при низкой мощности, менее 35 %, вам вообще не нужны насосы основной охлаждающей системы. Вспомните о снижении шума, производимого вашим судном! Это одна из причин, почему подлодки классов «Огайо» и «Сивулф» остаются такими тихими.

Система экстренного охлаждения использует тот же принцип. Если активную зону не удается охладить при помощи охлаждающей жидкости во время приостановки работы реактора, то используют экстренную систему охлаждения. Она забирает тепло от распада (около 8 % полной мощности), которое иначе расплавит топливо.

Вот как она работает; к одному из выпускных отверстий системы охлаждения реактора присоединён трубопровод, который идёт к ёмкости теплообменника на такой же высоте, как и активная зона реактора. Трубопровод соединён с несколькими трубами внутри теплообменника. Внутри ёмкости находится морская вода. Теплообменник обладает большой прочностью, чтобы выдержать давление воды. Холодная морская вода забирает тепло горячей охлаждающей жидкости в трубах теплообменника. Поэтому вода в нижней части труб намного холоднее, чем охлаждающая жидкость, входящая в трубы. Охлажденная основная жидкость опускается вниз и втекает в активную зону реактора через входное отверстие корпуса реактора. Охлаждающая жидкость охлаждает активную зону реактора, сама нагревается и поэтому поднимается вверх и вытекает из теплообменника, отдавая тепло, забранное от реактора, морской воде и в окружающую среду.