Основная опасность радиоактивности состоит в действии нейтронов, потому что они, подобно субатомным пулям, жестоко рвут ткани. Вы можете выжить после большой дозы гамма-излучения и даже рассказать об этом, но небольшой дозы нейтронного излучения будет достаточно, чтобы отправить вас на тот свет.
Первые русские подлодки класса «Ноябрь» имели настолько неэффективное экранирование, что лишь некоторые моряки-подводники, служившие на них, доживали до 50 лет — многие умирали молодыми от рака.
Ядерное измерительное оборудование, которое контролирует мощность реактора и уровень нейтронов, размещается в экранированной ёмкости. Оборудование выходит из строя вместе с экраном. Это оборудование — достижение инженерной мысли, отличающее американский флот от русского, на котором атомное оборудование редко работает так, как нужно.
Ядерное оборудование
Хватит о радиоактивности. Давайте вернемся к рассмотрению энергии и к тому, как подлодки её вырабатывают. Мы подошли к паровой установке. Основной частью паровой установки являются паровые генераторы или котлы. Горячая основная охлаждающая жидкость, поступающая из реактора в паровой котел, нагревает воду в нем до температуры кипения.
Вода в паровом котле имеет температуру 82 °C и давление 31 атм. Давление достигается за счёт впускового насоса котла, который представляет собой огромный многоосевой насос размером с холодильник.
В воде содержится большое количество химических элементов, которые предотвращают коррозию внутри котлов. Когда вода в котлах соприкасается с U-образными трубами, содержащими основную охлаждающую жидкость, имеющую температуру 260 °C, она начинает кипеть.
Поток воды должен пройти несколько крутых поворотов. Хотя пар может это сделать, капли воды не могут и падают обратно в котел. Пар из котла сначала проходит сквозь стенку между реакторным отсеком и машинным отделением, а потом сразу через изоляционный клапан. Один (MS-2) по левому борту, другой (MS-1) по правому.
Клапан закрывает трубопровод и предотвращает утечку пара. Пар проходит дальше к большим трубопроводам — один по левому борту, другой по правому, — потом к турбинам. Трубопровод делает виток перед поворотом вниз на пути к турбине. Поскольку вода нагревается выше температуры окружающей среды на 235 °C, труба расширяется на несколько сантиметров. Без этого витка трубы разрушались бы после нескольких циклов нагрева и охлаждения.
Трубы соединены с турбиной через клапаны, называемые дроссельными клапанами. Один открывается вручную оператором. Другой — автоматический дроссельный клапан, предназначен для того, чтобы поддерживать постоянную скорость турбины. Этот дроссель называют ведущим.
Дальше, ближе к верхнему концу турбинных генераторов, пенистая смесь воды и пара проходит сквозь шевронные сепараторы, которые названы так, потому что по форме напоминают знаки отличия сержантов « > ».
MS обозначает основной пар (англ. Main steam), вид пара под высоким давлением и имеющего высокую температуру. Пар меньшего давления и более низкой температуры называется вспомогательным паром.
Бортовой турбинный генератор
Первая турбина в системе трубопроводов — это бортовой турбинный генератор. Это большая коробка из изолированной стали, внутри которой находятся вращающиеся лопатки ротора, и статические лопатки, которые не вращаются. Можно сказать, что турбина — это чёрный ящик, который превращает тепловую энергию пара в механическую. Она проделывает это в две ступени.
Первая ступень является дискретной и работает на том же принципе, что и обычные водяное колесо. Поток пара проходит через ротор (вращающуюся часть турбины) и поворачивает колесо турбины.
Вторая ступень тоже дискретная. Пар проходит через статор (не вращающуюся часть) и ротор (вращающуюся часть), расширяясь и увеличивая скорость. И эта скорость направлена, так же, как в ракетном двигателе, на то, чтобы вращать ротор. После таких многократных ступеней турбина сбрасывает отработанный пар в конденсатор.
Ведущий клапан удерживает количество оборотов турбины на отметке 3600 оборотов в минуту, независимо от нагрузки генератора. Валы генератора и турбины соединены. Генератор — металлический ящик, внутри которого находятся статор с медной обмоткой. Внутри статора вращается ротор, который приводится в движение турбиной. Ротор также имеет медную обмотку.
Идея состоит в том, что при вращении проволочной петли внутри магнитного поля возникает электрический ток. Статор создает магнитное поле. При вращении ротора в магнитном поле в обмотке ротора вырабатывается электрический ток. Для этого требуется колоссальная вращающая сила, которую обеспечивает турбинная часть агрегата. Генератор преобразует механическую энергию в электрическую. Следовательно, комбинация генератор-турбина преобразует тепловую энергию пара в электрическую.
Электроэнергия от генератора подается на не жизненно важные шины. Шина в данном случае представляет собой центр энергетической нагрузки. Примеры таких центров:
• Основные питающие насосы.
• Конденсационные насосы.
• Гидравлические насосы.
Не жизненно важные шины соединены с жизненно важными посредством размыкателя. Основные приборы, нуждающиеся в энергии, получают её от бортовых турбинных генераторов, если дела идут нормально. Но если происходит отказ турбины, то энергия поступает из мотора-генератора, который преобразует постоянный ток аккумуляторной батареи в переменный.
Вот несколько примеров приборов, которые жизненно необходимы подлодке:
• Основные охлаждающие насосы малой скорости.
• Основные насосы подачи морской воды.
• Бортовое освещение.
• Машина для приготовления кофе в вахтенной комнате.
Имеются два бортовых турбинных генератора — один по правому, другой по левому борту.
Основные двигатели
Вторая пара турбин в паровой системе состоит из основных двигателей — один по левому, другой по правому борту. У них есть режим движения вперёд и режим движения назад. Первый из них контролируется дросселем движения вперёд, второй — дросселем движения назад.
Стадии процесса такие же, как и у бортового турбинного генератора — импульсная и реакционная. Каждый из двигателей вращает свой вал, который связан с понижающей шестерней. Хотя они развивают колоссальную мощность (около 15 000 лошадиных сил каждый), они имеют небольшие размеры по сравнению с дизельной силовой установкой такой же мощности. Дизельная установка имела бы размер четырёхэтажного дома, может быть, в два раза больше дома, чтобы обладать подобной мощностью, тогда как основные двигатели не превосходят по размерам легковой автомобиль.
Разность в размерах настолько огромна отчасти оттого, что пар чрезвычайно эффективен. Но нужно также отметить, что основные моторы являются лишь частью цикла. Если вы сложите массу и объем реакторного отсека, бортовых турбинных генераторов, основного конденсатора и всего периферийного оборудования, то окажется, что огромная дизельная силовая установка занимает меньше места, чем атомное оборудование.
