Reactor nuclear para NNSL. ¿Ponerá Poseidón el huevo de Dollezhal?
Reactor nuclear para submarino no nuclear (NNS). La contradicción es inherente al título, sin embargo, esta pregunta fue considerada seriamente en la URSS. En particular, la idea de colocar un reactor nuclear de pequeño tamaño se consideró en relación con los submarinos del proyecto 651. El submarino diésel-eléctrico del proyecto 651, el portador de misiles de crucero, se ha convertido en el submarino no nuclear más grande de la época construido en la URSS.
Desde el principio, en un esfuerzo por aumentar el alcance de los submarinos sumergibles diesel-eléctricos 651, los diseñadores instalaron baterías de plata-zinc en lugar de baterías de plomo-ácido. En la práctica, resultó que las baterías de plata-zinc tienen dos inconvenientes críticos: alto costo y corta vida útil (hasta ciclos de carga y descarga de 100), que determinaron el retorno a las baterías de plomo-ácido.
Sin embargo, además de las baterías de mayor capacidad, se consideraron soluciones más radicales para los submarinos diesel-eléctricos XDUMX del proyecto 651. En principio, la Armada Soviética (Armada) de la URSS paralela a la construcción de barcos del proyecto 651 se estaba preparando para la construcción de los submarinos nucleares del proyecto 675, con los mismos misiles de crucero P-6 que se instalaron en los submarinos diesel del proyecto 651. Sin embargo, los submarinos 675 del proyecto eran significativamente más caros que los submarinos 651. Se necesitaba una solución que permitiera a los submarinos (PL) del proyecto 651 tener una gama ilimitada de submarinos submarinos, mientras se mantenían las otras características al nivel de los submarinos diesel-eléctricos del proyecto original.
Como solución, se consideró la creación de un reactor nuclear de pequeño tamaño, los llamados huevos Dollezhal, en nombre de su creador Nikolai Dollezhal, jefe de diseño de reactores atómicos para la Marina soviética. En la etapa inicial, el proyecto sugirió colocar el reactor en una cápsula separada y remolcarlo en un cable con un cable para abandonar la protección biológica pesada. Sin embargo, tal concepto se rechazó de inmediato, tanto por la alta probabilidad de perder la cápsula con el reactor, como por la posibilidad potencial de rastrear los submarinos a lo largo de la traza radioactiva. En el futuro, se consideró la ubicación del reactor fuera del robusto recipiente de presión submarino diesel-eléctrico, pero dentro del marco de una única estructura submarina "rígida".
Es obvio que las tecnologías de ese tiempo no permitieron la creación de un reactor libre de mantenimiento suficientemente compacto y confiable con características aceptables. En el futuro, la idea de instalar una planta de energía nuclear (NPP) en submarinos diesel-eléctricos regresó más de una vez. En particular, el proyecto 651 para la creación de un submarino masivo equipado con plantas de energía nuclear de baja potencia se desarrolló sobre la base de los submarinos diesel-eléctricos del proyecto 683. Este submarino se construiría en grandes cantidades en fábricas que anteriormente producían submarinos diesel-eléctricos. El proyecto 683 se retrasó y no se desarrolló, probablemente porque en ese momento la URSS ya tenía suficiente capacidad de producción para producir buques nucleares completos en las cantidades requeridas por la Marina.
El proyecto 651 tampoco fue olvidado. En el año 1985, uno de los barcos de este proyecto se volvió a trabajar de acuerdo con el proyecto 651E, desarrollado tan pronto como el año 1977. Como parte de la modernización, el submarino estaba equipado con una unidad de energía nuclear compacta de bajo consumo de energía desarrollada en el Instituto de Investigación y Diseño de Ingeniería de Potencia (NIKIET), actualmente, la Orden de Lenin, N.A. Dollezhal. En el marco del proyecto 651E, las unidades de energía nuclear de baja potencia estaban ubicadas en el submarino de popa más bajo fuera de un casco robusto. Reactor de un solo circuito usado de tipo ebullición Sin embargo, el proyecto submarino 651E tampoco abandonó el escenario del prototipo.
Con el colapso de la URSS y la pérdida de una parte significativa de su potencial industrial, Rusia enfrentó una vez más el problema de la escasez de submarinos nucleares. El proyecto de submarino nuclear multipropósito 885 / 885М “Ash”, a pesar de todas sus ventajas, resultó ser extremadamente costoso y difícil de construir. En total, se planea construir siete ICCPL del proyecto 885 / 885М, lo que es completamente inadecuado dada la rápida obsolescencia de los submarinos nucleares de tercera generación de la tercera generación de proyectos 971 y 945 / 945А en la Armada de Rusia.
En este momento, el diseño de un submarino para usos múltiples, Husky de nueva generación, está en marcha. El proyecto Husky todavía está lleno de rumores en lugar de información real. Presumiblemente, los submarinos de este proyecto serán más pequeños y más baratos que el proyecto XTsL 885 / 885М, que permite establecer una analogía con los súper costosos submarinos Seawolf de EE. UU. Y desarrollarlos para reemplazar los submarinos más versátiles y relativamente económicos del tipo Virginia.
Al mismo tiempo, existen riesgos de que el proyecto Husky, especialmente si implementa un alto coeficiente de novedad técnica, pueda enfrentar retrasos imprevistos y aumentos de costos.
Otra forma de mejorar el componente submarino de la Armada es construir submarinos no nucleares. Y en este segmento en la Armada rusa tampoco todo va bien. Actualmente, la tendencia mundial es equipar submarinos no nucleares con plantas de energía independientes del aire (VNEU), hechas de varios principios: celdas de combustible, motores Stirling. La presencia de VNEU le permite aumentar radicalmente el alcance del curso sumergido de los submarinos nucleares navales, acercando sus capacidades a los submarinos nucleares, con el costo significativamente menor de los primeros.
Desafortunadamente, los proyectos rusos del VNEU para los submarinos navales Lada 677 enfrentaron problemas, como todo el proyecto 677, como resultado de lo cual se espera que los primeros submarinos de este proyecto se implementen sin instalar el VNEU.
Otra opción es equipar los subsistemas navales con baterías de litio de mayor capacidad elegidas por las fuerzas navales japonesas (Marina), que también operan los submarinos navales con un motor Stirling. Se supone que el uso de baterías de litio de alta capacidad permitirá una autonomía DAL NNS comparable a la que permite el uso de VNEU, pero al mismo tiempo las baterías de litio ofrecen una mayor variedad de viajes bajo el agua a altas velocidades.
Los críticos de las baterías de litio hablan de su tendencia al fuego y la explosión. Sin embargo, se puede suponer que el uso industrial, y especialmente el uso militar de tales baterías, implicará una mayor atención a los problemas de seguridad y minimizará los riesgos potenciales de sobrecalentamiento o deformación de las baterías. El mayor obstáculo para la introducción de baterías de litio en el NAMS es su alto costo.
La perspectiva de utilizar baterías de litio en interés de la Armada se ve confirmada por la intensificación de su desarrollo por parte de los fabricantes europeos.
En la exposición Euronaval 2018 en París, celebrada en 2018 en París, la asociación naval francesa Naval Group y la asociación alemana TKMS anunciaron la creación de sus propias baterías recargables de ion litio para submarinos. Ambas compañías desarrollan de forma independiente baterías de litio para submarinos, en cooperación con un importante fabricante francés de baterías de litio industriales y baterías, la empresa SAFT.
El Grupo Naval planea utilizar baterías de litio LIBRT en el posible SMX-31 NPS, mientras que el TKMS está desarrollando una solución universal que puede integrarse en los NNS alemanes existentes y existentes de los proyectos 212 y 214.
En Rusia, la situación con la producción de baterías de litio modernas es bastante incierta.
Liotech, una filial de RUSNANO, fabrica baterías fabricadas con tecnología de fosfato de litio y hierro (LiFePO4). Estas baterías tienen ciertas ventajas, en particular, la alta seguridad de uso, la posibilidad de una carga rápida segura y la descarga segura de altas corrientes. Al mismo tiempo, la capacidad de LiFePO4 es significativamente (aproximadamente dos veces) inferior a las baterías de litio fabricadas con litio cobalto u otras tecnologías. La información sobre la quiebra de la compañía apareció en los medios de comunicación varias veces, pero el sitio de la empresa está funcionando actualmente.
En 2015, el Centro Científico de “Fuentes de Energía Autónomas”, junto con la Planta de Fuentes de Energía Autónomas, PJSC, anunció la apertura de una producción de ciclo completo de baterías de iones de litio. Sin embargo, actualmente falta información sobre la escala de producción y el grado de localización.
Las tecnologías de las baterías LiFePO4 y otros tipos de baterías de litio se desarrollarán, y su implementación en Rusia, así como la posibilidad de utilizarlas como fuente de energía para NPSL, merecen un estudio detallado por parte de organizaciones especializadas.
La falta de un VNEU doméstico y soluciones basadas en baterías de litio de alto rendimiento, combinadas con el alto costo y los retrasos en la construcción de submarinos multipropósito, pueden obligar a la Armada rusa a volver al concepto de equipar los submarinos de bajo voltaje con NPI de baja potencia. En este momento en el mundo, bajo la influencia de "verde", hay una desviación de la energía nuclear. En un futuro cercano, Rusia no planea abandonar el "átomo pacífico", se está desarrollando activamente en esta dirección y lo más probable es que sea "el primero entre iguales" en el campo de la energía nuclear.
Un ejemplo del surgimiento de tecnologías innovadoras entre los científicos nucleares rusos es el ejemplo de la creación de una unidad de energía nuclear de pequeño tamaño para el vehículo submarino no tripulado Poseidon y un motor de cohete nuclear para el misil de crucero Burevestnik con un alcance de vuelo ilimitado.
No hay datos confiables sobre la unidad de energía nuclear Poseidon BPU. Presumiblemente, este podría ser un reactor con un líquido refrigerante metálico con una capacidad de aproximadamente 8-10 MW, basado en el desarrollado por el Instituto de Investigación Tecnológica AP. Aleksandrova (NITI) proyecta AMB-8, con bombas de enfriamiento magnetohidrodinámicas silenciosas del circuito primario.
Dada la especificidad del uso de la unidad Poseidon, su unidad de energía nuclear puede tener una vida útil limitada, que puede durar varios miles de horas, lo que no permitirá que se la tome prestada directamente para submarinos prometedores, sino que la deja como fuente de soluciones tecnológicas.
La presencia de protección radiológica en una planta de energía nuclear en la unidad de Poseidón está en duda. Por un lado, la ausencia de la tripulación no requiere una protección total contra la radiación, solo la llamada Compartimientos de protección "sombra" con dispositivos sensibles. Por otro lado, la falta de protección contra la radiación puede complicar el funcionamiento de la unidad Poseidon: instalación / remoción del transportista, trabajos de mantenimiento a pesar de que su reactor predeterminado está "conectado".
Tanto en la URSS como en Rusia, los reactores con un refrigerante líquido-metal se desarrollaron muy activamente, hasta el uso en serie en submarinos del proyecto 705 "Lira", que tiene características técnicas destacadas, así como un extenso conjunto de problemas sin solución. Es probable que la NPU de "metal líquido" (probablemente) de la unidad Poseidon sea efectiva solo en el marco del problema a resolver y no se pueda adaptar para una operación sin problemas a largo plazo.
Si no se puede realizar el NPI con refrigerante metálico líquido y con un ciclo de operación autónomo y prolongado, la opción de crear un NPI de baja capacidad basado en reactores desarrollados en el mismo NIKIET, donde se diseñó previamente el huevo de Dollezhal, puede considerarse.
Del artículo del Director Adjunto - Diseñador General de Objetos Civiles de JSC NIKIET A.O. Pimenova:
En particular, las plantas de baja potencia (ASMM) Vityaz, Shelf y ATGOR deben tener dimensiones mínimas y alta autonomía. Están diseñados en un diseño encapsulado, lo que brinda un mayor nivel de seguridad del ASMM. La planta de energía integrada y transportable integrada Vityaz, basada en un reactor presurizado refrigerado por agua, una capacidad eléctrica de 1 MW y una capacidad térmica de 6 MW, no pesa más de 60 toneladas. La campaña principal es 40 000 horas, la frecuencia del reinicio es de seis años, refrigeración por aire, con bombeo mecánico de aire.
En el rango de potencia de 1 a 10 MW, el proyecto ASMM "Shelf" y el prometedor proyecto "ATGOR" se proponen en base a un reactor de baja potencia refrigerado por gas con un ciclo abierto. La unidad móvil ATGOR en un semirremolque de automóvil es capaz de producir 3,5 MW de energía térmica y 0,4-1,2 MW de energía eléctrica. La vida útil es de 60 años, el combustible nuclear se reinicia una vez cada diez años.
ASMM "Shelf" es el desarrollo principal de "NIKIET", se puede suministrar en forma de cápsulas de energía listas para usar y está diseñado para el suministro de energía de equipos técnicos que operan en campos de petróleo y gas, incluidos los que se encuentran lejos de la costa y tienen un ciclo de trabajo durante todo el año durante 25-30 años El "estante" de AFMM incluye un reactor nuclear de doble circuito con un reactor integrado refrigerado por agua con una potencia térmica de 28 MW, una instalación de turbogenerador que proporciona generación de energía con una potencia de 6 MW y un sistema para el control, monitoreo y protección automatizados y remotos por medios técnicos de la instalación.
La vida útil del "Estante" ASMM es 60 años, la campaña central 40 000, las horas, la frecuencia de sobrecarga durante seis años. El peso del módulo transportado es 375 t. El reactor está bajo la protección del casco de seguridad, que en caso de accidentes con pérdida de refrigerante proporciona 72 horas para decidir sobre acciones adicionales. El generador de turbina está disponible para su reparación. De la influencia de factores externos, todos los elementos de la "Plataforma" ASMM están cerrados por una funda protectora.
Por lo tanto, se puede suponer que los desarrollos de los ingenieros de energía nuclear rusos nos permiten crear un NPI autónomo compacto con una capacidad eléctrica de 1-6 MW con una vida útil de hasta diez (y posiblemente más) años entre recargas del núcleo del reactor. Si se puede crear una unidad de potencia nuclear compacta sobre la base de reactores con líquido refrigerante metálico, entonces sus características pueden ser aún más impresionantes. La colocación del reactor en una cápsula aislada le permitirá aislarlo del casco submarino tanto como sea posible y evitar un aumento significativo del ruido en comparación con el NPS / DEPL.
En primer lugar, debe decirse que las declaraciones "no necesitamos submarinos navales, suficientes submarinos diesel-eléctricos convencionales" no resisten ninguna crítica y se refieren a un intento de complacencia: "si no tenemos éxito, entonces no es necesario". El tiempo de los submarinos diesel-eléctricos clásicos está llegando a su fin, su potencial de exportación disminuirá rápidamente, no debido a los "mods" en las NNL, sino porque la necesidad de un ascenso frecuente para recargar las baterías es desastrosa para un submarino. Dado el rápido aumento en el número de vehículos aéreos no tripulados (UAV) que se están desarrollando, incluso en interés de la Armada, el radar o la cámara termográfica del UAV detectarán un radar o una cámara termográfica del UAV y los destruirá hasta la profundidad del periscopio.
¿La marina rusa necesita submarinos diesel-eléctricos con una planta de energía nuclear auxiliar, o es mejor centrarse en el desarrollo de VNEU y baterías modernas para submarinos navales? La respuesta a esta pregunta requiere obtener respuestas a varias otras preguntas:
1. ¿Qué tan exitoso y costoso (bajo costo) resultará ser el submarino Husky y cuánto costarán los submarinos diesel con un NPI auxiliar?
2. ¿La industria de la Federación de Rusia es capaz de crear una VNEU en un tiempo razonable ya un costo razonable, o producir baterías modernas, cuyo uso en submarinos domésticos les permitirá competir con las mejores contrapartes del mundo?
En el artículo 1. Si, por alguna razón, el submarino Husky del proyecto resulta costoso y su construcción llevará mucho tiempo, y el submarino diesel-eléctrico con un NPI auxiliar será mucho más barato, aunque a un costo de características más modestas y más fácil de construir, se puede considerar e implementar para proporcionar a la Armada un número suficiente de submarinos.
El costo del proyecto ICAPL 885 / 885M es de 30 a 47 mil millones de rublos. (de 1 a 1,5 billones de dólares), el costo del proyecto SSBN 955 / 955A es de aproximadamente 23 billones de rublos. (0,7 billones de dólares). El valor de exportación de los submarinos diesel-eléctricos del Proyecto 636 es de $ 300 millones, respectivamente, su valor para la Armada rusa debe ser de aproximadamente $ 150-200 millones. Incluso si su costo, en el caso de equipar una planta de energía nuclear auxiliar, se duplica, entonces en este caso el costo de los submarinos diesel-eléctricos con plantas de energía nuclear será de tres a cuatro veces menor que el costo del proyecto 885 / 885M de ICAPM. Esto no significa en absoluto que sea necesario abandonar los buques "reales" de propulsión nuclear en favor de los submarinos diesel-eléctricos con centrales nucleares, sino que su existencia durante la flota puede ser bastante rentable, confirma.
En el artículo 2. El problema de VNEU y las baterías de mayor capacidad deberán resolverse de una forma u otra, al menos para proporcionar a la industria de la construcción naval pedidos de exportación. Si los términos de creación de VNEU y acumuladores de mayor capacidad se retrasarán, y sus características y costos no cumplirán los requisitos de la Armada rusa, entonces el diseño de un submarino diesel-eléctrico con una planta de energía nuclear auxiliar puede ser solicitado, de lo contrario puede ser cuestionado.
¿Es posible insertar un compartimento con NPI en proyectos 636 o 677 existentes? El proyecto 636 es demasiado viejo para implementar innovaciones tan radicales como una unidad de energía nuclear auxiliar. La posibilidad de insertar una NPP auxiliar en el submarino del proyecto 677 solo puede ser evaluada por los desarrolladores de este PL, junto con los desarrolladores de la NPP. El destino del proyecto 677, y por lo tanto está en el limbo, de acuerdo con cierta información solo por problemas con la planta de energía. En este caso, el desarrollo de la instalación de la central nuclear puede reanimar y finalmente enterrar el proyecto 677.
Aún hay menos información disponible sobre el proyecto de los submarinos navales rusos de quinta generación "Kalina". La información fragmentaria contiene información sobre el desarrollo de varias versiones, tanto con VNEU, como con baterías de mayor capacidad. Ya sea que esta información sea confiable o sea un buen deseo, solo queda por adivinar, respectivamente, no tiene sentido generar especulaciones sobre la posibilidad de usar un NPI auxiliar en el submarino Kalina.
Por lo tanto, la La necesidad de desarrollar submarinos diesel-eléctricos con una central nuclear auxiliar para la Armada rusa se puede vincular a la proporción de los siguientes factores principales: el costo y el tiempo de construcción de los prometedores submarinos HUSKY y el costo y tiempo de construcción de los submarinos con el VNEU o baterías de mayor capacidad.
Por otro lado, el progreso en la creación de pequeñas centrales nucleares puede llevar al hecho de que se desarrollarán independientemente del éxito en la creación de VNEU o acumuladores de mayor capacidad y se realizarán y demandarán en el marco de un proyecto único de un submarino prometedor.
Huevo de Dollegeal
Desde el principio, en un esfuerzo por aumentar el alcance de los submarinos sumergibles diesel-eléctricos 651, los diseñadores instalaron baterías de plata-zinc en lugar de baterías de plomo-ácido. En la práctica, resultó que las baterías de plata-zinc tienen dos inconvenientes críticos: alto costo y corta vida útil (hasta ciclos de carga y descarga de 100), que determinaron el retorno a las baterías de plomo-ácido.
Sin embargo, además de las baterías de mayor capacidad, se consideraron soluciones más radicales para los submarinos diesel-eléctricos XDUMX del proyecto 651. En principio, la Armada Soviética (Armada) de la URSS paralela a la construcción de barcos del proyecto 651 se estaba preparando para la construcción de los submarinos nucleares del proyecto 675, con los mismos misiles de crucero P-6 que se instalaron en los submarinos diesel del proyecto 651. Sin embargo, los submarinos 675 del proyecto eran significativamente más caros que los submarinos 651. Se necesitaba una solución que permitiera a los submarinos (PL) del proyecto 651 tener una gama ilimitada de submarinos submarinos, mientras se mantenían las otras características al nivel de los submarinos diesel-eléctricos del proyecto original.
Los submarinos diesel proyectan 651.
Como solución, se consideró la creación de un reactor nuclear de pequeño tamaño, los llamados huevos Dollezhal, en nombre de su creador Nikolai Dollezhal, jefe de diseño de reactores atómicos para la Marina soviética. En la etapa inicial, el proyecto sugirió colocar el reactor en una cápsula separada y remolcarlo en un cable con un cable para abandonar la protección biológica pesada. Sin embargo, tal concepto se rechazó de inmediato, tanto por la alta probabilidad de perder la cápsula con el reactor, como por la posibilidad potencial de rastrear los submarinos a lo largo de la traza radioactiva. En el futuro, se consideró la ubicación del reactor fuera del robusto recipiente de presión submarino diesel-eléctrico, pero dentro del marco de una única estructura submarina "rígida".
Es obvio que las tecnologías de ese tiempo no permitieron la creación de un reactor libre de mantenimiento suficientemente compacto y confiable con características aceptables. En el futuro, la idea de instalar una planta de energía nuclear (NPP) en submarinos diesel-eléctricos regresó más de una vez. En particular, el proyecto 651 para la creación de un submarino masivo equipado con plantas de energía nuclear de baja potencia se desarrolló sobre la base de los submarinos diesel-eléctricos del proyecto 683. Este submarino se construiría en grandes cantidades en fábricas que anteriormente producían submarinos diesel-eléctricos. El proyecto 683 se retrasó y no se desarrolló, probablemente porque en ese momento la URSS ya tenía suficiente capacidad de producción para producir buques nucleares completos en las cantidades requeridas por la Marina.
Características tácticas y técnicas estimadas del proyecto 683.
El proyecto 651 tampoco fue olvidado. En el año 1985, uno de los barcos de este proyecto se volvió a trabajar de acuerdo con el proyecto 651E, desarrollado tan pronto como el año 1977. Como parte de la modernización, el submarino estaba equipado con una unidad de energía nuclear compacta de bajo consumo de energía desarrollada en el Instituto de Investigación y Diseño de Ingeniería de Potencia (NIKIET), actualmente, la Orden de Lenin, N.A. Dollezhal. En el marco del proyecto 651E, las unidades de energía nuclear de baja potencia estaban ubicadas en el submarino de popa más bajo fuera de un casco robusto. Reactor de un solo circuito usado de tipo ebullición Sin embargo, el proyecto submarino 651E tampoco abandonó el escenario del prototipo.
Submarinos multipropósito rusos
Con el colapso de la URSS y la pérdida de una parte significativa de su potencial industrial, Rusia enfrentó una vez más el problema de la escasez de submarinos nucleares. El proyecto de submarino nuclear multipropósito 885 / 885М “Ash”, a pesar de todas sus ventajas, resultó ser extremadamente costoso y difícil de construir. En total, se planea construir siete ICCPL del proyecto 885 / 885М, lo que es completamente inadecuado dada la rápida obsolescencia de los submarinos nucleares de tercera generación de la tercera generación de proyectos 971 y 945 / 945А en la Armada de Rusia.
MCCPL del proyecto 885 / 885М
En este momento, el diseño de un submarino para usos múltiples, Husky de nueva generación, está en marcha. El proyecto Husky todavía está lleno de rumores en lugar de información real. Presumiblemente, los submarinos de este proyecto serán más pequeños y más baratos que el proyecto XTsL 885 / 885М, que permite establecer una analogía con los súper costosos submarinos Seawolf de EE. UU. Y desarrollarlos para reemplazar los submarinos más versátiles y relativamente económicos del tipo Virginia.
Submarino Seawolf de usos múltiples de los Estados Unidos (izquierda) y Virginia (derecha)
Al mismo tiempo, existen riesgos de que el proyecto Husky, especialmente si implementa un alto coeficiente de novedad técnica, pueda enfrentar retrasos imprevistos y aumentos de costos.
NNS en Rusia y en el mundo
Otra forma de mejorar el componente submarino de la Armada es construir submarinos no nucleares. Y en este segmento en la Armada rusa tampoco todo va bien. Actualmente, la tendencia mundial es equipar submarinos no nucleares con plantas de energía independientes del aire (VNEU), hechas de varios principios: celdas de combustible, motores Stirling. La presencia de VNEU le permite aumentar radicalmente el alcance del curso sumergido de los submarinos nucleares navales, acercando sus capacidades a los submarinos nucleares, con el costo significativamente menor de los primeros.
Tipo de submarino sueco "Gotland", equipado con un motor Stirling y el proyecto de submarino alemán 214 con VNEU basado en celdas de combustible de hidrógeno
Desafortunadamente, los proyectos rusos del VNEU para los submarinos navales Lada 677 enfrentaron problemas, como todo el proyecto 677, como resultado de lo cual se espera que los primeros submarinos de este proyecto se implementen sin instalar el VNEU.
Proyecto submarino 677 "Lada"
Acumuladores para NNSL
Otra opción es equipar los subsistemas navales con baterías de litio de mayor capacidad elegidas por las fuerzas navales japonesas (Marina), que también operan los submarinos navales con un motor Stirling. Se supone que el uso de baterías de litio de alta capacidad permitirá una autonomía DAL NNS comparable a la que permite el uso de VNEU, pero al mismo tiempo las baterías de litio ofrecen una mayor variedad de viajes bajo el agua a altas velocidades.
Los críticos de las baterías de litio hablan de su tendencia al fuego y la explosión. Sin embargo, se puede suponer que el uso industrial, y especialmente el uso militar de tales baterías, implicará una mayor atención a los problemas de seguridad y minimizará los riesgos potenciales de sobrecalentamiento o deformación de las baterías. El mayor obstáculo para la introducción de baterías de litio en el NAMS es su alto costo.
En marzo, 2020, la Armada japonesa debe adoptar submarinos navales tipo "Soryu" con baterías de litio.
La perspectiva de utilizar baterías de litio en interés de la Armada se ve confirmada por la intensificación de su desarrollo por parte de los fabricantes europeos.
En la exposición Euronaval 2018 en París, celebrada en 2018 en París, la asociación naval francesa Naval Group y la asociación alemana TKMS anunciaron la creación de sus propias baterías recargables de ion litio para submarinos. Ambas compañías desarrollan de forma independiente baterías de litio para submarinos, en cooperación con un importante fabricante francés de baterías de litio industriales y baterías, la empresa SAFT.
El Grupo Naval planea utilizar baterías de litio LIBRT en el posible SMX-31 NPS, mientras que el TKMS está desarrollando una solución universal que puede integrarse en los NNS alemanes existentes y existentes de los proyectos 212 y 214.
Un elemento típico de una batería recargable de ion de litio para submarinos, presentado por el TKMS alemán en la exposición Euronaval 2018
En Rusia, la situación con la producción de baterías de litio modernas es bastante incierta.
Liotech, una filial de RUSNANO, fabrica baterías fabricadas con tecnología de fosfato de litio y hierro (LiFePO4). Estas baterías tienen ciertas ventajas, en particular, la alta seguridad de uso, la posibilidad de una carga rápida segura y la descarga segura de altas corrientes. Al mismo tiempo, la capacidad de LiFePO4 es significativamente (aproximadamente dos veces) inferior a las baterías de litio fabricadas con litio cobalto u otras tecnologías. La información sobre la quiebra de la compañía apareció en los medios de comunicación varias veces, pero el sitio de la empresa está funcionando actualmente.
Celda de batería LiFePO4 Liotech
En 2015, el Centro Científico de “Fuentes de Energía Autónomas”, junto con la Planta de Fuentes de Energía Autónomas, PJSC, anunció la apertura de una producción de ciclo completo de baterías de iones de litio. Sin embargo, actualmente falta información sobre la escala de producción y el grado de localización.
Las tecnologías de las baterías LiFePO4 y otros tipos de baterías de litio se desarrollarán, y su implementación en Rusia, así como la posibilidad de utilizarlas como fuente de energía para NPSL, merecen un estudio detallado por parte de organizaciones especializadas.
NPU ruso moderno
La falta de un VNEU doméstico y soluciones basadas en baterías de litio de alto rendimiento, combinadas con el alto costo y los retrasos en la construcción de submarinos multipropósito, pueden obligar a la Armada rusa a volver al concepto de equipar los submarinos de bajo voltaje con NPI de baja potencia. En este momento en el mundo, bajo la influencia de "verde", hay una desviación de la energía nuclear. En un futuro cercano, Rusia no planea abandonar el "átomo pacífico", se está desarrollando activamente en esta dirección y lo más probable es que sea "el primero entre iguales" en el campo de la energía nuclear.
Un ejemplo del surgimiento de tecnologías innovadoras entre los científicos nucleares rusos es el ejemplo de la creación de una unidad de energía nuclear de pequeño tamaño para el vehículo submarino no tripulado Poseidon y un motor de cohete nuclear para el misil de crucero Burevestnik con un alcance de vuelo ilimitado.
Poseidon vehículo submarino no tripulado
No hay datos confiables sobre la unidad de energía nuclear Poseidon BPU. Presumiblemente, este podría ser un reactor con un líquido refrigerante metálico con una capacidad de aproximadamente 8-10 MW, basado en el desarrollado por el Instituto de Investigación Tecnológica AP. Aleksandrova (NITI) proyecta AMB-8, con bombas de enfriamiento magnetohidrodinámicas silenciosas del circuito primario.
Dada la especificidad del uso de la unidad Poseidon, su unidad de energía nuclear puede tener una vida útil limitada, que puede durar varios miles de horas, lo que no permitirá que se la tome prestada directamente para submarinos prometedores, sino que la deja como fuente de soluciones tecnológicas.
La presencia de protección radiológica en una planta de energía nuclear en la unidad de Poseidón está en duda. Por un lado, la ausencia de la tripulación no requiere una protección total contra la radiación, solo la llamada Compartimientos de protección "sombra" con dispositivos sensibles. Por otro lado, la falta de protección contra la radiación puede complicar el funcionamiento de la unidad Poseidon: instalación / remoción del transportista, trabajos de mantenimiento a pesar de que su reactor predeterminado está "conectado".
Tanto en la URSS como en Rusia, los reactores con un refrigerante líquido-metal se desarrollaron muy activamente, hasta el uso en serie en submarinos del proyecto 705 "Lira", que tiene características técnicas destacadas, así como un extenso conjunto de problemas sin solución. Es probable que la NPU de "metal líquido" (probablemente) de la unidad Poseidon sea efectiva solo en el marco del problema a resolver y no se pueda adaptar para una operación sin problemas a largo plazo.
Proyecto submarino 705 / 705K "Lira" con un reactor con líquido refrigerante líquido.
Si no se puede realizar el NPI con refrigerante metálico líquido y con un ciclo de operación autónomo y prolongado, la opción de crear un NPI de baja capacidad basado en reactores desarrollados en el mismo NIKIET, donde se diseñó previamente el huevo de Dollezhal, puede considerarse.
Del artículo del Director Adjunto - Diseñador General de Objetos Civiles de JSC NIKIET A.O. Pimenova:
Para satisfacer las necesidades energéticas de los campos árticos, NIKIET ofrece una serie de desarrollos: desde la pequeña estación Vityaz transportable con un reactor refrigerado por agua con potencia eléctrica de hasta 1 MW y una unidad de energía con una planta de reactores de estante unificada, para el suministro local de energía de un solo consumidor, suministrado en forma de fábrica de cápsulas energéticas Fabricación con instalaciones compactas de reactores y turbogeneradores, hasta la línea de aparatos de punto de ebullición para centrales eléctricas. bloque simple de 45 MW, 100 MW y 300 MW.
En particular, las plantas de baja potencia (ASMM) Vityaz, Shelf y ATGOR deben tener dimensiones mínimas y alta autonomía. Están diseñados en un diseño encapsulado, lo que brinda un mayor nivel de seguridad del ASMM. La planta de energía integrada y transportable integrada Vityaz, basada en un reactor presurizado refrigerado por agua, una capacidad eléctrica de 1 MW y una capacidad térmica de 6 MW, no pesa más de 60 toneladas. La campaña principal es 40 000 horas, la frecuencia del reinicio es de seis años, refrigeración por aire, con bombeo mecánico de aire.
Proyectos ASMM ofrecidos por JSC "NIKIET"
En el rango de potencia de 1 a 10 MW, el proyecto ASMM "Shelf" y el prometedor proyecto "ATGOR" se proponen en base a un reactor de baja potencia refrigerado por gas con un ciclo abierto. La unidad móvil ATGOR en un semirremolque de automóvil es capaz de producir 3,5 MW de energía térmica y 0,4-1,2 MW de energía eléctrica. La vida útil es de 60 años, el combustible nuclear se reinicia una vez cada diez años.
АСММ del proyecto "АТГОР" en el chasis del automóvil
ASMM "Shelf" es el desarrollo principal de "NIKIET", se puede suministrar en forma de cápsulas de energía listas para usar y está diseñado para el suministro de energía de equipos técnicos que operan en campos de petróleo y gas, incluidos los que se encuentran lejos de la costa y tienen un ciclo de trabajo durante todo el año durante 25-30 años El "estante" de AFMM incluye un reactor nuclear de doble circuito con un reactor integrado refrigerado por agua con una potencia térmica de 28 MW, una instalación de turbogenerador que proporciona generación de energía con una potencia de 6 MW y un sistema para el control, monitoreo y protección automatizados y remotos por medios técnicos de la instalación.
La vida útil del "Estante" ASMM es 60 años, la campaña central 40 000, las horas, la frecuencia de sobrecarga durante seis años. El peso del módulo transportado es 375 t. El reactor está bajo la protección del casco de seguridad, que en caso de accidentes con pérdida de refrigerante proporciona 72 horas para decidir sobre acciones adicionales. El generador de turbina está disponible para su reparación. De la influencia de factores externos, todos los elementos de la "Plataforma" ASMM están cerrados por una funda protectora.
ASMM "Estante"
Por lo tanto, se puede suponer que los desarrollos de los ingenieros de energía nuclear rusos nos permiten crear un NPI autónomo compacto con una capacidad eléctrica de 1-6 MW con una vida útil de hasta diez (y posiblemente más) años entre recargas del núcleo del reactor. Si se puede crear una unidad de potencia nuclear compacta sobre la base de reactores con líquido refrigerante metálico, entonces sus características pueden ser aún más impresionantes. La colocación del reactor en una cápsula aislada le permitirá aislarlo del casco submarino tanto como sea posible y evitar un aumento significativo del ruido en comparación con el NPS / DEPL.
¿NPSL o submarinos diesel-eléctricos con una planta de energía nuclear auxiliar?
En primer lugar, debe decirse que las declaraciones "no necesitamos submarinos navales, suficientes submarinos diesel-eléctricos convencionales" no resisten ninguna crítica y se refieren a un intento de complacencia: "si no tenemos éxito, entonces no es necesario". El tiempo de los submarinos diesel-eléctricos clásicos está llegando a su fin, su potencial de exportación disminuirá rápidamente, no debido a los "mods" en las NNL, sino porque la necesidad de un ascenso frecuente para recargar las baterías es desastrosa para un submarino. Dado el rápido aumento en el número de vehículos aéreos no tripulados (UAV) que se están desarrollando, incluso en interés de la Armada, el radar o la cámara termográfica del UAV detectarán un radar o una cámara termográfica del UAV y los destruirá hasta la profundidad del periscopio.
¿La marina rusa necesita submarinos diesel-eléctricos con una planta de energía nuclear auxiliar, o es mejor centrarse en el desarrollo de VNEU y baterías modernas para submarinos navales? La respuesta a esta pregunta requiere obtener respuestas a varias otras preguntas:
1. ¿Qué tan exitoso y costoso (bajo costo) resultará ser el submarino Husky y cuánto costarán los submarinos diesel con un NPI auxiliar?
2. ¿La industria de la Federación de Rusia es capaz de crear una VNEU en un tiempo razonable ya un costo razonable, o producir baterías modernas, cuyo uso en submarinos domésticos les permitirá competir con las mejores contrapartes del mundo?
En el artículo 1. Si, por alguna razón, el submarino Husky del proyecto resulta costoso y su construcción llevará mucho tiempo, y el submarino diesel-eléctrico con un NPI auxiliar será mucho más barato, aunque a un costo de características más modestas y más fácil de construir, se puede considerar e implementar para proporcionar a la Armada un número suficiente de submarinos.
El costo del proyecto ICAPL 885 / 885M es de 30 a 47 mil millones de rublos. (de 1 a 1,5 billones de dólares), el costo del proyecto SSBN 955 / 955A es de aproximadamente 23 billones de rublos. (0,7 billones de dólares). El valor de exportación de los submarinos diesel-eléctricos del Proyecto 636 es de $ 300 millones, respectivamente, su valor para la Armada rusa debe ser de aproximadamente $ 150-200 millones. Incluso si su costo, en el caso de equipar una planta de energía nuclear auxiliar, se duplica, entonces en este caso el costo de los submarinos diesel-eléctricos con plantas de energía nuclear será de tres a cuatro veces menor que el costo del proyecto 885 / 885M de ICAPM. Esto no significa en absoluto que sea necesario abandonar los buques "reales" de propulsión nuclear en favor de los submarinos diesel-eléctricos con centrales nucleares, sino que su existencia durante la flota puede ser bastante rentable, confirma.
En el artículo 2. El problema de VNEU y las baterías de mayor capacidad deberán resolverse de una forma u otra, al menos para proporcionar a la industria de la construcción naval pedidos de exportación. Si los términos de creación de VNEU y acumuladores de mayor capacidad se retrasarán, y sus características y costos no cumplirán los requisitos de la Armada rusa, entonces el diseño de un submarino diesel-eléctrico con una planta de energía nuclear auxiliar puede ser solicitado, de lo contrario puede ser cuestionado.
¿Es posible insertar un compartimento con NPI en proyectos 636 o 677 existentes? El proyecto 636 es demasiado viejo para implementar innovaciones tan radicales como una unidad de energía nuclear auxiliar. La posibilidad de insertar una NPP auxiliar en el submarino del proyecto 677 solo puede ser evaluada por los desarrolladores de este PL, junto con los desarrolladores de la NPP. El destino del proyecto 677, y por lo tanto está en el limbo, de acuerdo con cierta información solo por problemas con la planta de energía. En este caso, el desarrollo de la instalación de la central nuclear puede reanimar y finalmente enterrar el proyecto 677.
Aún hay menos información disponible sobre el proyecto de los submarinos navales rusos de quinta generación "Kalina". La información fragmentaria contiene información sobre el desarrollo de varias versiones, tanto con VNEU, como con baterías de mayor capacidad. Ya sea que esta información sea confiable o sea un buen deseo, solo queda por adivinar, respectivamente, no tiene sentido generar especulaciones sobre la posibilidad de usar un NPI auxiliar en el submarino Kalina.
Por lo tanto, la La necesidad de desarrollar submarinos diesel-eléctricos con una central nuclear auxiliar para la Armada rusa se puede vincular a la proporción de los siguientes factores principales: el costo y el tiempo de construcción de los prometedores submarinos HUSKY y el costo y tiempo de construcción de los submarinos con el VNEU o baterías de mayor capacidad.
Por otro lado, el progreso en la creación de pequeñas centrales nucleares puede llevar al hecho de que se desarrollarán independientemente del éxito en la creación de VNEU o acumuladores de mayor capacidad y se realizarán y demandarán en el marco de un proyecto único de un submarino prometedor.
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