Судовая и корабельная энергетика,

ядерная и радиационная

безопасность

2012-2013 гг.

Оглавление

Введение

1. Работы по Федеральным целевым программам

2. Работы по договорам с отечественными

и зарубежными заказчиками

3. Перспективные исследования

4. Наши заказчики и партнеры,

научно-технические услуги

5. Экспериментальная база

6. Доклады, выступления, публикации Атомная энергетика Традиционная углеводородная энергетика Анаэробная энергетика Ядерная и радиационная безопасность Безопасность ядерного оружия Водоподготовка Диагностика Экология (в том числе) радиационная Утилизация атомных объектов флота Нормативно-методическая деятельность Начальник отделения корабельной энергетики, ядерной и радиационной безопасности, ситуационно-кризисного и научно-методического центра ЯРБ Вячеслав Петрович Струев д. ф-м. н., профессор В ряду важнейших направлений деятельности В области атомной энергетики отделение работало Крыловского государственного научного центра практически со дня рождения советского атомного следует назвать исследования в области решения флота – с 1956 года. Была создана мощная проблем энергетики корабля при обеспечении экспериментальная база, позволяющая исследовать безопасности персонала, населения проблемы корабельных атомных энергетических и окружающей среды. установок, ядерной, радиационной и экологической безопасности атомных кораблей и судов. Был создан Работы по изучению корабельных двигателей тот научный и технологический задел, который начались в 1910 году, когда при Опытовом и сегодня является бесценным и активно бассейне были созданы механическая и химическая работающим достоянием института.

лаборатории. В дальнейшем подразделение стало заниматься всеми типами энергетических установок, В настоящее время отделение работает над разрабатывая рекомендации по их проектированию актуальными проблемами совершенствования и участвуя во внедрении их на кораблях и судах судовой энергетики традиционных типов различных классов. и разработкой новых технических идей по созданию перспективных энергетических установок, участвуя При непосредственном участии специалистов в их проектировании и внедрении на кораблях и судах.

энергетического отделения института создавались энергетические установки для кораблей и судов В институте были созданы первые образцы различных типов: атомные энергетические установки, судовых газовых турбин, системы автоматического которыми оснащались подводные лодки, надводные управления корабельной энергетической установкой, корабли, суда и ледоколы; газотурбинные установки электрохимические генераторы, разработаны новые для крупных надводных кораблей и судов, схемы паротурбинных установок кораблей ВМФ быстроходных катеров и кораблей с динамическими и транспортных судов. Ряд технических решений, принципами поддержания; судовые дизели предложенных в области корабельной атомной (по своим характеристикам не уступающие энергетики, до настоящего времени не имеют зарубежным) для скоростных военных кораблей, аналогов в мировой практике и определяют высокие транспортных, промысловых и иных судов. технические характеристики отечественных атомных Был выполнен большой объем исследований энергетических установок.

с целью создания воздухонезависимых установок Сегодня на базе отделения создаются отраслевая для подводных технических средств военного автоматизированная система контроля и гражданского назначения на базе электро- радиационной обстановки и ситуационнохимических генераторов, а также тепловых двигателей кризисный центр, предназначенные для управления замкнутого цикла и определена область применения мероприятиями по минимизации последствий в военном и гражданском судостроении энергетических ядерно-радиационных аварий в случае их установок на основе термоэлектрических генераторов возникновения на предприятиях отрасли.

и термоэмиссионных преобразователей.

1 РАБОТЫ ПО ФЕДЕРАЛЬНЫМ ЦЕЛЕВЫМ ПРОГРАММАМ

Отделение активно участвует в выполнении Федеральных целевых программ: «Развитие гражданской морской техники», «Оборонно-промышленный комплекс», «Ядерная и радиационная безопасность», решая важнейшие вопросы энергетики и безопасности перспективных объектов морской техники гражданского и военного назначения. Результаты выполненных работ позволили обосновать ряд технических решений по повышению энергоэффективности и безопасности перспективных энергетических установок, включая создание на предприятиях судостроительной промышленности отраслевой системы предупреждения и ликвидации последствий ядерных и радиационных аварий, разработку системы параметрической диагностики корабельных газотурбинных установок.

Разработка технических предложений по созданию АЭУ с унифицированной реакторной установкой для нового поколения ледоколов и арктических судов с разработкой и использованием технологии автоматизированного проектирования судовых АЭУ • Разработаны: – принципиальная схема судовой АЭУ;

– технические предложения по созданию АЭУ – комплекс мер по обеспечению экологической и для нового поколения ледоколов и арктических антитеррористической безопасности судна с АЭУ;

судов: линейного ледокола мощностью на – разработано математическое и информационное валах 60 МВт; ледокола – лидера с мощностью обеспечение САПР судовых АЭУ.

на валах 110–130 МВт; судна ледового класса грузовместимостью до 3 000 TEU;

Разработка и расчет принципиальной схемы АЭУ, моделирование физических процессов, оптимизация параметров, техникоэкономический анализ Анализ надежности, вероятный Проектирование оборудования анализ безопасности Система автоматизированного проектирования АЭУ Разработка экологически чистых технологий и оборудования для утилизации отходов морских платформ и терминалов, загрязненных природными радионуклидами • Разработаны экологически чистые технологии, и охрану окружающей среды при сборе обеспечивающие безопасные условия работ и утилизации отходов морских платформ Модуль переработки высокосолевых ЖРО Разработка рекомендаций по радиационной безопасности экипажа универсального сухогрузного арктического судна класса INF- – технология и оборудование для переработки жидких радиоактивных отходов сложного состава – предложения по обеспечению радиационной безопасности экипажа судна и окружающей среды при транспортировке отработанного ядерного топлива с Билибинской АЭС.

Исследование опыта эксплуатации судовых дизельэнергетических установок и разработка технических предложений по их оптимизации для судов различного назначения Разработаны технические предложения по оптимизации ЭУ гражданских судов большого водоизмещения, включающие внедрение на перспективные отечественные суда «интеллектуальных» дизельных двигателей, не имеющих традиционного распределительного вала – впрыскивание топлива и газораспределение управляется компьютером.

Разработка технических предложений по созданию ядерного энергоблока с электрической мощностью до 6 МВт в блочно-транспортабельном исполнении • Разработана концепция создания атомной энергетической установки, конструктивнотеплоэлектростанции малой мощности на базе компоновочных решений, состава оборудования.

транспортабельного реакторного блока для разработку принципиальных схем атомной Разработка технических предложений в технический проект системы оперативного технического диагностирования оборудования АЭУ перспективных гражданских судов Обработка и представление информации на пульте АЭУ Разработка технических предложений в части применения топливных элементов как составной части анаэробной энергоустановки Разработка технических предложений по применению водоактивируемой батареи в качестве резервного источника тока Разработаны технические предложения по источника тока, используемого в качестве применению воздухонезависимого химического резервного источника тока.

Обеспечение создания системы комплексной технической диагностики для газотурбинных двигателей (ГТГ) морского исполнения.

Параметрическое диагностирование газотурбинных двигателей • Разработаны алгоритмы и пакеты программ по • Контроль расходования ресурса, формирование распознаванию типовых неисправностей элементов сообщений об ускоренном расходовании;

проточной части двигателя в реальном масштабе • Оценка остаточного ресурса;

времени с оценкой степени развития дефектов;

межведомственных испытаний и приняты к эксплуатации системы параметрической диагностики:

проточной части ГТД:

- ГТД М75РУ;

- ГТД М70ФРУ;

- ГТД Е70/8 РД.

редукторно-генераторного модуля СГТГ-8;

• Все три системы вошли в штатный состав оборудования ГТД и судовой электрогенераторной установки;

• Проверка работы на стенде с реальными неисправностями;

Разработка технологии создания высокоэффективных противоаварийных спринклерных систем нормализации радиационной обстановки для НК с АЭУ • Использование технологии обеспечивает:

– локализацию последствий аварий типа LOCA (с разрывом I контура) внутри ЗО АЭУ;

– снижение аварийного давления внутри ЗО;

– уменьшение утечки радионуклидов за пределы ЗО;

– снижение аварийных доз облучения личного состава и населения.

• Моделирование работы системы проводится с учетом экспериментально определенных характеристик спринклеров.

Технология утилизации продуктов окисления конверсии дизельного топлива, технологии поддержания воднохимического режима для неатомной воздухонезависимой модульной энергетической установки с электрохимическим генератором на базе твердополимерных топливных элементов Работа проводится совместно с ЦНИИ «СЭТ»

Разработаны:

– предложения по технологии удаления продуктов окисления дизельного топлива;

– технические предложения по технологии воднои его концептуального облика.

химического режима в воздухонезависимой Исследование состояния ядерной и радиационной безопасности на предприятиях и в организациях судостроительной промышленности при решении проблем, связанных с прошлой деятельностью на ядерных и радиационно-опасных объектах Минпромторга России • Проведен анализ текущего и прогнозируемого • Создана нормативная база по обеспечению состояния ядерно- и радиационно опасных ядерной и радиационной безопасности.

объектов предприятий Минпромторга России для принятия решения о продлении срока эксплуатации или выводе объекта из эксплуатации.

• Разработаны типовые технические условия, отражающие специфику противопожарной защиты.

Вывод из эксплуатации критических стендов (МЭР, Г-1, Р-1) с реконструкцией системы радиационного контроля, санитарно-пропускного режима, физической защиты ФГУП «Крыловский государственный научный центр»

Стенд МЭР Научная и информационно-аналитическая поддержка создания отраслевой системы предупреждения и ликвидации последствий ядерных и радиационных аварий на предприятиях Минпромторга России • Усовершенствована система, необходимая для обеспечения и контроля ядерной и радиационной безопасности.

• Разработаны:

– структура отраслевой системы предупреждения и ликвидации последствий ядерных и радиационных аварий;

– система сбора, обработки и анализа данных о наличии и перемещении ядерных материалов, радиоактивных веществ и РАО;

– методика оценки эффективности расходования бюджетных средств, направляемых на финансирование предотвращения и ликвидации последствий ядерных и радиационных аварий и работ по обращению с накопленными РАО.

Нормативно-методическое сопровождение обеспечения ядерной и радиационной безопасности предприятий, осуществляющих деятельность в области использования атомной энергии – руководство по обеспечению ядерной и радиационной безопасности на объектах судостроительной промышленности;

– руководство по организации аттестации работников предприятий и организаций судостроительной промышленности, осуществляющих деятельность в области использования атомной энергии;

– руководство по хранению и транспортировке свежего топлива ядерных реакторов;

– содержание и оформление инструкции по ядерной безопасности;

– методические указания.

2 РАБОТЫ ПО ДОГОВОРАМ С ОТЕЧЕСТВЕННЫМИ

И ЗАРУБЕЖНЫМИ ЗАКАЗЧИКАМИ

По договорам с бюро-проектантами и судостроительными заводами выполнен цикл работ по обоснованию ядерной и радиационной безопасности при проектировании, эксплуатации и утилизации объектов морской техники военного и гражданского назначения.

Работы в обеспечение разработки проектов новых и модернизируемых заказов ВМФ – техническое обоснование безопасности ЯЭУ;

– исходные данные для разработки ТОБ заключения на проектные материалы ППУ;

– техническое сопровождение разработки ТОБ ЯЭУ;

Обеспечение и поддержание воднохимического режима второго контура ЯЭУ заказов ВМФ • Выполнено обеспечение и поддержание • Разработаны рекомендации по поддержанию водно-химического режима второго контура ВХР второго контура АПЛ различных проектов, корабельных и судовых АЭУ, сбор фактических позволившие обеспечить безаварийную данных по качеству воды, состоянию средств работу парогенераторов в составе ядерных водоподготовки, химического контроля качества энергетических установок кораблей.

теплоносителя.

Проект санитарно-защитной зоны в районе размещения атомной теплоэлектростанции малой мощности на базе плавучего энергоблока с реакторными установками КЛТ- 40С в г. Певек Чукотского автономного округа Выполнено обоснование размеров санитарно-защитной зоны ПАТЭС в г. Певек и определены ее границы.

Разработка проекта плавучего средства для передачи реакторных отсеков утилизированных атомных подводных лодок со стапеля ОАО «ДВЗ «Звезда» на стапель ПДХ РО «Устричный»

• Работа выполняется в обеспечение реализации • Разработан технический проект и конструктивная программы комплексной утилизации АПЛ модель плавучего средства грузоподъемностью Конструктивная модель плавучего средства Одноотсечный реакторный блок Определение метрологических характеристик спектрометра-радиометра МКГ-01Гр-1 на стенде «Град» ФГУП «Крыловский государственный научный центр»

• Определены метрологические характеристики изготовленного радиоактивного источника – спектрометра-радиометра МКГ-01Гр-1 химический элемент натрий-24.

в больших баках стенда «Град» с использованием Освидетельствование работоспособности универсального переносного изотопного нейтронно-спектрометрического комплекса «Варяг-ЧС»

• Выполнена идентификация взрывчатых, • Проведена проверка работоспособности отравляющих и радиоактивных веществ комплекса на стенде «ГРАД» по прямому в потенциально-опасных подводных объектах. назначению.

3 ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

МАЛОГАБАРИТНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОЯДЕРНАЯ УСТАНОВКА (ЭЛЯУ)

С ЯДЕРНЫМ РЕАКТОРОМ И ЛИНЕЙНЫМ УСКОРИТЕЛЕМ

Проводится работа совместно с СПбГУ и НИИЭФА им. Д.В. Ефремова Разрабатывается новый тип ядерных энергетических установок, в которых исключается возможность возникновения тяжелой реактивностной аварии с разгоном реактора на мгновенных нейтронах, так как реакция деления ядер осуществляется в подкритическом реакторе, а необходимый поток нейтронов создается за счет внешнего источника нейтронов, состоящего из ускорителя заряженных частиц и конвертора.

Основные характеристики энергетической ЭЛЯУ: – коэффициент усиления источника – 2,0;

– интенсивность источника нейтронов – 2,3 1017 н/с; У-3 с внешним источником нейтронов (линейный – коэффициент размножения активной зоны – 0,98;

Действующая модель ЭЛЯУ на базе реактора У-3 с внешним источником нейтронов (линейный ускоритель электронов УЭЛ-10Д и бериллиевая мишень) Отражатель Бериллиевая мишень Линейный ускоритель электронов УЭЛ-10Д

4 НАШИ ЗАКАЗЧИКИ И ПАРТНЕРЫ

Минпромторг России, «ЦКБ МТ «Рубин», ОАО «СПМБМ «Малахит» ОАО «ПО «Севмаш», ОАО «Центр судоремонта» «Звездочка», ОАО «Концерн «МПО-Гидроприбор», ОАО «НПО «Сатурн», ОАО ЦМКБ «Алмаз», ЗАО «ЦНИИ МФ», ОАО «ОКБМ Африкантов», РНЦ «Курчатовский институт», ОАО «Атомэнерго», НИИЭФА им. Д.В. Ефремова, СПбГУ и др.

Научно-технические услуги В результате выполненных работ отделением осуществлены поставки приборов и оборудования для решения задач обеспечения экологической безопасности проектируемых морских объектов и радиационной скрытности атомных подводных лодок.

Изготовлена водно-химическая лаборатория и комплекты пополнения к ним ВХЛ – 3М (ПВХЛ) – для ВМФ Индии.

Комплекс «ВАРЯГ-ЧС» для ВМФ и МЧС России в подводных потенциально опасных объектах, предназначенный для идентификации взрывчатых, отравляющих и радиоактивных веществ на морском дне или в толще воды в подозрительных предметах в режиме in-situ. Действие комплекса основано на ядерно-физическом методе нейтроннорадиационного анализа.

нейтронный генератор Нейтроннорадиационный анализ РПН 09 – аппаратура для измерения потока нейтронов и дозы гамма-излучения на поверхности обитаемости) – для ВМФ России при сдаче кораблей.

спектрометр, предназначенный для решения задач ископаемых, а также во время экспедиций на морской радиоэкологии, контроля производственных затонувшие объекты – для МЧС и ВМФ России.

Компьютер Функциональная схема универсального погружного спектрометра «ЭКО-10»

Грунтозаборная трубка для взятия проб донных осадков с целью определения элементного состава – для ГОСАКВАСПАС МЧС России.

Комплекс радиоактивной следности («Карниз»), проведения оперативных измерений с целью

5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ БАЗА

Стендовая база по атомной тематике Многофункциональный исследовательский ядерный реактор Экспериментальное средство для изучения биологической защиты корабельных ЯЭУ и радиационной стойкости элементов корабельных систем управления и вооружения.

Основные характеристики:

Номинальная мощность реактора – 5.104 Вт;

Максимальная температура дистиллята на выходе из активной зоны – 39°С.

Стенд АК-25 – натурная модель энергетического отсека атомного корабля Средство для изучения процессов развития Система подвода и впрыска и ликвидации последствий радиационных аварий рабочих сред:

на кораблях и судах с ядерными энергетическими Технические характеристики стенда:

Аэрозольная камера:

рабочая температура среды 85oС относительная влажность среды до 100 % Универсальный теплофизический стенд Предназначен для изучения процессов динамики корабельных атомных энергетических установок.

Результаты экспериментов на теплофизических стендах сыграли важную роль при создании перспективных ЯЭУ для глубоководной морской техники.

Водно-химическая лаборатория Стенд метрологической аттестации и определения чувствительности погружных гамма-детекторов и радиометров “ГРАД” Предназначен для метрологической аттестации сыграли существенную роль в решении проблемы погружных гамма-спектрометрических детекторов. радиационной скрытности АПЛ и разработке средств Результаты экспериментов на стенде «ГРАД» обнаружения радиоактивного следа.

Стендовая и лабораторная база неатомной тематики Комплекс коррозийно-прочностных испытаний и анализа материалов турбинных лопаток Газодинамический стенд коррозионно-прочностных испытаний (с температурой до 1100 С) жаропрочных материалов турбинных лопаток Возможность решения следующих задач:

• Исследования коррозионной стойкости и прочности жаропрочных материалов в диапазоне температур газового потока 7001100С;

• Имитация натурной коррозионной и силовой нагрузок, с учетом скорости газового потока, геометрии образцов;

• Получение результатов влияния повреждающих факторов (окисление, коррозия) на геометрию, массу, структуру поверхностного слоя;

• Ускоренное ранжирование материалов по коррозионной стойкости.

Металлографическая лаборатория с программно-аппаратным комплексом анализа микроструктуры поверхности твердых тел и микроскопом Возможность решения следующих задач:

• Исследование и анализ структуры материала до и после воздействия высокотемпературного окисления и коррозии с помощью стандартных методик;

• Контроль и исследования изменений геометрических характеристик элементов структуры образца;

• Исследование взаимосвязи условий эксплуатации и изменения структуры материалов.

Технические характеристики стенда:

увеличение микроскопа 50х – 1000х увеличение объективов полный диапазон измерения линейных размеров, мкм температур, С давление окружающего воздуха, кПа рабочий диапазон влажности воздуха при температуре 35 С, % Комплексный стенд для экспериментальных исследований и испытания оборудования и систем гибридных ЭУ с ЭХГ и ХИТ Стенд предназначен:

– для экспериментальных исследований и испытаний оборудования и систем судовых гибридных энергетических установок с электрохимическими генераторами (ЭХГ) и химическими источников тока (ХИТ);

– для изучения процессов конверсии дизельного топлива с целью получения водорода, используемого как топливо для ЭХГ в составе судовых энергетических установок.

Газоутилизационная установка Исследования и испытания системы утилизации продуктов конверсии дизельного топлива с целью создания прототипа с улучшенными тактикотехнических показателями.

Климатическая камера Предназначена для испытаний оборудования и систем энергетического оборудования, включающих макеты, сборки батареи топливных элементов ЭХГ и ХИТ.

Габариты рабочей камеры Общий температурный диапазон -70 0С +150 0С Скорость изменения температуры 2 0С/мин Перспективные направления развития экспериментальной базы

6 ДОКЛАДЫ, ВЫСТУПЛЕНИЯ, ПУБЛИКАЦИИ

Сотрудники отдела корабельной энергетики выступили с докладами на 24 конференциях, из них на 10 международных (Water, Energy, Technology and Environmental Exhibition – WETEX-2013, Technical Meeting on Safety of experimental for researching Reactor IAEA и др.), участвовали в трех международных выставках, опубликовали две монографии. Выпущен сборник трудов Крыловского научного центра, в состав которого вошло одиннадцать статей, написанных сотрудниками отделения. За прошедший год около 36 сотрудников (из них восемь молодых) опубликовали свои труды в различных изданиях.

В рамках ФЦП «РГМТ» в отделении было разработано 5 полезных моделей, на которые были получены патенты.

Контактная информация:

ФГУП «Крыловский государственный научный центр»

196158, Санкт-Петербург, Московское шоссе, д. E-mail: [email protected] www.krylov-center.ru Тел.: (812) 415-46- Факс: (812) 727-96-