- разработкареакторовсединичноймощностью, существеннопревышающейужеимеющиесяобразцы;
- разработкакомплекснойсистемыуправленияКАЭУикотламисобеспечениемвозможностиихсовместнойираздельнойработы;
- обеспечениеперезарядкиактивныхзонреакторовиремонтопригодностиКАЭУвусловияхразмещенияеенанадводномкорабле, особенностьюкоторогоявляетсяналичиебольшогоколичествапомещенийиоборудования, располагающихсянепосредственнонадэнергетическимиотсеками;
- обеспечениенадежностиработысистемпервогоконтура, газавысокогодавления (ГВД), которыевусловияхразмещениянанадводныхкорабляхоказалисьподверженнымизначительнымциклическимнагрузкам, приводящимкпоявлениювконструкцияхтрещин.
РазработкаППУКН-ЗвыполняласьОКБМподруководствомФ.М.Митенкова, О.Б.Самойлова, Ю.К.Панова. РазработкаГТЗА-653 осуществляласьКБЛКЗподруководствомВ.Э.Берга.
АктивноеучастиевсозданииэтойКАЭУпринималиот 1-гоЦНИИМОП.Е.Букин, А.Н.Батырев; отЦНИИим.академикаА.Н.Крылова - Е.В.Рыжкин, А.А.Крайнев, В.П.Постников, А.В.Воронцов, А.Г.Поздеев.
ВторымтипомАЭУ, примененнойнанадводномкораблепроекта 1941, являетсяАЭУсППУОК-900БиГТЗА-688. Этаустановкавмаксимальнойстепениунифицированасустановкамиатомныхледоколов. ППУразрабатывалисьтакжеОКБМ, аПТУ - КБЛКЗ. Всвязисособенностямиэнергетическойустановкипроекта 1941 (вчастиэлектроэнергетическихсистемисистемуправления) отработкаеенакомплексныхшвартовыхиспытанияхоказаласьдостаточносложной. Темнеменееиспытанияпоказали, чтоустановкапрактическисоответствовалавсемпредъявленнымкнейтребованиям. Комплекснымишвартовымииспытаниямиэтойустановкируководилпредставитель 1-гоЦНИИМОБ.Г.Константинов.
ИнститутыМСП, МСМ, ВМФиЦКБ-проектантыкораблейпостоянноосуществлялисистематическийанализиобобщениеопытапроектированияиэксплуатацииАЭУ, проведениеНИРиОКРвобеспечениеповышениякачествасозданныхиперспективныхКАЭУ. Набазеэтихработвеласьподготовкапоследующихпостановленийправительства (1972г., 1977г., 1986г.) оразвитиикорабельнойатомнойэнергетикинасоответствующиепериоды. ВподготовкеэтихрешенийучаствовалиспециалистыЦНИИим.академикаА.Н.Крыловаи 1-гоЦНИИМО.
Вначале 60-хгодовпередученымииспециалистамипокорабельнойатомнойэнергетикебылапоставленаособотруднаязадача: разработатьКАЭУ, котораямоглабыобеспечитьсозданиекомплексноавтоматизированной, высокоманевренной, высокоскоростнойАПЛминимальноговодоизмещения, сограниченнымколичествомличногосостава. ДляреализациитакогопроектабылопроведеноконкурсноепроектированиеразличныхтиповКАЭУсучастиемсамыхквалифицированныхвобластиатомнойэнергетикиКБиНИИстраны.
НастадииэскизногопроектированиябылоразработаноболеедесяткавариантовКАЭУ, изнихдлядальнейшейпроработкипринялидвапринципиальноразличныхварианта, одинизкоторыхвключалвсоставустановокводо-водянойреактор (ВВР), авторой - реакторсжидкометаллическимтеплоносителем (ЖМТ). Ксожалению, выделенныевАПЛобъемыимассыдляКАЭУнепозволялиразместитьустановкусВВР, вследствиечегодлядальнейшегопроектированияутвердилиустановкусЖМТ. ТакоерешениебылопринятопослемногочисленныхусилийвписатьвотведенныеобъемыустановкусВВР. Ноэтузадачувтотпериодрешитьтакинеудалось. Неоднократноерассмотрениеэтоговопросананаучно-техническихсоветахразличныхорганизацийинаучно-техническомсоветеМСМвконцеконцовпривелокрешениюоразработкедляэтогопроектадвухтиповППУсЖМТ - первыйППУОК-550 разрабатывалсяОКБМ, второйвариантБМ40А - ОКБ“Гидропресс”. ВкачествепаротурбиннойустановкибылапринятаединаяунифицированнаяПТУОК-7.
НаучноеруководствопроектомАПЛиКАЭУвцеломосуществлялосьакадемикомА.П.Александровым, научноеруководствосозданиемППУсЖМТвозглавилчлен-корреспондентАНУССРА.И.Лейпунский. РазработкуППУОК-550 возглавилИ.И.Африкантов, азатемФ.М.Митенков. КонструкторскимколлективомруководилН.М.Царев, непосредственноразработкойППУБМ40А - В.В.Стекольников. ВразработкеактивныхзондляобоихвариантовППУинаучномруководстверазработкамибольшаязаслугапринадлежитФизико-энергетическомуинституту (ФЭИ) МСМиеговедущимученымиспециалистам - Б.Ф.Громову, Г.И.Тошинскому, В.Н.Степанову. РазработкуПТУОК-7 осуществлялколлективконструкторов, возглавляемыйВ.И.Кирюхиным. БольшойвкладвсозданиеАЭУвнеслиР.И.Симонов, К.А.ЛандграфидругиеэнергетикиЦКБ-проектанта. Вразработкеосновногооборудованиявкачествеведущихспециалистовилипредседателеймежведомственнойкомиссии (МВК) отВМФактивноеучастиепринималиспециалисты 1-гоЦНИИМОВ.М.Паньков, Б.Г.Константинов (пореакторам), В.Ф.Акимов (попарогенераторам), П.А.Сорокин (поПТУ), В.И.Васильев (понасосамППУиПТУ). УстановкувцеломвелЯ.Д.Арефьев, вдальнейшем - А.Ф.Зюзенков.
ОпытнаяподводнаялодкасППУОК-550, построеннаявЛенинграде, началаопытнуюэксплуатациювдекабре 1971г., аголовнаялодка, строившаясявСеверодвинске, вступилавсоставВМФвдекабре 1977г. Впроцессеразработки, строительстваинакопленияопытаэксплуатациивпоходахподводныхлодокэтогопроектабылрешенширокийспектрпроблем: обеспеченосозданиевысокоманевренной, скоростнойАПЛмалоговодоизмещенияссокращеннойчисленностьюличногосостава; отработанавысоконапряженная, большойединичнойагрегатноймощностиэнергетическаяустановка; повышенна 15-20% КПДэнергетическойустановкизасчетповышениятемпературытеплоносителянавыходеизядерногореактораитемпературыперегретогопара; реализовананевозможностьраспространениярадиоактивностивовторойконтурвслучаеразгерметизациипарогенераторов; обеспеченорасхолаживаниереакторабезиспользованияпарогенераторовинасосовпервогоконтураивключенияканаловрасхолаживания; разработанытехнологияиустройствадляподдержаниянеобходимойчистотысплавасвинец-висмутвпервомконтуреэнергетическойустановки; впервыепримененаболеекомпактнаяинадежнаясвинцово-воднаябиологическаязащитавместожелезо-водной; полученабольшаяагрегатнаямощностьвкомпактной (блочной) свысокойстепеньюавтоматизациипаротурбиннойустановке, работающейнаповышенныхпараметрахпара; созданытехническиесредствассущественнолучшимимассогабаритнымихарактеристикамипосравнениюсобразцами, разработаннымидляподводныхлодоквторогопоколения; использованоцентрализованноеуправлениетехническимисредствамиспультаглавногокомандногопоста; впервыепримененакомплекснаясистемаавтоматизированногоуправления, регулирования, защитыиконтроляпароэнергетической, электроэнергетическойиобщекорабельныхсистем. Вэнергетическойустановкевпервыереализованылогическисвязаннаяструктурапрограммного, автоматического, дистанционногоипротивоаварийногоуправления, атакжедвижениеистабилизацияподводнойлодкипокурсуиглубиненаходуибезхода; впервыепримененадвухкаскаднаяамортизациявсейпаротурбиннойустановки, позволившаяснизитьподводнуюшумностькорабляиповыситьвзрывостойкостьоборудования.
ДлявсехпоколенийкорабельныхАЭУоднойизнаиболеесложныхнаучно-техническихпроблемявляласьпроблемасозданиянадежныхибезопасныхактивныхзон. ЗавесьпериодосвоенияиэксплуатациикораблейсАЭУвреакторахпаропроизводящихустановокиспользовалосьоколо 30 типовактивныхзон, отличавшихсяповидутеплоносителя, составуиконструктивномуисполнениюэлементов, физическим, теплотехническимиэкономическимпоказателям.
Применениезначительногоколичествавариантовактивныхзонбылообусловленокакпотребностямиразличныхпроектовреакторныхустановок, такинеобходимостьюувеличенияэнергозапасаисрокаслужбыактивныхзон, атакжесложностьюрешениязадачповышениянадежности, живучести, стойкостиквнешнимвоздействиям, безопасностииэкономичностиэнергетическихустановок. Длярешенияэтихзадачнеобходимобыловыполнитькомплексныеисследованиявлияниянаработоспособностьактивныхзонтакихфакторов, каквысокаяэнергонапряженностьреакторов; значительнаяглубинавыгораниятоплива; термобароциклическиеивибрационныенагрузкиэлементов; статическиеидинамическиенаклонениякорабля.
Решениепроблемывцеломтребовалопоискапутейсовершенствованияконструкцийэлементовактивныхзон, оптимизацииусловийихизготовленияиэксплуатации, вчастности, внаправлениях:
созданияиотработкислабораспухающихтопливныхипоглощающихкомпозиций;
применениявТВЭлахкомпенсационныхобъемов, позволяющихуменьшитьвоздействиенаоболочкуТВЭловраспухающейтопливнойкомпозиции;
разработки, испытанияивнедренияновыхоболочечныхматериалов, обладающихповышеннымихарактеристикамипластичности, термической, коррозионно-эрозионнойирадиационнойстойкостивтечениевсегосрокаслужбыактивныхзон;
выравниванияполейэнерговыделениязасчетварьированияконцентрациейтоплива, оптимизациисоставаипространственногоразмещениятвердыхвыгорающихпоглотителей;
улучшениятеплогидравлическиххарактеристикактивныхзониихэлементовзасчетиспользованияинтенсификаторовтеплообмена, увеличениятеплопередающейповерхностииснижениягидравлическогосопротивления;
созданияивнедренияавтоматизированныхивысокоточныхтехнологийизготовленияактивныхзониихэлементов;
совершенствованиясредствиметодовизмеренияиконтроляпоказателейкачестваактивныхзонприихизготовлениииэксплуатации;
разработкиисозданияметодовисредствдиагностикиипрогнозированиясостоянияактивныхзон;
проведенияисследовательскихиспытанийнанадежностьперспективныхактивныхзониихэлементоввсоставеназемныхстендов-прототиповкорабельныхАЭУиисследовательскихреакторов.
Комплексработ, выполненныхпроектантамииизготовителямиактивныхзониихэлементов, НИИ, КБизаводамиМинатомаРФ, СудпромаиВМФ, личнымсоставомкораблейиихсоединений, посозданиюактивныхзон, совершенствованиютехнологииихизготовленияирегламентаэксплуатациипозволилповыситьэнергоресурсисрокслужбыкорабельныхактивныхзонв 7-15 раз, чтообеспечилоэксплуатациюсовременныхкораблейсоднойперезарядкойреактороввтечениеполногосрокаслужбы.