Jaderné ledoborce (1. část)

5. 12. 2013 12:03:58
Při pohledu do minulosti zjistíme, že se z plavidel poháněných jaderným reaktorem osvědčily vojenské lodě a ponorky a z civilní sféry snad jen ledoborce. Čím je způsobeno, že jaderný reaktor našel na palubách civilních lodí uplatnění právě jen na chladném severu? Jak vypadá ruská flotila jaderných ledoborců? Na tyto otázky se zaměříme v tomto článku. Pojednání o civilních plavidlech s jaderným pohonem z jiných zemí najdete v samostatném pojednání.
Jaderné ledoborce zakotvené ve svém domovském přístavu Murmansk. (Zdroj: Barentsobserver.com)Jaderné ledoborce zakotvené ve svém domovském přístavu Murmansk. (Zdroj: Barentsobserver.com)

Severní mořská cesta

Tato námořní trasa vede podél celého severního a východního pobřeží Ruska a její prozkoumávání začalo už v 16. století při hledání cesty do Číny, s níž evropské země stále více rozšiřovaly obchodní styky. Navíc do té doby nejvýhodnější cesta kolem Afriky byla obsazena Portugalci, což zbytek Evropských zemí nutilo hledat jinou trasu. Arktické ledy ale průzkum brzdily a mnoha obchodním lodím zpečetily osud. Navíc část této trasy je během poloviny roku neprůjezdná kvůli ledům a i v létě vyžaduje údržbu pomocí ledoborců. I tak ale na ní byl za dob Sovětského svazu poměrně hustý provoz. Její význam roste se stupňujícím se politickým napětím v Afrických zemích a také v období ozbrojených konfliktů na Africkém pobřeží nebo na Blízkém Východě. Naopak její atraktivnost snižují náklady na doprovodné ledoborce. Její výhodou je také délka a odpadající poplatky za průjezd Suezským průplavem a především prodlevy, které jsou před jeho překonáním běžné. Srovnáme-li délku cesty mezi Hamburkem a Tokijem, získáme tato čísla: Severomořskou cestou přes Behringovu úžinu – 12 456 km, nejkratší cestou Suezským průplavem – 19 932 km, Atlantikem přes Panamský průplav – 22 356 km a Kapskou cestou přes Indický oceán – 26 176 km.

bbf81e7c-c1ec-40f2-b62c-2e675139e760.jpg

Severní mořská cesta mezi Londýnem a Jokohamou ve srovnání s cestou Suezským průplavem. (Zdroj: Patria.cz)

K rozvoji Severní mořské cesty také v současné době přispívá hledání nových nalezišť ropy a nerostných surovin. Přístupu a přepravě těchto surovin z bohatých nalezišť, která jsou poměrně snadno přístupná z hlediska jejich dobývání ze země, ale brání silné vrstvy sněhu a ledů. Dalším problémem je řídké osídlení, s nímž je spojena i otázka zásobování těžařských stanic energiemi a potravinami, ale i dostupnost lékařské péče.

Většinu těchto potíží mohou částečně pomoci vyřešit jaderné ledoborce, které mají mnoho výhod oproti klasickým ledoborcům. Kupříkladu používají palivo s vysokou hustotou energie, což jim umožňuje vydržet na vodě i několik let a díky malému objemu reaktoru a paliva mají více prostoru pro převážené zásoby a materiál a také pro zásoby určené pro posádku. Díky tomu není neobvyklé, aby se jaderný ledoborec vydal na moře a vrátil se do přístavu pro zásoby až téměř za rok. Časté doplňování paliva v arktických přístavech je pro svou náročnost velkou nevýhodou ledoborců s klasickými motory, čímž ale jaderné ledoborce netrpí. Díky výkonu jaderného reaktoru také mohou lámat výrazně silnější ledy, některá jaderná plavidla zvládají až 2,9 m silnou ledovou pokrývku.

Důležité je zmínit i to, že většina ruské flotily jaderných ledoborců je již poměrně dost stará a bude potřeba ji v blízkých letech omladit. Životnost těchto plavidel je totiž určena životností reaktoru a nelze ji výrazně prodlužovat. Jak dlouho dovedou jaderné ledoborce vydržet v provozu se dozvíte v části, která je věnována jednotlivým plavidlům. Pro Rusko se tedy stává zásadním vývoj nového ledoborce, který by byl modernější než jeho kolegové a také který by byl větší a silnější, aby mohl snáze prorážet cestu zaoceánským kolosům. Vývoj se poměrně daří, až na různá zpoždění spojená s unikátností stavby, jaderný ledoborec totiž vzniká jen v malých sériích. Stavba ledoborce LK-60 již začala a také vývoj nového reaktoru RITM-200 je v pokročilé fázi.

Jaderné ledoborce

Začátek provozu jaderných ledoborců přišel v roce 1959 a během více než padesáti let prokazovaly spolehlivost a cenné služby nákladním lodím plujícím Severní mořskou cestou. Prvním jaderným ledoborcem byl Lenin, který zahájil svůj provoz v roce 1959, čímž se stal prvním civilním jaderným plavidlem na světě, a pokračoval v činnosti až do roku 1989, kdy byl vyřazen z provozu. Díky svým schopnostem tak stál u zrodu nového odvětví lodního stavitelství a mezi lety 1975 až 2006 vzniklo dalších osm ledoborců a jeden námořní nákladní člun Sevmorput.

O pohon těchto plavidel se starají jaderné reaktory společnosti OKBM Afrikantov, která vyvinula celkem pět typů: OK-150, OK-900, OK-900A, KLT-40 a KLT-40M. Brzy jistě přibude i RITM-200.

Lenin

Jaderný ledoborec Lenin je 134 metrů dlouhá loď, 27,6 metrů široká a má výtlak 16 000 tun. Posádku tvořilo 240 mužů a pohon obstarávaly tři jaderné reaktory OK-150, každý s tepelným výkonem 90 MWt, ale zajímavé je, že nikdy neběžely všechny tři zároveň. Při tvorbě projektu nového plavidla přišli konstruktéři na to, že k pohonu by plně postačovaly dva reaktory OK-150, ale když by přidali jeden navíc, nijak by se nezměnily požadavky na stínění reaktorů a rozměry reaktorového oddílu. Jediné, v čem by byla přítomnost třetího reaktoru vidět, by tak byla hmotnost. Proto se konstruktéři rozhodli umístit na palubu tři reaktory a prodloužit tak pobyt plavidla na vodě a dobu mezi výměnami paliva.

lenin_05_21d18530-copy.jpg

Ledoborec Lenin ve svém typickém prostředí. (Zdroj: Leninicebreaker.wordpress.com)

S jaderným ledoborcem Lenin jsou spojeny dvě události většího významu. První je z roku 1965, kdy při údržbě a výměně paliva došlo k zdeformování některých palivových tyčí. Pozdější vyšetřování ukázalo, že na vině byla obsluha, která vypustila chladicí vodu před tím, než vytáhla všechny palivové kazety. Týkalo se to druhého reaktoru, v němž se vzpříčilo asi 60 % palivových kazet. Bylo tedy rozhodnuto vyjmout z rektoru palivové tyče spolu s řídícími a absorpčními, které potom byly umístěny do speciálního kontejneru. Ten byl dva roky skladován a po této době „uložen“ na dno zátoky poblíž Nové Země.

K druhé události došlo v roce 1967, kdy ve smyčce primárního okruhu vznikla trhlina. Aby mohli pracovníci najít místo úniku a obhlédnout situaci, museli se probít palicemi skrz stínění reaktorů, při čemž došlo k poškození reaktoru a jeho součástí. Tato poškození se ukázala jako neopravitelná a vývoj nového námořního reaktoru OK-900 byl téměř dokončen, takže se rozhodlo, že původní reaktory budou vyjmuty a nahrazeny novým typem. Reaktor a další zařízení včetně parogenerátorů byly z trupu vyřezány a shozeny do vody opět u břehů Nové Země. Uvádí se, že šlo celkově o zařízení 3500 tun.

Do roku 1970 pak probíhala montáž a testy nových reaktorů, které už byly na palubě jen dva, každý s tepelným výkonem 159 MWt. Od tohoto okamžiku ledoborec Lenin sloužil bez problémů až do roku 1989, kdy byl vyřazen a natrvalo zakotven v Murmansku, kde slouží jako muzeum, které bylo otevřeno v roce 2005. Během svého provozu doprovázel celkem 3700 plavidel ledovými poli Arktického oceánu. Po svém vyřazení z provozu ještě posloužil inženýrům jako studijní materiál pro prodlužování životnosti jaderných plavidel.

LeninPlant03.jpg

Uložení jaderných reaktorů v trupu Lenina. (Zdroj: Atomicpowerreview.blogspot.com)

LeninReport02.jpg

Fotografie reaktorového sálu Lenina z doby, kdy se zde ještě nacházely tři reaktory vedle sebe. (Zdroj: Atomicpowerreview.blogspot.com)

img_0711.jpg

Velín na Leninovi. (Zdroj: Leninicebreaker.wordpress.com)

img_0827.jpg

Takto vypadá můstek jaderného ledoborce Lenin. (Zdroj: Leninicebreaker.wordpress.com)

Arktika (třída Arktika)

Jaderný ledoborec Arktika byl prvním ledoborcem stejnojmenné třídy se sesterskými loděmi Sibir, Rossija, Sovetskij Sojuz, Jamal a 50 Let Pobedy. Jeho stavba začala v roce 1971 v petrohradských loděnicích a skončila úspěšnými testy v roce 1975. Byl vybaven dvěma modernizovanými reaktory OK-900A s výkonem 171 MWt, které poskytovaly lodnímu šroubu 54 MW výkonu. Jedná se o 147,9 m dlouhé a 29,9 m široké plavidlo s výtlakem 23 460 tun.

Toto plavidlo dokázalo vytvořit několik rekordů a překvapit svou spolehlivostí a výdrží. V roce 1977 dosáhla Arktika jako první hladinová loď Severního ledového pólu a v roce 2000 strávila na moři přesně rok mimo přístavy, což bylo již po prodloužení jejího provozu. V devadesátých letech minulého století byla Arktika na několik let odstavena a prošla rozsáhlou údržbou a modernizací. Nakonec si odpracovala celkem 175 000 hodin s tím, že reaktor byl původně projektován na 100 000 provozních hodin. Během svého působení urazila přes milion námořních mil (tj. přes 1,8 milionu km) a v provozu byla celkem 25 let. Po vyřazení z provozu v roce 2008 opět posloužila vědcům pro zkoumání dalšího prodlužování životnosti jaderných ledoborců. Její další osud je nejasný a rozhoduje se mezi sešrotováním a zřízením muzea, podobně jako v případě ledoborce Lenin.

Ledoborec Arktika zažil jak slavné období jaderných ledoborců, kdy slavil úspěch při prvním dosažení pólu, stejně jako období úpadku zájmu o tuto oblast, k němuž došlo v devadesátých letech. Během jeho provozu došlo jen k jedné výjimečné události, a to v roce 2007 kdy požár poškodil několik kabin posádky. Toto neštěstí se obešlo bez ztrát na životech a bez radiačního ohrožení.

724665579.jpg

Jaderný ledoborec Arktika při své typické práci. (Zdroj: Ria.ru)

724681369.jpg

Jaderný ledoborec Arktika rozráží ledy o tloušťce 50 až 60 cm při rychlosti 30 km/h a teplotě -35 °C. (Zdroj: Ria.ru)

725350295.jpg

Dočasný plavební kanál pro zaoceánské lodě vytvořený ledoborcem Arktika. (Zdroj: Ria.ru)

Sibir (třída Arktika)

Ani život tohoto ledoborce nepostrádal význačné momenty, a to jak kladné, tak záporné. Jeho provoz byl zahájen v roce 1977 a hned rok poté vykonal významnou plavbu, kdy doprovázel nákladní loď Kapitan Myševskij po celé trase Severní mořské cesty. V roce 1987 dobyl severní pól, ale samotné dobytí tohoto místa nebyl jeho cíl, protože na svou palubu vzal personál z výzkumné stanice SP-27, která na své kře začala driftovat k severu a musela být evakuována, a umožnil umístění nové výzkumné stanice SP-29.

Mezi neradostné události patřilo poškození parogenerátoru, které se ukázalo jako neopravitelné. Od roku 1992 byl tedy ledoborec Sibir zakotven a čekal na svůj další osud. V roce 2012 se objevily zprávy o tom, že by ledoborce Arktika, Sibir a Rossiya měly být sešrotovány. Dodnes ale trvá boj o zachránění Arktiky a zřízení muzea na její palubě, takže jejich skutečný osud není jasný.

800px-RIAN_archive_505370_Explorers_at_North_Pole-27_Station_meet_icebreaker_-Sibir-.jpg

Uvítání ledoborce Sibir pracovníky výzkumné stanice SP-27, které z toho místa evakuoval. (Zdroj: Wikipedia.org)

308045.jpg

Neradostný stav několik let kotveného ledoborce Sibir. (Zdroj: Motherboard.vice.com)

Rossija (třída Arktika)

Tento ledoborec neměl od svého spuštění na vodu v roce 1985 příliš zajímavý život, což není vůbec nezajímavá informace, obzvláště z hlediska nehod, které jsou na jaderných ledoborcích veřejností pečlivě sledované. Jednou ze dvou výjimečných událostí bylo v roce 1990 dopravení prvních turistů na Severní pól. Od této doby byly v létě podobné cesty prováděny ledoborci Sovetskij Soyuz, Jamal a 50 Let Pobedy. V roce 1994 plnil tento ledoborec důležitý úkol, protože byl vyslán na pomoc konvoji lodí uvězněném v ledu.

Když nelze napsat o ledoborci Rossija příliš mnoho zajímavého, řekneme si alespoň něco o trupu ledoborců třídy Arktika. Tyto lodě mají totiž dvojitý trup s tím, že vnější trup je silný 2,5 cm a zesílený na dvojnásobek v části, která láme led. Mezi stěny trupů je možné napustit přítěž vody, která v některých situacích usnadňuje lámání ledu. Díky tomu dokáží ledoborce třídy Arktika lámat až 2,8 m silný led.

rossiya_unloading_ice.jpg

Jaderný ledoborec Rossija slouží na Severní mořské cestě a při ústí velkých ruských řek již téměř 30 let. Jeho provoz bude zřejmě brzy ukončen. (Zdroj: Barentsobserver.com)

Druhý díl najdete zde.

Aktuální informace o jaderných ledoborcích (a jiných jaderných oborech) je možné nalézt na webu Atominfo.cz.

Videorozhovor s kapitánem jaderného ledoborce 50 let pobedy, Valentinem Davydjancem, naleznete zde.

Zdroje:

okbm.nnov.ru

rosatom.ru

world-nuclear.org

atomicpowerreview.blogspot.com

bellona.org

world-nuclear-news.org

barentsobserver.com

rusnavy.com

wikipedia.org

3pol.cz

Autor: Vladislav Větrovec | čtvrtek 5.12.2013 12:03 | karma článku: 24.87 | přečteno: 3827x

Další články blogera

Tato rubrika neobsahuje žádné články...

Další články z rubriky Věda

Jan Mestan

Ukázka výpočtu pohybu geodetické stanice při hřbetu v EE theory

V následujícím textu provedu jednoduchý výpočet. Nechám Zemi rozepnout o 2 cm přes 1 hřbet a zkusím určit, jaký posun vykoná geodetická stanice umístěná v těsné blízkosti hřbetu.

23.2.2019 v 19:44 | Karma článku: 6.81 | Přečteno: 230 | Diskuse

Jan Mestan

Hypotéza vzácné Země – Rare Earth hypothesis

Kromě ne úplně uhozených hypotéz, že Země funguje jako jakýsi velice komplexní 'organismus', existuje další zajímavá, asi i lépe přijatelná, hypotéza, která se pojí s její vzácností.

23.2.2019 v 17:05 | Karma článku: 10.41 | Přečteno: 182 | Diskuse

Petr Bajnar

Poselství obrazců v obilí

Již řadu let se v obilných polích celého světa pravidelně objevují tajemné obrazce. Ať již je jejich autorem kdokoliv, obrazce jsou vyjádřením syntézy hlubokého vědění, technické vyspělosti a velké umělecké kreativity tvůrců.

23.2.2019 v 15:53 | Karma článku: 22.36 | Přečteno: 484 | Diskuse

Libor Čermák

Jaká tělesa sluneční soustavy mají rozdílné polokoule?

Možná jste se setkali s tím, jak nějaký astronom nebo záhadolog, co se zabývá vesmírem, upozorňuje, že některé planety, měsíce a další tělesa mají rozdílné polokoule. A kupodivu to není nic ojedinělého. Nejznámější jsou tyto:

23.2.2019 v 8:16 | Karma článku: 14.46 | Přečteno: 246 |

Lubomír Stejskal

Izrael míří na Měsíc

Sen se stal skutečností. Tedy alespoň první, ale klíčový krok. V noci na dnešek (22/2) vynesla z Mysu Canaveral na Floridě soukromá raketa Falcon 9 první izraelskou automatickou lunární sondu (lander).

22.2.2019 v 9:37 | Karma článku: 13.89 | Přečteno: 235 | Diskuse
Počet článků 32 Celková karma 0.00 Průměrná čtenost 1386
Jsem studentem matematiky na Fakultě jaderné a fyzikálně inženýrské ČVUT. V poslední době jsem začal spolupracovat se serverem Atominfo.cz, pro nějž překládám z angličtiny zprávy ze zpravodajských serverů. Jednotlivé zprávy se týkají především jaderné energetiky a jaderné medicíny. Když jsem vstoupil do světa zpravodajství, cítil jsem potřebu vyjadřovat se k aktuální situaci.

Najdete na iDNES.cz