Lodołamacz Lenin – pierwszy statek nawodny o napędzie jądrowym

Gdy w 1945 roku na dobre rozpoczęła się „era atomu”, początkowo skupiano się na militarnym zastosowaniu energii nuklearnej. Dopiero z czasem zaczęto wykorzystywać ją do produkcji energii elektrycznej oraz napędu okrętów wojennych. W 1953 roku w ZSRR zaczęto jednak prace nad bardziej cywilnym zastosowaniem atomu, do napędu statków nawodnych. Efektem tych prac było powstanie lodołamacza Lenin, pierwszego statku nawodnego o napędzie jądrowym. Zapoczątkował on długą serię radzieckich i rosyjskich lodołamaczy wyposażonych w reaktory jądrowe, które obsługują Północną Drogę Morską.

Geneza

Marzenie o opanowaniu Północnej Drogi Morskiej, będącej częścią Przejścia Północno-Wschodniego, było popularne wśród rosyjskich władców już od momentu jej odkrycia. Kolejne ekspedycje tylko potwierdzały strategiczne znaczenie tej trasy, ale równocześnie wskazywały na olbrzymie trudności w jej wykorzystaniu. Dopiero w XIX wieku, wraz z upowszechnieniem się napędu parowego i statków o żelaznej oraz stalowej konstrukcji, pojawiły się możliwości wykorzystania szlaków na północy. Imperium Rosyjskie, rozciągające się na dwóch kontynentach, desperacko potrzebowało efektywnego połączenia między swoją europejską stolicą a odległymi portami na Pacyfiku.

Sukces Fina, Adolfa Erika Nordenskiölda, który na statku „Vega” jako pierwszy w historii pokonał całą trasę w latach 1878-1879, był dla Petersburga zarówno dowodem na wykonalność przedsięwzięcia, jak i policzkiem wymierzonym carskiej dumie. Rosjanie zrozumieli, że kto kontroluje tę trasę, ten kontroluje Syberię i Daleki Wschód. Problem polegał na technologii – drewniane, a nawet wczesne metalowe parowce były bezradne wobec potęgi paku lodowego, a krótki, kilkutygodniowy sezon nawigacyjny czynił z każdej wyprawy logistyczny koszmar o znikomym znaczeniu ekonomicznym.

Potrzebne były dedykowane, solidnie wykonane i dysponujące olbrzymią mocą statki, zdolne kruszyć lód. W tym momencie pojawił się rosyjski polarnik, badacz, wojskowy i konstruktor Stiepan Makarow, twórca koncepcji pierwszego polarnego lodołamacza, który dzięki swojej konstrukcji miał kruszyć lód, załamując go, a nie przebijając się przez niego. Tak powstał lodołamacz Jermak. W ciągu kilku kolejnych lat rozpoczęto jego intensywną eksploatację na skutych lodem akwenach morskich, co potwierdziło jego możliwości. Aby jednak udrożnić Północną Drogę Morską, potrzebnych było więcej tego typu jednostek. Wybuch I wojny światowej przerwał prace nad rozbudową floty lodołamaczy, ale równocześnie jeszcze bardziej pokazał potrzebę ich posiadania.

Po rewolucji, dla ZSRR Północna Droga Morska stała być kluczem do eksploatacji bogactw naturalnych Syberii, strategiczną trasą, pozwalającą na szybkie przerzucenie floty z Morza Północnego lub Bałtyku na Pacyfik, a także sposobem na uniezależnienie się od reszty świata, która niekoniecznie była przychylna komunistycznym władzom. W grudniu 1932 roku powołano do życia organizację Główny Zarząd Północnej Drogi Morskiej (Gławsewmorput), zarządzający całym terytorium na północ od 62. równoleżnika. Z jej inicjatywy organizowano liczne wyprawy badawcze, które miały pomóc w wykorzystaniu tej trudnej i niebezpiecznej trasy.

Pierwszym wielkim sukcesem było przejście lodołamacza Aleksandr Sibiriakow (pod dowództwem kapitana Władimira Woronina) całej trasy w ciągu jednego sezonu nawigacyjnego w 1932 roku. Jednak już rok później doszło do katastrofy parowca Czeluskin (13 lutego 1934), który nie był lodołamaczem i został zmiażdżony przez lód. Paradoksalnie, akcja ratunkowa załogi stała się gigantycznym sukcesem propagandowym, a sama katastrofa jedynie wzmocniła determinację władz do budowy potężniejszej floty lodołamaczy.

Wybuch II wojny światowej (a bardziej niemiecka inwazja na ZSRR w 1941 roku) ponownie przerwał jednak proces rozbudowy floty i wykorzystania Północnej Drogi Morskiej. Podobnie jak podczas I wojny światowej, również i ten konflikt pokazał, jak przydatna może być ta trasa. Znajdujące się na jej obrzeżach porty w Murmańsku i Archangielsku stały się kluczowymi punktami przeładunkowymi, do których docierały alianckie konwoje. Ich obsługa również wymagała licznych lodołamaczy, aby maksymalnie wydłużyć okres dostępu do nich. Równocześnie radzieckie władze uznały, że udrożnienie szlaku przez Arktykę umożliwiłoby jeszcze wygodniejszy transport różnych ładunków. Pojawił się jednak inny problem. Dostępne lodołamacze były za słabe, a przede wszystkim dysponowały zbyt małym zasięgiem, aby skutecznie obsługiwać tę trasę.

Największym problemem była autonomiczność, która dla większości statków wynosiła około 30-40 dni. W przypadku trudnych warunków, lodołamacze zużywały zdecydowanie więcej paliwa, przez co dochodziło do sytuacji, gdy musiały one przerywać rejs i wracać po paliwo do najbliższego portu, pozostawiając prowadzone statki na jakiś czas uwięzione w lodzie. Było to kompletnie nieekonomiczne, a dodatkowo ryzykowne. Potrzebne było jakieś rozwiązanie tego problemu.

Statki o napędzie jądrowym

Wraz z zakończeniem II wojny światowej rozpoczęła się „era atomu”. Chociaż początkowo skupiono się na stworzeniu broni atomowej, bardzo szybko zaczęto rozwijać również inne, „pokojowe” metody wykorzystania energii jądrowej, w tym elektrownie jądrowe oraz napęd jądrowy, który teoretycznie zapewniał nieograniczony zasięg, a jedynym ograniczeniem były zapasy żywności na pokładzie. Pionierami w tej dziedzinie byli Amerykanie, którzy jako pierwsi wprowadzili do służby okręt podwodny o napędzie jądrowym – USS Nautilus. Była to jednak jednostka wojskowa, więc nie wpisywała się w ideę „pokojowego atomu”. Związek Radziecki nie chciał być w tyle i również rozpoczął prace nad własnymi reaktorami jądrowymi – zarówno mającymi produkować energię, jak i napędzać okręty wojenne oraz… statki cywilne. W ZSRR szczególnie mocno interesowano się ideą „pokojowego atomu”, co miało być wykorzystane przez radziecką propagandę.

Nie do końca wiadomo kto jako pierwszy zaproponował zbudowanie lodołamacza o napędzie jądrowym. Wymienia się kilka nazwisk – Wiaczesław Małyszew (m.in. minister przemysłu stoczniowego), Igor Kurczatow (ojciec radzieckiej bomby atomowej) oraz Anatolij Aleksandrow (fizyk, późniejszy wieloletni prezes Akademii Nauk ZSRR). Niezależnie od tego kto był faktycznym ojcem tego pomysłu, trafił on na podatny grunt już w 1953 roku. Po śmierci Józefa Stalina, nowy rząd pod kierownictwem Nikity Chruszczowa, szukał sposobów na demonstrację technologicznej wyższości ZSRR. Projekt lodołamacza o napędzie jądrowym idealnie się w to wpisywał – łączył militarne aspiracje (opanowanie Arktyki) z propagandowym przekazem o „pokojowym” wykorzystaniu energii jądrowej. Decyzja o budowie takiego statku zapadła 20 listopada 1953 roku, Rada Ministrów ZSRR wydała wówczas postanowienie o rozpoczęciu prac nad Projektem 92.

Pierwszy statek nawodny o napędzie jądrowym

Zadanie zbudowania tak rewolucyjnej jednostki powierzono Stoczni Admiralskiej (wówczas noszącej jeszcze nazwę Stocznia nr 194 im. André Marty’ego) w Leningradzie. Za projekt miał odpowiadać Wasilij I. Nieganow, który w 1948 roku opracował niezrealizowany projekt dużego konwencjonalnego lodołamacza, oznaczony jako Projekt 90. Nieganow był wówczas członkiem zespołu konstrukcyjnego CKB-194, z którego wydzielono nowy zespół CKB-15, który miał zająć się tylko i wyłącznie tym projektem. Siłownię jądrową miał opracować zespół Igora Afrikantowa z zakładu numer 92 w Gorkim, a kierownikiem naukowym całych prac został Anatolij Aleksandrow.

Inżynierowie musieli rozwiązać problemy, z którymi nikt wcześniej się nie mierzył: jak zabezpieczyć reaktor przed wstrząsami i przechyłami podczas łamania lodu, jak chronić załogę przed promieniowaniem i jak zintegrować elektrownię jądrową z systemem napędowym statku. Istotne było również takie zaprojektowanie siłowni, aby była chronić ją przed skutkami uszkodzenia kadłuba (np. w wyniku zderzenia z innym statkiem, albo naruszenia konstrukcji przez lód). Aby przyśpieszyć prace, Nieganow wykorzystał swój wcześniejszy Projekt 90, który odpowiednio zmodyfikowano i dostosowano do nowych potrzeb. Prace projektowe trwały do końca 1955 roku.

Stępkę pod budowę statku, który otrzymał nazwę Lenin, położono 25 sierpnia 1956 roku. Prace postępowały w ekspresowym tempie. W budowę zaangażowanych było ponad 500 przedsiębiorstw z całego ZSRR, dostarczających specjalne stopy solidnej stali do budowy kadłuba, systemy kontroli i oprzyrządowanie. Już 5 grudnia 1957 roku, zaledwie dwa miesiące po wystrzeleniu Sputnika 1, zwodowano kadłub Lenina. Przez kolejne dwa lata trwały prace wyposażeniowe i instalacja siłowni, składającej się z trzech reaktorów atomowych OK-150. Pierwsze uruchomienie reaktora nastąpiło 6 sierpnia 1959 roku, a próby morskie rozpoczęły się 19 września. Ostatecznie Lenin został przekazany Ministerstwu Floty Morskiej ZSRR 3 grudnia 1959 roku i wszedł w skład Murmańskiej Floty Morskiej. Pierwszym dowódcą został Paweł Akimowicz Ponomariew.

Już w trakcie budowy Lenin przyciągał uwagę mediów i polityków, również z innych krajów. Był oto skrzętnie wykorzystywane przez radzieckie władze, które zapraszały ich na specjalne wizytacje. Wśród odwiedzających znaleźli się: premier Wielkiej Brytanii Harold MacMilla, wiceprezydent USA Richard Nixon czy też prezydent Finlandii Urho Kekkonen.

Dane techniczne

Aby sprostać zadaniu kruszenia grubego lodu, kadłub Lenina musiał być bardzo wytrzymały. Zbudowano go ze specjalnej stali o podwyższonej wytrzymałości, typu AK-27 i AK-28. W rejonie tzw. pasa lodowego – części kadłuba, która ma bezpośredni kontakt z lodem – grubość poszycia sięgała 52 mm. Kształt kadłuba zaprojektowano tak, by statek nie taranował lodu dziobem, lecz „wślizgiwał się” na niego, a następnie łamał go pod własnym, ogromnym ciężarem. Specjalne systemy balastowe pozwalały na szybkie przepompowywanie tysięcy ton wody między zbiornikami, aby wywołać kołysanie (przechyły) i uwolnić statek, gdyby utknął w lodzie. Kadłub miał 134 m długości, 27,6 m szerokości i podzielony był przez 11 grodzi wodoszczelnych. Wyporność wynosiła 15 300 ton (aczkolwiek można spotkać się z innymi danymi – 16 000 ton i 17 280 ton).

Statek posiadał trzy śruby napędowe o stałym skoku, dwie na rufie i jedną centralną, która pracowała w najtrudniejszych warunkach, mieląc połamane kry. Lenin był również wyposażony w pokład lotniczy i lądowisko dla śmigłowca (początkowo Mi-1, później Ka-15), który służył do zwiadu lodowego i wytyczania najłatwiejszej drogi dla statku i konwoju. Na rufie przygotowano specjalne wzmocnienie wyłożone gumą, które służyło do holowania kontaktowego. Reaktory, turbiny i generatory umieszczono w centralnej części statku, w specjalnym, ciężko osłoniętym przedziale. Osłony biologiczne składały się z warstw stali, betonu o wysokiej gęstości oraz specjalnych materiałów kompozytowych. Mimo to, poziomy promieniowania w niektórych częściach statku były wyższe niż zakładano.

Załogę stanowiło 243 oficerów i marynarzy. Mogli oni korzystać z jedno- i dwuosobowych, w pełni wentylowanych i indywidualnie ogrzewanych kabin. Ponadto załoga mogła korzystać z licznych udogodnień w postaci klubu, biblioteki z czytelnią, obszernej stołówki, palarni, warsztatu, fryzjera, pralni i bloku medycznego z gabinetem stomatologicznym, a także siłowni. Wnętrza urządzono z przepychem jak na warunki ZSRR.

Sercem jednostki były trzy reaktory jądrowe typu OK-150 (wymienione w toku eksploatacji na dwa reaktory OK-900 o większej mocy). Były to reaktory wodne ciśnieniowe (PWR), każdy o mocy termicznej 90 MW. Razem dostarczały parę do czterech głównych turbogeneratorów w dwóch zespołach. Była to konstrukcja pionierska, ale, jak się miało okazać, również bardzo wadliwa. Reaktory te cierpiały na liczne „choroby wieku dziecięcego”. Ich konstrukcja utrudniała wymianę paliwa i była podatna na awarie systemów chłodzenia, co mogło prowadzić do niebezpiecznych incydentów. Co jednak istotne, do napędu statku wystarczał był tylko jeden z reaktorów. Standardowo wykorzystywano jednak dwa, a trzeci był rezerwowy. Ponadto Lenin posiadał 5 turbogeneratorów o mocy 1000 kW, które dostarczały energię elektryczną dla wszystkich pozostałych systemów statku. Dodatkowo lodołamacz posiadał dwa opalane mazutem kotły pomocnicze, które mogły wytwarzać parę dla turbin, w przypadku awarii lub wyłączenia reaktorów. Do systemów awaryjnych należały również dwa dodatkowe turbogeneratory o mocy 1000 kW.

Reaktory nie napędzały śrub, tylko produkowały parę, która napędzała cztery turbiny parowe. Każda turbina obracała generator prądu stałego. Wyprodukowana energia elektryczna zasilała trzy potężne silniki elektryczne (o mocy 30 200 KM), a te dopiero obracały wałami śrub. Taki system, choć skomplikowany, dawał ogromne korzyści w warunkach arktycznych. Napęd elektryczny pozwalał na płynną regulację mocy i momentu obrotowego niemal od zera oraz na natychmiastową zmianę kierunku obrotów śrub. Było to kluczowe podczas manewrowania w grubym lodzie i uwalniania się z potrzasku. Lenin mógł łamać lód o grubości do 2,5 m z ciągłą prędkością około 2 węzłów (3,7 km/h) i osiągał prędkość maksymalną 18 węzłów. Chociaż mówi się, że napęd nuklearny zapewnia nieograniczony zasięg, w praktyce jest on ograniczony ilością zabranego paliwa do reaktora. Jego małe ilości zapewniają jednak bardzo duży zasięg, który w przypadku Lenina wynosił około 64 000 mil morskich (120 000 km).

Eksploatacja

Po zakończeniu prób morskich, 29 kwietnia 1960 roku Lenin opuścił Leningrad i popłynął do Murmańska, gdzie dotarł 6 maja. Rozpoczęto wówczas przygotowania do służby i dwa miesiące później. Niestety szybko na jaw wyszły wady projektowe. W trakcie rejsu w wyjątkowo zimnych warunkach, w skraplaczach turbin wzrastało ciśnienie. Okazało się, że gromadzą się w nich kryształki lodu, które zapychały obieg. Załoga Lenina przeprowadziła prowizoryczną modernizację, która umożliwiła dokończenie prób, ale przed wejściem do regularnej służby, statek musiał przejść normalną modernizację. Po jej przeprowadzeniu, 19 sierpnia Lenin wszedł do regularnej służby na Północnej Drodze Morskiej, wyruszając w rejs do Igarki i zastępując na lodołamacze Jermak i Krasin.

Przez krótki, trwający zaledwie 3 miesiące sezon, Lenin pokonał 10 009 mil morskich, z czego 7327 w trudnych warunkach i przeprowadził 92 statki. Chociaż ogólnie uznano, że statek spisuje się bardzo dobrze, na jaw zaczęły wychodzić kolejne wady projektowe, m.in. konstrukcji wytwornic pary, które trzeba było wymieniać częściej niż zakładano. W 1961 roku Lenin odegrał kluczową rolę w operacji naukowej, w trakcie której zabrał na pokład ekspedycję naukową„Biegun Północny-10” (Siewiernyj Polus-10). W 1962 roku kapitanem statku został Borys Makarowicz Sokołów.

Pierwsze lata, chociaż problematyczne techniczne, były olbrzymim sukcesem. Lenin znacznie zwiększył przepustowość Północnej Drogi Morskiej, ułatwiając żeglugę i zwiększając liczbę statków, które ją pokonywały. W lutym 1965 roku, podczas postoju w bazie w Murmańsku i planowanej operacji wymiany paliwa, doszło do pierwszego poważnego incydentu na pokładzie Lenina. Z powodu błędu operatorów, reaktor nr 2 został pozbawiony wody chłodzącej po usunięciu części prętów kontrolnych (lub podczas nieprawidłowego opróżniania obiegu). W rezultacie doszło do uszkodzenia około 60% prętów paliwowych.

Reaktor stał się bezużyteczny, w związku z czym reaktor usunięto. Nie był to koniec problemów, ponieważ reaktor nr 3 również nie był w pełni sprawny. Mimo to Lenin kontynuował służbę, jednak na przełomie 1966 i 1967 roku doszło do kolejnej awarii. Podczas rejsu wykryto poważne nieszczelności w obwodzie pierwotnym reaktora nr 1. Analiza wykazała mikropęknięcia i korozję naprężeniową, co było wadą systemową konstrukcji OK-150. Ekipa naprawcza musiała naruszyć betonowo-metalową osłonę biologiczną reaktora aby usunąć nieszczelność. Po usunięciu awarii okazało się jednak, że nie można jej ponownie w bezpieczny sposób załatać. W tej sytuacji uznano, że najbezpieczniejszym rozwiązaniem będzie wygaszenie reaktorów i ich całkowite usunięcie. Po przeprowadzeniu procedury wyłączenia reaktorów i usunięcia paliwa, lodołamacz przeholowano do Zatoki Cywolki, w pobliżu Nowej Ziemi. Następnie nurkowie wycięli w kadłubie otwór, przez który cały przedział reaktorów zrzucono do wody (ponadto zatopiono usunięty wcześniej reaktor). Następnie lodołamacz wrócił do stoczni, gdzie zainstalowano całkowicie nowe reaktory. Zainstalowano nowocześniejsze, bezpieczniejsze i wydajniejsze reaktory typu OK-900 (każdy o mocy 171 MW).

Po zakończeniu prac Lenin wrócił do służby 20 czerwca 1970 roku. Nowe reaktory OK-900 były lepiej zaprojektowane, co umożliwiało znacznie bezpieczniejszą i łatwiejszą wymianę paliwa. Były też znacznie bardziej niezawodne. Mimo że łączna moc na śrubach pozostała taka sama (44 000 KM), statek stał się znacznie efektywniejszy. Rozpoczęła się druga, znacznie bardziej stabilna era jego służby.

Przez kolejne dwie dekady Lenin pracował w Arktyce bez większych problemów. Eksploatowano go bardzo intensywnie równolegle z wieloma innymi lodołamaczami o napędzie jądrowym, typu Arktika. Niestety wraz z pojawieniem się nowszych jednostek, wysłużony Lenin coraz bardziej wykazywał oznaki swojego wieku. W związku z tym, w 1989 roku skierowano go do stoczni w Murmańsku, w celu przeprowadzenia oględzin konstrukcji. W ich trakcie okazało się, że stan poszycia jest na tyle zły, że lodołamacz nie nadaje się już do pracy na lodzie. Podjęto więc decyzję o jego wycofaniu. Usunięto z niego najważniejsze wyposażenie i zacumowano przy jednym z nabrzeży w Murmańsku, gdzie pozostawiono go własnemu losowi. W toku swojej kariery Lenin przepłynął łącznie 654 400 mil morskich (z czego 563 600 w lodach), eskortując bezpiecznie 3741 statków przez Północną Drogę Morską.

Dalszy los

Przez wiele lat Lenin niszczał przy nabrzeżu w Murmańsku. W 1997 roku pojawiły się głosy, by pociąć go na złom, jak wiele innych jednostek. Jednak jego historyczne znaczenie było zbyt duże. Dzięki naciskom ze strony społeczeństwa i środowisk morskich, podjęto decyzję o przekształceniu go w statek-muzeum. Proces ten był jednak niezwykle skomplikowany i kosztowny. Najpierw trzeba było bezpiecznie usunąć wypalone paliwo jądrowe z reaktorów OK-900 i przeprowadzić gruntowną dekontaminację jednostki.

Operację przekształcenia Lenina w muzeum nadzorowała państwowa korporacja Rosatom (a dokładniej jej spółka-córka Atomflot), która zarządza całą rosyjską flotą lodołamaczy atomowych. Po wieloletnich pracach, oczyszczeniu statku i przygotowaniu ekspozycji muzealnej, Lenin został ostatecznie otwarty dla zwiedzających w grudniu 2005 roku (niektóre źródła podają pełne otwarcie w 2009 roku). Od tego czasu statek jest cały czas dostępny dla zwiedzających.

Podsumowanie

Lenin zapisał się w historii jako pierwszy statek nawodny wyposażony w reaktory jądrowe. Była to również pierwsza cywilna (albo raczej niewojskowa) jednostka pływająca z napędem jądrowym. Można śmiało powiedzieć, że dzięki swojemu napędowi zrewolucjonizował transport morski, pokazując, że napęd jądrowy jak najbardziej jest praktyczny.

Z drugiej strony, chociaż Związek Radziecki, a obecnie Rosja, wprowadziły wiele lodołamaczy z napędem jądrowym do służby, napęd ten nie zyskał większej popularności w jednostkach cywilnych. Zbudowano tylko 3 statki transportowe z takim napędem (NS Savannah, NS Otto Hahn i NS Mutsu) oraz dodatkowo jeden barkowiec – NS Siewmorput. O wiele większą popularnością napęd jądrowy cieszy się w flotach wojennych, gdzie służy do napędu lotniskowców, okrętów podwodnych i nielicznych okrętów nawodnych.

Źródło zdjęć: Depositphotos.com