Как СССР создал сеть маяков на ядерном топливе, а спутниковая навигация сделала их бесполезными
Трудности Северного морского пути
С давних пор люди пытались освоить арктические воды для судоходства, ведь это самый короткий морской путь из Азии в Европу. Так, еще в XVI веке английский мореплаватель Хью Уиллоби погиб в этих водах у Кольского полуострова, пытаясь достичь берегов Китая. Та же участь постигла голландского мореплавателя Виллема Баренца, стремившегося в Юго-Восточную Азию и открывшего Шпицберген и Баренцевы острова. За последующие два века здешние воды были неплохо изучены, но приспособить их для судоходства не получалось.
Главное препятствие в этом деле — ледяной покров местных морей. Вода здесь более-менее открывается всего на пару месяцев короткого лета. Но даже в июле есть риск налететь на огромную глыбу.
Впрочем, не исключено, что в ближайшие годы в связи с потеплением лед в Арктике может исчезнуть.
Советский Союз тоже пытался покорить этот рубеж, ведь, как известно, «нет крепостей, которые не могли бы взять большевики». Тем более что это сулило большие выгоды как в освоении Крайнего Севера, так и в экономических отношениях с другими странами. Впервые пройти Севморпуть за одну навигацию (то есть не останавливаясь нигде на зимовку) удалось ледокольному пароходу «Александр Сибиряков» под управлением Отто Шмидта в 1932 году. При этом судно потеряло винт и закончило переход на самодельных парусах. То, что маршрут не легкая прогулка, год спустя показала и история парохода «Челюскин», который утонул после того, как его зажало и раздавило льдинами. Полноценное судоходство по Северному морскому пути стало возможно только с созданием атомных ледоколов во второй половине 1970-х годов.
Но, помимо льдов, у Северного морского пути есть и другая проблема — на нем много участков с изрезанной береговой линией, подводными и надводными скалами, мелями. И это не считая штормов, плохой погоды и слабой видимости. Всё это делает навигацию по Севморпути, а также прилегающим к нему балтийским и дальневосточным водам очень трудной.
При этом маяки и навигационные знаки в этих далеких от цивилизации районах разместить непросто. Сделать их обитаемыми нельзя: доставлять смотрителей на каждый объект слишком сложно и дорого. Поставить автономные устройства просто так тоже не получится — им неоткуда будет брать энергию. Например, в Якутии и Красноярском крае, где бывают длительные периоды безветрия, ветряные генераторы не смогут питать автономный маяк. А дизельные агрегаты нуждаются в постоянном обслуживании, что возвращает к проблеме персонала.
В общем, перед советскими гидрологами стояла непростая задача: создать достаточно мощный источник энергии, который сможет работать в суровых условиях длительное время без обслуживания. Решение подсказал атомный век. Это была аббревиатура из пяти букв — РИТЭГ, что означает «радиоизотопный теплоэлектрогенератор».
Маяк на мысе Анива, который работал на РИТЭГе с 1990 по 2006 год. Ныне заброшен.
Генератор на радиоактивном топливе для нужд навигации
РИТЭГ — это такая небольшая атомная электростанция, работающая на радиоизотопном источнике тепла (РИТ). В качестве последнего выступает какой-нибудь радиоактивный изотоп (нуклид) — химический элемент с нестандартным количеством нейтронов в ядре атома. Изотопы бывают стабильными и нестабильными, причем последние всегда пытаются стать первыми, попутно избавляясь от «лишних» элементарных частиц. Происходит так называемый распад, побочный продукт которого — выделение огромного количества энергии, в том числе тепла.
Фото и схема устройства самого массового советского РИТЭГа «Бета-М».
Этот процесс и лежит в основе действия РИТЭГа. Радиоактивный источник, например капсула стронция-90, нагревается, и специальный преобразователь переводит тепло в электричество. Сам генератор обычно выглядит как металлическая коробка из обедненного урана или его сплава с молибденом, весом от 600 килограмм до двух тонн, в специальном ударопрочном контейнере. В его недрах, за слоями термо- и радиационной защиты скрывается радиоактивный сердечник.
РИТЭГ дает сравнительно небольшое количество энергии и имеет малый КПД. Однако по сравнению, например, с ядерным реактором он значительно проще по конструкции, так как не имеет движущихся частей. Соответственно, он и более безопасен. Кроме того, при своих относительно небольших размерах РИТЭГ может на протяжении десятков лет беспрерывно давать стабильный поток энергии (особенно в сочетании с буферной батареей). Наконец, радиоизотопный теплоэлектрогенератор неприхотлив: он будет работать независимо от погодных и климатических условий и даже коротких замыканий в цепи потребителя его энергии.
Неудивительно, что эта технология зародилась в космической индустрии. Первенство здесь принадлежит США, создавшим свои первые РИТЭГи в конце 1950-х годов. Именно ими оснащены многие известные космические аппараты NASA, такие как «Вояджер-1», «Вояджер-2», «Новые горизонты» и «Кассини — Гюйгенс». СССР вступил на этот путь чуть позже — в начале 1960-х годов. Отработав технологию создания РИТЭГов, в начале 1970-х советское правительство стало активно внедрять их не только в космической отрасли, но и в народном хозяйстве.
Хотя сейчас такое решение может показаться чересчур самонадеянным, оно вполне вписывалось в советский оптимизм по поводу мирного атома, а на фоне некоторых других затей и вовсе выглядело невинной шалостью. Так, с помощью ядерных технологий в СССР не только вырабатывали энергию, но и, например, проверяли качество работ (от толщины золотого напыления и количества топлива в ракете на старте до глубины вспашки), улучшали сельскохозяйственные культуры и выводили новые сорта, продлевали срок хранения пищи. И всё это не считая 124 промышленных ядерных взрывов, проведенных на территории Советского Союза для создания искусственных водоемов и каналов, увеличения добычи полезных ископаемых, тушения пожаров на месторождениях газа и многого другого.
Создание сети атомных маяков
За 20 лет атомные радио- и световые маяки были построены на побережье СССР от Прибалтики до Дальнего Востока. География была очень обширная: Балтийское море, Ленинградская область, Кольский полуостров, Архангельская область, архипелаг Новая Земля, Ямал, Таймыр, Якутия, Чукотка, Камчатка, Сахалин и Курилы.
Карта России с РИТЭГами, всего 1007 РИТЭГов. 1990-е гг.
Всего было создано 1007 РИТЭГов, 80% которых находились в ведении Минобороны и гражданских гидрографических баз вдоль Севморпути (только на последний приходилось 396 штук). Большая часть этих устройств предназначалась для установки на маяки, но не все. Например, свыше 200 генераторов питали удаленные автономные метеостанции. А несколько РИТЭГов даже были доставлены на советские полярные станции в Антарктиде.
Большинство маяков с радиоизотопными генераторами были автономными. Атомные «батарейки» позволили увеличить дальность их действия в четыре раза. Это в значительной мере способствовало освоению Советским Союзом Северного морского пути.
Чаще всего маяки питали установки, основанные на стронции-90 — радиоактивном изотопе с периодом полураспада около 29 лет. Их разработкой занимался Всесоюзный научно-исследовательский институт радиационной техники (ВНИИРТ), а серийным производством — завод «Балтиец» в Нарве. Первые радиоизотопные генераторы ВНИИРТ разработал в 1963–1964 годах. В последующие годы в стенах института родилось более двух десятков моделей РИТЭГов: «Бета-1», «Бета-2», «Бета-С», «Граб», «Гром», «Гряда», «Сенослав», «ИЭУ-1М», «РЭУ-3», «Эфир-МА», «Гранит-1», «Гранит-2», «Гранит-3», «Пингвин» и «Яшма». Но наиболее распространенными были «Бета-М» (устанавливались на самых сложных участках Северного морского пути), «Горн», «ИЭУ-2», «Эфир» (использовались в Баренцевом, Охотском и Японском морях), «Гонг», «ИЭУ-2М» и «ИЭУ-1».
Маяк «Таллин» (таллинский) — первый тридцатиметровый маяк с гидротехническим основанием в СССР. В 1974 году на нем заработали два РИТЭГа на стронции, питавшие более мощные лампы.
Транспортировкой и установкой РИТЭГов занималось особое подразделение секретного Министерства средней промышленности СССР, курировавшего атомную отрасль.
Надо сказать, что использование РИТЭГов на земле в мирных целях не было чем-то маргинальным. Например, несколько таких устройств (неизвестно точно сколько) применяли США на Аляске. Правда, после того как одно из них попало в пожар, от их использования спешно отказались.
Аварии, аварии, аварии…
Несмотря на то, что радиоактивные элементы в РИТЭГах находятся за несколькими слоями радиационной защиты и тепловой изоляции, они всё равно производят радиоактивность. Использовавшиеся на советских маяках генераторы в нормальном состоянии излучали до 10 миллирентген в час на расстоянии одного метра. Это значительно меньше опасной дозы. Так что в теории ни транспортировка, ни работа генератора, ни даже нахождение поблизости от него не должны нанести вреда.
Однако всё это справедливо только для исправных, герметичных устройств.
На деле же предусмотреть все условия эксплуатации не удалось, и РИТЭГи несколько раз оказывались в состоянии, близком к аварийному. Например, только на Чукотке таких устройств было около десятка. Причинами опасных ситуаций становились халатность, неправильная установка и хранение, несовершенство конструкции и замалчивание поломок. При этом в нескольких случаях фон превышал допустимый.
Нередко генераторы оказывались близки к повреждению. Так, в 1987 и 1997 годах два РИТЭГа были аварийно сброшены с вертолетов в Охотское море. Первый так и остался лежать на дне, второй достали только восемь лет спустя. В 2003 году «потерялся» РИТЭГ на Чукотке. Оказалось, что его утащило в море: в 2011 году устройство выбросило на берег острова Врангеля. Еще шесть радиоактивных источников тепла попали в зоны пожаров.
Тем не менее сами по себе эти ситуации не были катастрофическими, так как во всех из них капсула со стронцием осталось целой и выхода радиоактивного вещества на земную поверхность не произошло. Благодаря многочисленным защитным мерам, принятым советскими конструкторами, вероятность такой аварии была низка, но не исключена полностью.
Выход стронция мог стать большой проблемой. Дело в том, что продукты его распада становятся безопасным только через 900–1000 лет. Попав на поверхность, они могут спровоцировать заражение местности на 1–1,5 километра вокруг, что равносильно экологической катастрофе.
По некоторым данным, такой выброс произошел на мысе Наварин на Чукотке. Стоявший здесь РИТЭГ «ИЭУ-1» (считается наиболее аварийной моделью), судя по всему, сбила группа оленеводов на вездеходе в 1999 году. На объекте стал расти радиационный фон. Сначала над ним возвели бетонный саркофаг, а затем устройство вывезли на утилизацию. При этом на всё про всё ушло семь лет.
…и светящиеся мародеры
Но, пожалуй, главное, чего не учли создатели советских РИТЭГов, так это то, что их может попытаться вскрыть человек.
После крушения СССР советская гидрографическая служба развалилась. Следить за более чем тысячей РИТЭГов Минобороны и Гидрографическое предприятие Минтранса, в ведение которого перешли гражданские генераторы, не смогли. В итоге устройства, отработавшие свой срок, нуждающиеся в утилизации или, по крайней мере, в специальном хранении, с десяток лет стояли никому не нужные. Профилактические осмотры если и проводились, то один-два раза в год — не больше.
Развал был таким, что ответственные лица даже не знали, сколько вообще РИТЭГов разбросано по территории страны. Так, бывший завод «Балтиец» не смог предоставить данные о том, сколько генераторов изготовил. Вполне возможно, что в этой неразберихе несколько РИТЭГов потеряли бесследно.
Но хуже всего было то, что из-за беспорядка участились случаи несанкционированной разборки радиоизотопных генераторов, вплоть до извлечения радиоактивных капсул. Только на 2004 год насчитывалось около 14 инцидентов. Один из первых был зафиксирован в Кандалакшском заливе в 2000 году. Вскрывшие генератор злоумышленники погибли. Три года спустя произошло еще несколько взломов. На губе Оленьей Кольского залива вандалы раскурочили генератор, а капсулы со стронцием выбросили в воду. Злоумышленников не нашли, но, скорее всего, они тоже получили смертельную дозу. По похожему сценарию развивались события на острове Южный Горячинский в том же Кольском заливе и на мысе Пихлисаар в Ленобласти.
Характерная для тех лет история случилась в 60 километрах от Норильска: в 2005–2006 годах здесь из-за недостатка средств при выводе воинской части без охраны были оставлены восемь РИТЭГов «Горн». Четыре из них разобрали местные жители, похитив нерадиоактивные детали.
Цель мародеров была весьма прозаична: вытащить из генератора алюминий и цветные металлы, чтобы подзаработать. Был даже случай, когда РИТЭГ Минобороны на Дальнем Востоке «всплыл» на пункте приема металлолома. Цена за такой лом, который, кстати, нельзя переплавить, высока: необратимые последствия для организма, а то и вовсе мучительная смерть. Но «разборщиков» не останавливало даже предупреждение о радиационной опасности на корпусе.
РИТ-90 из полностью разобранного на Кольском полуострове РИТЭГа «Бета-М» удалось обнаружить в морской воде недалеко от берега.
Мало того что воришки калечили себя, они еще и подвергали риску других. Так, капсула со стронцием была обнаружена в 1999 году на автобусной остановке в Кингисеппе Ленинградской области, в 50 километрах от разграбленного маяка. По меньшей мере трое злоумышленников погибли. Но могло произойти и что-то более страшное: в условиях тотальной бесконтрольности существовала реальная опасность, что радиоактивные элементы похитят террористы.
Конец атомной навигации и помощь из-за рубежа
Постепенно маяки с РИТЭГами, некоторые из которых находились в непосредственной близости от границ других государств, приходили в негодность. Их опасность росла, а средств на модернизацию не было. Требования к радиационной безопасности в стране повышались, а охранять сотни потенциально опасных объектов от мародеров становилось всё сложнее. В итоге уже в 1990-х годах развитие радионуклидной техники в России остановилось. Последняя поставка РИТЭГов состоялась в 1996-м. Сказывалось и то, что всё шире распространялась спутниковая навигация, благодаря которой обходить опасные места морякам стало гораздо проще.
В начале 2000-х началась утилизация советских РИТЭГов. Проводить ее нужно было правильно: сначала генераторы разбирали в НИИТФА (бывший ВНИИРТ), после чего радиоактивные материалы отправляли в ПО «Маяк» в Челябинской области, где проводили их окончательную утилизацию. При этом РИТЭГи, ожидавшие своей очереди, надо было хранить в специальных помещениях. Также аппараты нужно было много перевозить, причем на разных видах транспорта. Например, с места работы их нужно было забирать, подвесив к вертолету, а потом везти кораблями, специализированными вагонами и автомобилями.
Средств на всё это, естественно, не было. И как бы это дико сегодня ни звучало, безвозмездную помощь российскому правительству, помимо МАГАТЭ, оказали западные страны: Норвегия, США, Франция, Швеция, Финляндия и Канада. Так, Норвегия выделила 20 миллионов евро на вывоз и ликвидацию 180 РИТЭГов на северо-западе России (Мурманская и Архангельская области, Республика Карелия и Ненецкий автономный округ) и еще 6 миллионов — на 71 генератор из Калининграда и Финского залива. При посредничестве США были деактивированы еще 486 РИТЭГов.
Вклад разных стран в общее количество выведенных из эксплуатации РИТЭГ на 4 апреля 2013 года.
Сбор демонтированных РИТЭГов в районе Певека, Чукотка.
Навигационный знак в Приморье, на котором для замены РИТЭГа установлена фотоэлектрическая система.
Навигационный знак на Камчатке, на котором для замены РИТЭГа установлена фотоэлектрическая система.
Попутно некоторые маяки были отремонтированы, получили современные светодиодные лампы, были оснащены системами сигнализации о поломках. На место радиоизотопных генераторов пришли солнечные батареи, специально разработанные российским специалистами. Они дешевле и могут работать даже в полярную ночь, накапливая заряд за лето.
К 2015 году, 80% РИТЭГов в России были утилизированы. 12 действующих генераторов оставалось на Камчатке, а один не могли найти в районе Сахалина. По данным РИА Новости, в 2018 году все они были демонтированы.
Читать далее →