在遙遠(yuǎn)的1950年代，剛剛崛起的蘇聯(lián)開始考慮積極開發(fā)極北地區(qū)。極北地區(qū)位于副北極和北極氣候帶。

正如你所理解的，這些地區(qū)的氣候條件極為嚴(yán)酷，有時(shí)氣溫會(huì)降至零下70攝氏度，這使得在該地區(qū)的任何生活活動(dòng)都非常困難。

正是因此，出現(xiàn)了建造可移動(dòng)核電站的設(shè)想，這種核電站能夠?yàn)槭澜缟先魏谓锹涮峁崃亢碗娏?，即便是在像極北這樣嚴(yán)酷的環(huán)境中。

TЭС-3 模塊在試驗(yàn)中

20 世紀(jì) 50 年代中期。蘇聯(lián)開始開發(fā)西伯利亞和遠(yuǎn)北地區(qū)，而傳統(tǒng)能源根本“夠不到”這些地方。在原子能工業(yè)部長葉菲姆·斯拉夫斯基的辦公室里，一個(gè)大膽的想法誕生了：制造一座能夠依靠自身動(dòng)力抵達(dá)國家最偏遠(yuǎn)角落的發(fā)電站。于是，1957 年，TЭС-3 項(xiàng)目啟動(dòng)——一種可運(yùn)輸?shù)暮穗娬荆钡浇裉煸谑澜缟先詿o真正的同類。

需要立即說明的是，這一構(gòu)想不僅源于經(jīng)濟(jì)需求。TЭС-3 從一開始就被設(shè)想為一種雙用途裝置——為北極地區(qū)的戰(zhàn)略航空機(jī)場、防空系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)以及可能處于放射性污染區(qū)域內(nèi)的設(shè)施提供能源。

重型坦克 T-10

ТЭС-3：世界上第一座移動(dòng)式核電站

在20世紀(jì)50-60年代，蘇聯(lián)積極發(fā)展核技術(shù)，不僅用于固定式核電站，還用于移動(dòng)式裝置，這些裝置旨在為極北地區(qū)、西伯利亞偏遠(yuǎn)區(qū)域和軍事設(shè)施提供電力。其中最具雄心勃勃的項(xiàng)目之一便是ТЭС-3（可運(yùn)輸電站-3）——世界上第一座履帶式移動(dòng)核電站。該項(xiàng)目由“В實(shí)驗(yàn)室”（現(xiàn)為奧布寧斯克物理能源研究所）開發(fā)，在奧布寧斯克原子能研究所專家的指導(dǎo)下進(jìn)行。底盤（代號(hào)27）由列寧格勒基洛夫工廠設(shè)計(jì)局基于T-10重型坦克創(chuàng)建。

為了承受巨大負(fù)載，T-10的基本底盤被加長，每側(cè)支重輪數(shù)量增加至10個(gè)，并加寬履帶以降低地面單位壓力。曾考慮使用重型火炮牽引車АТ-Т的底盤方案，但由于其在原始雪地和沼澤地帶的通過性較差而被放棄。整個(gè)系統(tǒng)置于四輛自行履帶式平臺(tái)上，總重量約310噸：

• 第一和第二輛車：雙回路水-水反應(yīng)堆（第一輛為反應(yīng)堆本身，第二輛為蒸汽發(fā)生器）。
• 第三輛車：渦輪機(jī)和發(fā)電機(jī)。
• 第四輛車：控制臺(tái)、輔助設(shè)備和系統(tǒng)。

奧布寧斯克的 TЭС-3

反應(yīng)堆熱功率為8.8兆瓦，電功率為1.5兆瓦（足以供應(yīng)一個(gè)小城鎮(zhèn)）。反應(yīng)堆為壓水式（VVER類型），一回路壓力高達(dá)130個(gè)大氣壓，這使得水在約300°C的高溫下仍保持液態(tài)。相當(dāng)大一部分重量用于生物防護(hù)：多層結(jié)構(gòu)包括鋼、鉛（厚度達(dá)190毫米）、硼化水、橡膠和其他材料。這種方法后來應(yīng)用于艦用和大型商用VVER反應(yīng)堆。對(duì)于那個(gè)時(shí)代來說，ТЭС-3的技術(shù)方案極具大膽性：

• 在行軍模式下，乏燃料組件通過空氣散熱器冷卻。
• 在野外條件下可使用25噸起重機(jī)更換燃料。
• 部分操作可遠(yuǎn)程進(jìn)行——這是反應(yīng)堆遠(yuǎn)程控制的早期原型。
• 配備去污區(qū)，并有“營地”模式，以300–400千瓦的降低功率運(yùn)行以節(jié)省燃料。

除了履帶運(yùn)輸方式外，該電站還可通過鐵路平臺(tái)運(yùn)輸。ТЭС-3于1961年投入試驗(yàn)運(yùn)行。該裝置在能源模式下運(yùn)行約1300小時(shí)，沒有發(fā)生輻射事故，證實(shí)了其可靠性和安全性。反應(yīng)堆的許多解決方案成為未來大型VVER的原型。

奧布寧斯克的 TЭС-3

1961 年至 1965 年間，該電站在奧布寧斯克進(jìn)行了試運(yùn)行，表現(xiàn)出令人印象深刻的性能。它能夠穩(wěn)定輸出設(shè)計(jì)功率 1500 千瓦，在一次燃料裝載下可連續(xù)運(yùn)行 250 天。在某一時(shí)期，TЭС-3 接入了奧布寧斯克市的電網(wǎng)，實(shí)際上為市區(qū)居民供電——這是世界歷史上唯一一次由移動(dòng)反應(yīng)堆為城市供電的案例。

報(bào)告顯示，該電站能夠承受低至 –40℃ 的嚴(yán)寒而性能不受影響。同時(shí)，還進(jìn)行了獨(dú)特的熱溝實(shí)驗(yàn)：利用雪和冰作為應(yīng)急散熱的儲(chǔ)熱介質(zhì)。1964 年，《原子能》行業(yè)期刊總結(jié)道：“建造具有水-水反應(yīng)堆的大型可移動(dòng)電站的試驗(yàn)取得了相當(dāng)成功?！?/p>

然而，到 1967 年，該項(xiàng)目被終止。原因之一是浮動(dòng)核電站“北方號(hào)”的出現(xiàn)，軍方更傾向于在水上使用固定設(shè)施，而非陸地移動(dòng)電站。但項(xiàng)目關(guān)閉的原因不僅如此。四個(gè)總重超過 300 噸的模塊在陸地移動(dòng)數(shù)十公里會(huì)嚴(yán)重磨損底盤，后勤支撐極其復(fù)雜（從特種燃料到化學(xué)防護(hù)），而行進(jìn)中發(fā)生事故的風(fēng)險(xiǎn)被認(rèn)為不可接受，其后果在空曠地區(qū)無法局限。盡管 TЭС-3 已被證明可行，但最終未能被實(shí)際應(yīng)用。

奧布寧斯克的 TЭС-3

盡管如此，TЭС-3 項(xiàng)目證明了核反應(yīng)堆可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)化，但同時(shí)也展示了這種移動(dòng)性的極限。它的技術(shù)遺產(chǎn)直接延續(xù)到了 TЭС-7 和“帕米爾-630D”項(xiàng)目——兩者在切爾諾貝利事故后均被終止，但均遵循了相同的理念。同時(shí)，許多 TЭС-3 的技術(shù)積累也被應(yīng)用到北極艦載反應(yīng)堆中。進(jìn)入 21 世紀(jì)，這一理念以浮動(dòng)核電站“阿卡德米克·洛蒙諾索夫號(hào)”的形式重現(xiàn)——它可以被視為蘇聯(lián)電站的概念繼承者。

但更重要的是：TЭС-3 的歷史首先體現(xiàn)了一種工程思維方式，這種思維在核工業(yè)中幸運(yùn)地并未消失。蘇聯(lián)的“移動(dòng)核電”展示了反應(yīng)堆物理可運(yùn)輸性的極限，但同時(shí)奠定了在極端復(fù)雜、高風(fēng)險(xiǎn)、高技術(shù)系統(tǒng)中工作的文化。這種文化——在可能性的邊界上工作，將基礎(chǔ)科學(xué)與應(yīng)用工程結(jié)合——成為該項(xiàng)目的主要遺產(chǎn)。

例如，一條由 35 個(gè)超冷鐿離子組成的鏈，每個(gè)離子編碼兩個(gè)量子比特，形成 70 量子比特的量子寄存器。

正是這種思維邏輯催生了現(xiàn)代“羅斯原子能”的技術(shù)體系，在該體系中，核能早已不再是唯一方向。量子技術(shù)成為新的“遠(yuǎn)北”，是經(jīng)典計(jì)算無法覆蓋的領(lǐng)域。2025 年，俄羅斯科學(xué)家基于鐿離子在國家量子計(jì)算路線圖框架下（由“羅斯原子能”協(xié)調(diào)）成功研制出 70 量子比特原型量子計(jì)算機(jī)，這正是 TЭС-3 思路的直接延續(xù)。

這一性能強(qiáng)大且操作精度高的俄羅斯量子計(jì)算機(jī)，是該行業(yè)長期系統(tǒng)性工作成果的體現(xiàn)——幾十年來，它將基礎(chǔ)理念不斷發(fā)展成可運(yùn)行的工程裝置。

“移動(dòng)式核電站 ТЭС-3”模型，比例 1:10。

可移動(dòng)核電站的最初項(xiàng)目：TЭС-1 和 TЭС-2

最初開發(fā)了 TЭС-1 和 TЭС-2 項(xiàng)目。這兩個(gè)項(xiàng)目存在一些小的差異：TЭС-1 計(jì)劃采用單回路反應(yīng)堆，配備獨(dú)立的燃?xì)廨啓C(jī)裝置；而 TЭС-2 則打算利用機(jī)車自身的蒸汽輪機(jī)裝置。它們都是基于鐵路機(jī)車開發(fā)的，但很快被否決，因?yàn)樵跇O北地區(qū)鋪設(shè)鐵路需要大量資金和資源，這使得項(xiàng)目極不經(jīng)濟(jì)。

平臺(tái)更換與 ТЭС-3 項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)

當(dāng)時(shí)決定將移動(dòng)核電站轉(zhuǎn)移到另一種更合適的平臺(tái)——履帶式平臺(tái)上。為什么選擇履帶式？因?yàn)榕c輪式平臺(tái)相比，履帶具有更高的通過性和牽引力。作為 ТЭС-3 的初步基礎(chǔ)，選擇了重型坦克 T-10 的底盤，但進(jìn)行了部分改進(jìn)。

T-10 履帶

為了實(shí)現(xiàn) ТЭС-3，原本就不小的 T-10 底盤被大幅加長。支撐輪的數(shù)量增加到 10 個(gè)，同時(shí)履帶的寬度也加大，以保持對(duì)地面的單位壓力。

底盤面臨的任務(wù)非常艱巨——要承受超過 200 噸的總重量，這也說明了這些改進(jìn)的必要性。

1957 年，在 ТЭС-3 項(xiàng)目模型成功實(shí)現(xiàn)后，開始建設(shè)試驗(yàn)樣機(jī)。最終在 1961 年，所有必要的 ТЭС-3 設(shè)備安裝在四個(gè)改進(jìn)過的 T-10 坦克底盤上。

在第一輛底盤上安裝了雙回路水—水核反應(yīng)堆；第二輛底盤安裝了泵、蒸汽發(fā)生器及其他初級(jí)放射性回路設(shè)備；第三輛底盤為渦輪和發(fā)電機(jī)；第四輛底盤為控制與監(jiān)測臺(tái)。

雙回路水—水核反應(yīng)堆工作原理示意圖

反應(yīng)堆的工作原理與當(dāng)代核電站類似，只是反應(yīng)堆本身尺寸更小，產(chǎn)能較低。預(yù)計(jì) ТЭС-3 可自主運(yùn)行約 250 天，每日發(fā)電 1.5 兆瓦，這對(duì)于小型定居點(diǎn)或科考隊(duì)來說已經(jīng)足夠。

ТЭС-3 的運(yùn)輸平臺(tái)之一

ТЭС-3 的輻射防護(hù)實(shí)現(xiàn)方式

ТЭС-3 實(shí)際上采用了三級(jí)防護(hù)。第一級(jí)是放置反應(yīng)堆的鉛罐；第二級(jí)是填充有硼酸的容器；第三級(jí)則是普通土壤。

在反應(yīng)堆啟動(dòng)前，ТЭС-3 的前兩輛底盤會(huì)被埋入土中，并盡可能用鋼筋混凝土板包裹。這一切都能可靠地保護(hù)環(huán)境免受輻射影響。

是否存在發(fā)展前景？

遺憾的是，直到今天，世界上仍有許多未通電地區(qū)。ТЭС-3 或其后續(xù)型號(hào)本可以在提高當(dāng)?shù)厣钏椒矫姘l(fā)揮重要作用，尤其對(duì)于那些無法建造完整核電站的國家政府而言更是如此?；蛟S，該項(xiàng)目的成本效益太低，因此放棄了批量生產(chǎn)，最終被送入了蘇聯(lián)未實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的“廢棄庫”，就像 Ан-218 一樣。