Атомные фантазии
То, о чём атомщики мечтали, но так и не смогли воплотить… пока
Учёные всегда мечтатели. Невозможно придумать что-то новое, если в голове есть преграда в виде «это невозможно» и «такого никто никогда не делал». Они заглядывают за горизонты изученного, видят дальше реальности, в которой существуют.
В середине прошлого века, когда в атомной науке многое ещё не было изучено, учёные позволяли себе выдвигать самые смелые идеи и продвигать небывалые прожекты. Не все из них воплотились в жизнь, но, может, это только вопрос времени…
Поезд на атомной тяге
В газете «Гудок» – печатном органе Министерства путей сообщения СССР – в 1956 году писали: «В условиях Севера, Дальнего Востока и пустынь Центральной Азии не всегда целесообразно электрифицировать вновь строящиеся железнодорожные линии. В этих условиях лучше применять атомные локомотивы, которые могли бы работать автономно, без подвоза больших количеств топлива или других материалов. Конечно, атомный локомотив будет значительно тяжелее паровоза или тепловоза той же мощности. Но если такой локомотив направить на отдалённую магистраль, например, в Арктику, то он будет работать там с перерывами в течение целого зимнего сезона без дополнительного снабжения. Его очень легко превратить в подвижную электростанцию. Кроме того, он сможет снабжать энергией бани, прачечные, парники для выращивания овощей».
Воплотить идею в чертежах и проектах взялись специалисты кафедры локомотивостроения МВТУ имени Баумана в середине 50-х годов: предложили проект уникального паровоза, точнее, паротурбовоза с электроприводом колёс. Руководителем проекта стал доктор технических наук, профессор Иван Суровцев, разработчиками – студенты Анатолий Степанов и Виталий Шайков. Принцип работы «атомовоза» был таким: реактор вырабатывает электричество, которое питает электродвигатели. Атомный уран-графитовый реактор имел два тепловых контура. В обоих теплоносителем выступал жидкий натрий. Вырабатываемый ток подавался на тяговые электродвигатели, которые и давали ход локомотиву.
Инженерные расчёты показали, что одной заправки водой (как и в существующих реакторах, вода нужна для производства пара, который вращает турбину) «атомовозу» хватало бы на тысячу километров пути, при этом ядерного топлива использовалось бы всего лишь 10 граммов. Таким образом, с запасом топлива локомотив мог ходить около 300 суток без дозаправок! Это не шло ни в какое сравнение с обычными паровозами, в топках которых сжигались десятки тонн высококачественного угля, а колонки для заправки водой строились буквально на каждой крупной станции.
Но, как говорится, есть и нюансы. Вес такого транспорта составлял бы 450 тонн, длина только технических вагонов – 50 метров. А ещё для него пришлось бы строить специальные железнодорожные магистрали в 2,5-3 раза шире существующих. Проект даже признали обоснованным и технически ценным – но только экзаменационная комиссия института, которая принимала диплом у студентов. Практической реализации он не получил.
Справедливости ради стоит отметить, что к идее поезда на атомном ходу обращались и серьёзные, уже состоявшиеся учёные. Это произошло в 1983 году. ВНИИ тепловозостроения совместно с Коломенским заводом рассматривали проект «атомовоза» с реактором БОР‑60. Предполагалось, что такой локомотив сможет тянуть состав до 15 000 тонн без дозаправки примерно месяц. Благодаря опыту, накопленному атомщиками с 50-х годов, удалось даже уменьшить массу конструкции до 140 тонн. Но и этого оказалось слишком много: ни один существующий железнодорожный путь, а тем более мост его бы не выдержал.
Вызывали опасения и возможные аварии. Транспорт менее защищён, чем автономная АЭС, а радиационный след от движущегося реактора мог быть гораздо больше. Поэтому в 1985 году проект окончательно закрыли и больше к нему не возвращались.
Ядерный аэродвигатель
«Атомная энергия все шире применяется в промышленности, энергетике, сельском хозяйстве и медицине. Но недалеко то время, когда её применят и в авиации. С аэродромов легко поднимутся в воздух гигантские машины. Атомные самолёты смогут летать практически как угодно долго, месяцами не опускаясь на землю, совершая десятки беспосадочных кругосветных полетов со сверхзвуковой скоростью», - писал журнал «Наука и техника» в 1955 году.
Совпадение или нет, но статья вышла буквально через месяц после того, как было подписано совершенно секретное постановление о начале разработки проекта турбореактивного самолётного двигателя с атомным реактором. «Атомолёты» нужны были, чтобы без посадки и дозаправки преодолевать более 16 тысяч километров – такое расстояние было до военных баз в США, которые нужно было держать «под прицелом». Однако с самого начала стало понятно, что найти лёгкое решение не получится.
Научным руководителем работ стал будущий академик Александров. Рассматривали несколько вариантов ядерных авиационных силовых установок: открытого и закрытого цикла на основе прямоточных, турбореактивных и турбовинтовых двигателей. Разрабатывали различные типы реакторов: с воздушным и с промежуточным жидкометаллическим охлаждением, на тепловых и быстрых нейтронах и так далее. Исследовали приемлемые для применения в авиации теплоносители и способы защиты экипажа и бортового оборудования от воздействия излучения. В июне 1952 года Александров докладывал Курчатову: «...Наши знания в области атомных реакторов позволяют поставить вопрос о создании в ближайшие годы двигателей на атомной энергии, применяемых для тяжелых самолетов…».
После долгих расчётов для самолётов выбрали тепловой реактор с водяным охлаждением. Его активная зона набиралась из керамических тепловыделяющих элементов. Важнейшей проблемой стала защита от радиации лётного состава. Применять обычные для авиации материалы для корпуса и внутренних перегородок самолёта было невозможно – экипаж получил бы смертельную дозу радиации, поэтому защиту пришлось усилить. В результате пилотов посадили в герметичную многослойную капсулу (преимущественно свинцовую), масса которой вместе с системой жизнеобеспечения составляла более 60 тонн – четверть от общей массы самолёта! Радиоактивность внешнего воздуха (ведь он проходил через реактор) исключала возможность использования его для дыхания, поэтому для наддува кабины использовали кислородно-азотную смесь в пропорции 1:1, которую получали в специальных газификаторах путём испарения жидких газов. Установлены они были в самолёте. В кабине поддерживалось избыточное давление, чтобы внутрь не попадал атмосферный воздух. При этом внешнего обзора, как в обычных самолётах, у экипажа не было (это тоже необходимая предосторожность от возможного облучения), поэтому капсулу оснастили перископами, телевизионным и радиолокационными экранами.
Понятно, что поднять в воздух, а тем более посадить 250-тонную машину, прильнув к окуляру перископа, было практически невозможно. Поэтому бомбардировщик оборудовался полностью автоматической системой самолётовождения, которая обеспечивала автономный взлёт, набор высоты, заход и наведение на цель, возвращение и посадку.
После того, как выяснилось, что самолёт сможет решать практически все задачи сам, появилась логическая идея сделать его беспилотным – а значит, легче как раз на те самые 60 тонн. Можно было бы убрать громоздкую кабину, уменьшить на 3 метра диаметр самолета и на 4 метра – длину, что позволяло создать аэродинамически более совершенный аппарат. Однако у руководства военно-воздушных сил проект поддержки не нашёл: тогда считалось, что беспилотный самолёт не в состоянии обеспечить манёвр, необходимый в обстановке «здесь и сейчас», что делает его уязвимым.
Наземный комплекс обслуживания атомных самолётов был не менее сложным. Из-за сильного радиационного фона практически все работы были автоматизированы: заправка, подвеска вооружения, доставка экипажа. Атомные двигатели содержались в специальном хранилище и монтировались на самолёте непосредственно перед вылетом. А во время полётов материалы корпуса получали такое сильное облучение, что к ним ещё 23 месяца (почти два года!) нельзя было приближаться без специальной защиты. Гигантская масса атомных бомбардировщиков требовала особых взлётных полос.
И всё же лётные испытания атомолётов состоялись. Они шли с мая по ноябрь 1961 года, но после них проект был закрыт. Немаловажную роль в этом сыграло развитие вооружения. К этому времени уже начали создавать межконтинентальные баллистические ракеты, которые могли, по сути, выполнять функции атомных самолётов – то есть уничтожать противника на дальних расстояниях, а стоили – дешевле и в обслуживании были проще.
Сказка, в которую поверили
А вот автомобиля на «атомном ходу» никогда не существовало, хотя легенда о единственной в своём роде машине «Волга-атом» уже несколько лет гуляет по просторам интернета. Это была... первоапрельская шутка талантливого автора Дмитрия Мамонтова, и она оказалась столь хороша, что в неё поверили! Хотя стоит только вчитаться в техническую часть, и уже становится смешно: «Двигатель представлял собой вполне традиционный четырехцилиндровый агрегат, в котором на поршнях и цилиндрах были расположены шайбы из обогащённого изотопом урана-235. В торце цилиндра была шайба из графита – замедлителя нейтронов. В качестве рабочего тела выступал гелий, закачанный в цилиндры. При сжатии массы урана сближались, коэффициент размножения нейтронов начинал расти. За счёт тепловыделения гелий разогревался и начинал расширяться, толкая поршень наверх, - это был рабочий ход. Контролировать обороты и останавливать работу двигателя можно было с помощью стержней-поглотителей. В качестве аварийного «гашения» реактора при закритических авариях предусматривался впрыск раствора борной кислоты в цилиндры». Даже жаль, что в реальности ничего подобного не существовало!
Автор придумал, что такой двигатель мог бы весить 500 кг, поэтому для него «Волгу» пришлось усилить, поставить дополнительную пару колёс. Запас хода только оказался скромным – всего 60 тысяч километров, после чего нужно было… менять весь двигатель-реактор. Дорогое удовольствие.
Создателем машины автор назначил некоего физика Александра Эдуардовича Камнева (это вымышленный персонаж – ни одна энциклопедия, поисковик и даже библиотека «Росатома» такого не знает), потому что Игорь Курчатов и Ефим Славский отказались от идеи «атомной Волги» как абсурдной. На самом деле, ни Курчатов, ни Славский никакую «Волгу» не обсуждали – хотя атор даже создал для неё АКБ – «автомобильное конструкторское бюро». И ведь всё могло бы получиться, но Брежнев решил закрыть проект, и единственной дорогой «Волги-атом» оказался путь по полигону города Северска...
Вся история об атомном автомобиле – выдумка, но она получилась такой красочной, а вера людей в ум и изобретательность наших атомщиков настолько сильной, что в неё поверили. Хотя на самом деле до сих пор ни одна страна мира дальше концепции в строительстве такой машины не продвинулась.
Зато передвижная атомная электростанция – была! И о ней мы обязательно расскажем отдельно.
Татьяна Козлова, по данным открытых источников