Сила атома: секретная советская Волга

Правда американцы тоже не теряли время. В 1952 году на верфях Гротона была заложена подводная лодка «Наутилус», которая должна была стать первой атомной субмариной в мире. А в 1954 году, когда была построена Обнинская АЭС, «Наутилус» был спущен на воду, а в январе 1955-го вышел в море, став первым транспортным (хотя и не гражданским) средством, движимым энергией атомного распада.

Однако в Союзе уже был готов ответный ход. В 1953 году Совет министров СССР принял решение о строительстве ледокола с атомным «сердцем».

Судно было заложено в 1956 году на ленинградском судостроительном заводе им. Марти, и уже через год спущено на воду. В декабре 1959 года атомный ледокол «Ленин» был официально передан Министерству морского флота СССР, и хотя к тому времени «Наутилус» уже эксплуатировался и даже успел достичь своим ходом Северного полюса, счёт можно было считать как минимум равным.

Тут важно другое. тот факт, что ледокол «Ленин» был гражданским судном, а вот «Наутилус» военным кораблём, — так что в глазах международной общественности СССР оказались «хорошими парнями». Да, через несколько лет ещё сразу несколько атомных гражданских судов вышли на океанский простор — американская «Саванна» (1964) и немецкий «Отто Ган» (1968) (японское судно «Муцу» сильно запоздало из-за технических проблем и было сдано в 1990 году). Но, образно говоря, они явились на старт, когда гонка уже была закончена.

Чистый дизайн и начинка

Но при всем этот не менее идеологическую победу в атомной гонке все-таки нельзя было признать совсем чистой, и советские учёные, инженеры и руководители упорно искали возможность закрепить свой успех. Требовались свежие идеи, и одна из них поступила по дипломатическим каналам.

В 1957 году компания Ford представила публике один из самых амбициозных концептов в своей истории — Ford Nucleon. Дизайнеры изобразили своё видение автомобиля будущего, причём даже не на полноразмерном макете, а на модели в масштабе 3:8. Nucleon выглядел крайне футуристично, но самым необычным был вовсе не его внешний вид, а предполагаемый источник энергии — ядерный реактор.

Ядерный форд был представлен на различных выставках, и в 1958 году на одном из американских автосалонов его увидел второй секретарь советского посольства Владимир Синявин. Он был большим энтузиастом технического прогресса и с восторгом описал идею автомобиля в своём отчёте.

Поскольку там упоминался атомный проект, на родине отчёт внимательно изучили. Правда военных он совсем не заинтересовал, поскольку они (и как потом оказалось - обосновано) посчитали описанное пустой фантазией, но на всякий случай отчёт переслали в Министерство среднего машиностроения СССР, которое курировало тогда все атомные проекты. Так и началась неизвестная история удивительной машины, которая могла бы перевернуть всю мировую автомобильную промышленность.

Ефиму Славскому, одному из легенд министерства, идея показалась интересной, и он конфиденциально попросил нескольких физиков-атомщиков изучить возможность реализации подобного проекта. Но ответ был совершенно однозначны и неутешительным: «Пустые фантазии!».

На ближайшем совещании в Кремле Славский между делом в шутку упомянул об этом — вот, мол, какой ерундой занимаются американцы. Он ожидал, что Хрущев посмеётся вместе с ним, однако реакция была совершенно другой. Никита Сергеевич выслушал министра и вдруг неожиданно серьёзно сказал: «А почему бы нам не сделать такой автомобиль? Ведь с ледоколом хорошо получилось!» Попытки переубедить генсека не увенчались успехом, Хрущев отмёл все возражения взмахом руки: «Если эти физики не могут, найдите других».

И такие физики действительно были найдены. Для проектирования автомобиля, приводимого в движение атомной энергией, было создано Автомобильное конструкторское бюро (АКБ) под руководством Александра Эдуардовича Камнева. АКБ занималось разработкой ядерной силовой установки.

По пушечной схеме

В АКБ, взяв за основу атомную силовую установку ледокола «Ленин», быстро убедились в том, что она не поддаётся масштабированию в меньшую сторону. Построить же автомобиль под существующий реактор было немыслимо — настолько огромной получалась машина. Над этой проблемой физики работали до 1960 года, но без особого успеха, пока на очередном совещании кто-то них в сердцах не воскликнул: «Не получается, хоть засовывай уран в цилиндры двигателя!» — и это навело Камнева на идею, которая оказалась весьма плодотворной.

Идея состояла в следующем. Традиционный реактор требует довольно значительного количества радиоактивного урана. При уменьшении массы топлива коэффициент размножения нейтронов падает, и реактор перестаёт быть критичным — «затухает». Между тем критичность реактора зависит не только от массы загруженного в него радиоактивного материала, но и от его конструкции и конфигурации. Камнев предложил использовать классическую «пушечную схему», хорошо знакомую физикам-ядерщикам по конструкции первых атомных бомб из урана (более совершенные плутониевые делались уже по другой схеме — имплозивной). Суть её работы состоит в том, что при сближении двух кусков обогащённого урана начинается цепная реакция, растёт коэффициент размножения нейтронов и реакция становится самоподдерживающейся. В бомбе она идёт ещё дальше — начинается нарастающая цепная реакция, и происходит взрыв. Но ведь работа обычного двигателя внутреннего сгорания — это есть серия маленьких взрывов! Нужно только остановить реакцию вовремя, чтобы замкнуть цикл работы двигателя.

Атомное сердце

К концу 1961 года конструкция была в основном проработана. Двигатель А21 представлял собой вполне традиционный четырёхцилиндровый агрегат, в котором на торцах поршней и цилиндров были расположены шайбы из обогащённого изотопом 235 урана. В торце цилиндра была также расположена шайба из графита — замедлителя нейтронов. В качестве рабочего тела выступал гелий, закачанный в цилиндры. При ходе сжатия 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, которые располагались на месте клапанов и выдвигались независимо вращающимся распредвалом с изменяемыми фазами кулачков. По мере расхода ядерного топлива фазы смещались, чтобы компенсировать «выгорание» топлива. В качестве аварийного «гашения» реактора при закритических авариях предусматривался впрыск раствора борной кислоты в цилиндры. Весь агрегат был помещён в полностью герметичную оболочку с биозащитой, наружу были выведены только трубопроводы второго контура охлаждения и магнитная муфта, вращавшая редуктор коробки передач.

После полугода настроек и экспериментов двигатель, установленный на стенде, отработал три месяца совершенно штатно, при этом условный пробег составил около 70 000 км. Пора было испытать его в деле. Для проектирования шасси были привлечены инженеры специально созданной рабочей группы Горьковского автозавода (ГАЗ). Поставленная задача немало их удивила. Подвеску нужно было значительно усилить: А23 весил не 200 кг, как штатный мотор ГАЗ-21, а почти 500. При этом двигатель имел совершенно фантастические по тем временам характеристики: мощность 320 л. с. и крутящий момент более 800 Н•м при низких оборотах (60 об/мин). В требованиях также оговаривались полное исключение доступа под капот, отсутствие топливной системы и навесных агрегатов, и особо — наличие производительной системы охлаждения.

«Волга-Атом»

В апреле 1965 года машина выехала на испытательный полигон под Северском. По воспоминаниям принимавшего участие в разработке двигателя Валентина Семёнова, которому удалось прокатиться за рулём автомобиля (или атомобиля?), ощущения были весьма необычными: машина была очень тяжёлой, но мощность двигателя компенсировала повышенную массу. Разгон был бодрым, а вот с торможением дело обстояло хуже. И ещё мотор сильно грелся, и в автомобиле, несмотря на сибирскую прохладную весну, было очень жарко.

Проведённые испытания показали, что конструкция вполне рабочая, при этом реальный ресурс пробега составил более 60 000 км. Однако после этого весь силовой агрегат нужно было менять, а это очень хлопотно и расточительно для гражданской техники. Поэтому физики начали работу над второй версией двигателя — с газофазным топливом в виде гексафторида урана вместо твёрдого урана. Гексафторид одновременно служил и рабочим телом вместо гелия, который также доставлял в первой версии немало хлопот, улетучиваясь сквозь малейшие щели уплотнителей и даже сквозь стенки (для поддержания его уровня двигатель был оснащён баллоном с гелием и автоматической системой компенсации расхода). Правда, графитовый замедлитель пришлось сделать пористым, чтобы газ эффективнее перемешивался и в нем шла реакция деления. Новый двигатель был менее мощным (200 л. с., 600 Н•м), а пробег на одной загрузке топлива уменьшился примерно до 40 000 (по результатам испытаний). Зато для «заправки» теперь не требовалось менять весь двигатель, достаточно было закачать в цилиндры новый запас гексафторида урана.

Изначально планировалось изготовить несколько опытных машин, чтобы демонстрировать их на выставках и катать почётных гостей. Однако, пока конструкторы разрабатывали двигатель и сам автомобиль, ситуация изменилась. Хрущев ушёл с поста генсека, а у сменившего его Брежнева не было подобных амбиций. Так что проект без особого шума закрыли. А два опытных экземпляра автомобилей (без двигателей, которые были сняты для дезактивации и захоронения) долгое время стояли на полигоне, а потом были утилизированы. С ними ушёл и безграничный и безрассудный энтузиазм той эпохи, в которой люди не боялись хватать атом за хвост.