Советский атомный автомобиль. Волга-атом (возможно шутка первоапрельская)

Просто история:

Сегодня уже мало кто помнит такой советский автомобильный проект, как «Волга-атом». Даже в советские времена сведений о нем в публичное пространство почти не поступало, из-за чего в последующие годы «Волга-атом» обросла множеством как черных, так и белых мифов. Так зачем же советским конструкторам потребовался атомный реактор в обычной машине? Попробуем посмотреть на данную историю чуть-чуть шире, чтобы лучше ее понять. 

Атомный советский автомобиль

Один из главных черных мифов о «Волга-атом» сводится к тому, что советские послы увидели в 1958 году на выставке в Вашингтоне американский атом-мобиль Ford Nucleon, после чего честно «свистнули» идею у заклятых заокеанских друзей.

Атомная лихорадка охватила весь мир

Атомная энергетика развивалась на протяжении всего XX века. С появлением первых реакторов и ядерного оружия в 1940-е годы люди по обе стороны океана оказались под действием «атомной романтики». В 1950-е годы атом казался абсолютным источником энергии. Ученые и конструкторы и на Западе, и на Востоке надеялись на то, что именно атом в будущем сможет заменить собой абсолютно все существовавшие источники энергии: уголь, газ, нефть и многочисленные побочные продукты. Поэтому и в США, и в СССР ученых охватила лихорадка запихивания атомных реакторов во все, что требует присутствие силовой установки: подводные лодки, корабли, ледоколы, самолеты, танки, различная промышленная и сельскохозяйственная техника и, конечно же, автомобили.

Ядерная энергия казалась решением всех проблем

Вот только очень быстро ученые по обе стороны Атлантического океана столкнулись с рядом проблем. Первая: это безопасность таких силовых установок для людей, а точнее их небезопасность на уровне технологий второй половины XX века. Вторая: это массогабаритные параметры силовых установок. Оказалось, что нельзя просто так выколупать реактор с какого-нибудь ледокола и вставить его в автомобиль, просто уменьшив в размерах. Были и другие проблемы. Однако, именно первые две фактически поставили крест на внедрении мирного атома в гражданскую отрасль и простую повседневную жизнь граждан.

Американский ядерный автомобиль

Один из главных белых мифов о проекте «Волга-атом» сводится к тому, что советские конструкторы смогли добиться каких-то особых успехов по сравнению с американцами. Да, советские ученые под руководством Александра Камнева действительно пошли по другому пути, нежели физики и инженеры компании Ford. Однако, в конечном итоге они уперлись в те же самые проблемы – размеры реактора, его КПД, степень нагрева и безопасность.

Нельзя просто так взять и перенести реактор

К сожалению, достоверных сведений о «Волга-атом» совсем не много, а те, что есть, зачастую звучат слишком невероятно, чтобы поверить в них на слово без демонстрации документов или результатов. Проект атомного автомобиля СССР разрабатывался до 1965 года, после чего его свернули. В конечном итоге и американскому Ford Nucleon и советской «Волге-атом» было суждено стать не более чем экспонатами для заводских музеев.

***

Атомный двигатель

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

Физики АКБ, взяв за основу атомную силовую установку ледокола «Ленин», быстро убедились в том, что она не поддается 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 перестает 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 ее работы состоит в том, что при сближении двух кусков обогащенного урана начинается цепная реакция, растет коэффициент размножения нейтронов и реакция становится самоподдерживающейся. В бомбе она идет еще 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 представлял собой вполне традиционный четырехцилиндровый агрегат, в котором на торцах поршней и цилиндров были расположены шайбы из обогащенного 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 счет 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 помещен 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 70000 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 Семенова, которому удалось прокатиться за рулем автомобиля (или атомобиля), ощущения были весьма необычными: машина была очень тяжелой, но мощность двигателя компенсировала повышенную массу. Разгон был бодрым, а вот с торможением дело обстояло хуже. И еще мотор сильно грелся, и в автомобиле, несмотря на сибирскую прохладную весну, было очень жарко.

Проведенные испытания показали, что конструкция вполне рабочая, при этом реальный ресурс пробега составил более 60000 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 твердого 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 оснащен 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 40000 (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 почетных гостей. Однако, пока конструкторы разрабатывали двигатель и сам автомобиль, ситуация изменилась. Хрущев ушел 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. 

https://www.drive2.ru/b/491899513108169092/