Hemmelig sovjetisk prosjekt: kjernevogn

I 1949 ble Sovjet det andre landet i verden som klarte å lykkes med å bygge og teste en modell med atomvåpen. På den ene siden var dette selvfølgelig en alvorlig suksess for sovjetiske forskere og ingeniører. På den annen side et like alvorlig slag for den sovjetiske ledelsens stolthet. Ja, i løpet av de to landene er andreplassen den siste. Det var da mange ledere i landet begynte å tenke på de områdene som Sovjetunionen kunne bryte fremover. Spesielt over prosjekter for fredelig bruk av atomenergi.

Fra bil til kjernekjøretøy A 1957 skulle Ford Nucleon bruke en kompakt atomreaktor som energikilde. Hytta ble flyttet utover forakselen, og en tung reaktor sammen med biologisk beskyttelse ble installert langt bak. I følge beregningene fra Ford-ingeniører kunne Nucleon ha tilbakelagt 8000 km (8000 km) på en enkelt drivstoffbelastning, hvoretter hele kraftverket måtte skiftes helt ut, mens eieren kunne velge et hvilket som helst kraftverk - kraftigere eller mer økonomisk.

Fred atom løp

I 1949 bestemte regjeringen i USSR, ved å høre på argumenter fra forskere, inkludert akademikeren Pyotr Kapitsa, president for Academy of Sciences Sergey Vavilov og "far til den sovjetiske atombomben" Igor Kurchatov, å bygge det første rent sivile kjernefysiske anlegget - et atomkraftverk. I oktober 1954 ble Obninsk NPP offisielt inkludert i Mosenergo-nettverket, og vanlige mennesker fikk muligheten til å tenne en pære fra atomkraft. Sovjetunionen vant stafettens første etappe for et "fredelig atom."

Men amerikanerne døs ikke av. I 1952 ble Nautilus-ubåten, som skulle bli den første atomubåten i verden, lagt ved Groton-verftene. I 1954, da NPP ble bygd, ble Nautilus lansert, og i januar 1955 dro den til sjøs, og ble den første transporten (men ikke sivil) kjøretøy, drevet av energien fra atomforfall.


Atom i en sele

Under utviklingen av Volga-Atom kunne utformingen av det eksisterende GAZ-21-chassiset ikke styrkes på noen måte. Som et resultat ble layoutideen lånt fra Ford Seattle-ite XXI konseptbil fra 1962 med to foraksler. Alle fire Volga-Atom forhjulene styrte (to av dem ledende). Til tross for den lange panseret, var det ikke nok plass til biosikkerhet og et kjølesystem i motorrommet. Jeg måtte bruke fronten på hytta, og førersetet ble plassert bak.

Imidlertid var returflyttingen allerede klar i unionen. I 1953 besluttet USSR Ministerrådet å bygge en atomisbryter. Skipet ble lagt i 1956 på verftet i Leningrad. Et år senere ble Marty lansert, hvoretter installasjonen av et atomkraftverk begynte, utviklet av teamet til Nizhny Novgorod eksperimentelt designbyrå for mekanisk ingeniørarbeid (OKBM) under ledelse av Igor Afrikantov. I desember 1959 ble Lenin-isbryteren offisielt overlevert til USSR Ministry of Navy, og selv om Nautilus allerede hadde blitt operert og til og med klart å nå Nordpolen under egen makt, kunne poengsummen betraktes som minst like. Det er viktig at isbryteren "Lenin" var et rent sivilt fartøy, og "Nautilus" var et krigsskip, fordi i det internasjonale samfunnets øyne var vekten av sivile atomprosjekter betydelig høyere. Noen år senere gikk flere atomiske sivile fartøyer inn i det store hav - den amerikanske Savannah (1964) og den tyske Otto Gan (1968) (det japanske skipet Mutsu var veldig sent på grunn av tekniske problemer og ble tatt i bruk i 1990). Men figurativt sett kom de til start da løpet allerede var over.

Slik fungerer en kjernefysisk motor Byggingen av den første generasjonen er et klassisk "kanonopplegg". Subkritiske uranskiver på stempelet og sylinderenden kommer nærmere hverandre, noe som øker kritisiteten, og fisjonreaksjonen varmer arbeidsvæsken (helium) i sylindrene. Helium utvider og skyver stemplet og gjør jobben. Kamakselet fører frem kadmiumsabsorberende stang, reaksjonen avtar. I andre generasjon brukes gassfase uranheksafluorid, som også er et arbeidsfluid, som drivstoff. Grafittmoderatoren er gjort porøs slik at gassen blandes mer effektivt og en fisjonreaksjon finner sted i den.

Ren design og fylling

Likevel kunne den ideologiske seieren i atomløpet fremdeles ikke anerkjennes som helt ren, og sovjetiske forskere, ingeniører og ledere lette etter en mulighet til å befeste suksessen. Ikke-standardideer var påkrevd, og en av dem kom gjennom diplomatiske kanaler.

I 1957 introduserte Ford et av de mest ambisiøse konseptene i sin historie - Ford Nucleon. Designere avbildet sin visjon om fremtidens bil, og ikke en gang i full størrelse, men på en modell i 3: 8-skala. Nucleon så ekstremt futuristisk ut, men det mest uvanlige var ikke utseendet, men den påståtte energikilden - en veldig kompakt atomreaktor. Ting gikk ikke lenger enn den store skalaen og dens konseptuelle beskrivelse, men det er generelt akseptert at Ford Nucleon har blitt et slags symbol på atomtiden.


Blindvei gren

Overfor problemene med skalering foreslo Kamnev å lage et biprodukt - en atommaskin for veibygging, mer presist - en atomvegerulle. Slavsky ga ideen til Khrusjtsjov, og han var glad for å få vite at ved hjelp av en slik skøytebane er det mulig å bruke overskuddsvarmen som genereres av reaktoren, å bygge en rett som en pil og til og med som en speilvei selv i de mest tette skogene med minimale kostnader. En slik skøytebane ble bygget i slutten av 1959, et øyenvitne beskriver det slik: ”Selv i de største steinbruddene har jeg ikke sett slike giganter. Makhina, syv meter høy og 20 meter bred, baner en rett og jevn vei i skogen, og simmer bare matjorda ved temperaturer over 500 grader. ” Tester utført i Sibir etterlot en 25 kilometer lang strekning av en fantastisk vei rett gjennom taigaen omtrent halvveis mellom Tomsk og Novosibirsk. Veien ville blitt lagt til slutt, men det hadde vært en plage: den trette operatøren av skøytebanen sovnet bak spakene, og det en-til-en-type anleggskjøretøyet druknet i sumpen, som den fremdeles ligger i. Og den ideelle ensomme veien begynner og slutter midt i taigaen - som et monument til atom fantasien fra en tidligere tid.

Ford Nucleon ble presentert på forskjellige utstillinger, og i 1958 på en av de amerikanske motorshowene ble han sett av den andre sekretæren for den sovjetiske ambassaden Vladimir Sinyavin. Han var en stor entusiast for teknologisk fremgang og beskrev entusiastisk ideen om en bil i rapporten. Siden atomprosjektet ble nevnt der, ble rapporten nøye studert hjemme. Han var ikke interessert i militæret, siden de anså det som beskrevet som en tom fantasi, men bare i tilfelle rapporten ble sendt til USSR Ministry of Medium Engineering, som deretter hadde tilsyn med alle atomprosjekter. Han ble sett av en av nestlederne, den legendariske Efim Pavlovich Slavsky. Dermed begynte den ukjente historien om en fantastisk bil som kunne snu hele den globale bilindustrien.

En kjernefysisk motor produserte mye varme, som krevde et effektivt kjølesystem for å spre seg. Ingeniørene hadde ikke erfaring med lignende design, så på leting etter løsninger studerte de amerikanske konseptbiler på 1950-tallet, for eksempel Buick Le-Saber fra 1951 (bildet) eller Ford X 2000 fra 1958. For all sin pretensiøsitet hadde de en viktig fordel: De gjorde det mulig å passe de enorme luftinntakene til kjølesystemet i den generelle karosseridesignen.

For å oppnå det umulige

Slavsky syntes ideen var interessant, og han ba privat flere kjernefysikere om å studere muligheten for å implementere et slikt prosjekt. Svaret var veldig tydelig: "Tomme fantasier!" På neste møte i Kreml nevnte Slavsky spøkefullt dette mellom tingene - det er hva slags tull amerikanere gjør. Han forventet at Khrusjtsjov skulle le med seg, men reaksjonen var helt annerledes. Nikita Sergeyevich lyttet til statsråden og sa plutselig uventet alvorlig: “Hvorfor lager vi ikke en slik bil? Tross alt viste det seg bra med isbryteren! ”Forsøk på å overbevise generalsekretæren var mislykket, avviste Khrusjtsjov alle innvendinger med en bølge av hånden:" Hvis disse fysikerne ikke kan det, finn andre. "

Og slike fysikere er funnet. For å designe en bil drevet av atomenergi ble Automobile Design Bureau (AKB) opprettet under ledelse av Alexander Eduardovich Kamnev. Batteriet utviklet et atomkraftverk.

Ford X 2000 fra 1958

I følge kanonmønsteret

Fysikere av batteriet, som tok atomkraftverket til Lenins isbryter som basis, ble raskt overbevist om at det ikke kunne bli nedskalert. Det var utenkelig å bygge en bil for en eksisterende reaktor - maskinen var så enorm. Fysikere jobbet med dette problemet til 1960, men uten særlig suksess, til på neste møte noen i hjertet deres utbrøt: "Det fungerer ikke, i det minste stikker uran i motorsylindrene!" - og dette førte Kamenev til en ide som viste seg å være veldig fruktbart.

Ideen var som følger. En tradisjonell reaktor krever en ganske betydelig mengde radioaktivt uran. Med en reduksjon i drivstoffmassen reduseres nøytronmultiplikasjonsfaktoren, og reaktoren slutter å være kritisk - den "falmer ut". I mellomtiden avhenger reaktorens kritikk ikke bare på massen av det belastede radioaktive materialet, men også av dens utforming og konfigurasjon. Kamnev foreslo bruk av det klassiske "kanonskjemaet", velkjent for kjernefysikere i konstruksjonen av de første atombomber fra uran (mer avanserte plutoniumplater ble laget i henhold til et annet opplegg - implosivt). Kjernen i arbeidet hennes er at når to stykker beriket uran samles, begynner en kjedereaksjon, nøytronmultiplikasjonskoeffisienten øker, og reaksjonen blir selvopprettholdende. I en bombe går den enda lenger - en økende kjedereaksjon begynner, og en eksplosjon oppstår. Men arbeidet med en konvensjonell forbrenningsmotor er en serie små eksplosjoner! Det er bare nødvendig å stoppe reaksjonen i tide for å stenge motorsyklusen.

Atomisk hjerte

Mot slutten av 1961 var designet i utgangspunktet utarbeidet. A21-motoren var en ganske tradisjonell firesylindret enhet, der skiver fra 235 urananriket isotop lå i endene av stemplene og sylindrene. En skive laget av grafitt, en nøytron moderator, var også plassert på enden av sylinderen. Helium fungerte som et arbeidsmedium, pumpet inn i sylindere. Under komprimering nærmet massene av uran seg, nøytronmultiplikasjonsfaktoren begynte å vokse. På grunn av varmeutvikling ble helium varmet opp og begynte å ekspandere, presse stempelet opp - det var et arbeid. Det var mulig å kontrollere omdreiningene og stoppe driften av motoren ved hjelp av absorberstenger, som var plassert i stedet for ventilene og forlenget med en uavhengig roterende kamaksel med varierende kamfaser. Etter hvert som kjernebrensel ble brukt, skiftet fasene for å kompensere for "utbrenthet" av drivstoffet. I nødstilfeller "slukking" av reaktoren under superkritiske ulykker, ble injeksjon av borsyreoppløsning gitt i sylindrene. Hele enheten ble plassert i et fullstendig forseglet kabinett med biobeskyttelse, bare rørledningene til den andre kjølekretsen og den magnetiske koblingen som roterte girkassen girkasse ble brakt ut.

Utformingen av konseptbilen Ford Seattle-ite XXI med en atomkraft har lagt mange ideer for fremtidens bil: navigasjon, cruisekontroll, elektrisk styring, panoramavinduer med justerbar dimming. Men for en ekte atombil viste det seg at det triaksiale chassiset var det mest nyttige.

Etter seks måneders justeringer og eksperimenter fungerte motoren montert på stativet i tre måneder helt normalt, mens den betingede kjørelengden var omtrent 70.000 km. Det var på tide å prøve det ut. Ingeniører fra en spesialopprettet arbeidsgruppe fra Gorky Automobile Plant (GAZ) var involvert i utformingen av chassiset. Oppgavesettet overrasket dem veldig. Fjæringen måtte styrkes betydelig: A23 veide ikke 200 kg, som en standard GAZ-21-motor, men nesten 500. På samme tid hadde motoren helt fantastiske egenskaper for de gangene: kraft 320 hk og et dreiemoment på mer enn 800 N • m ved lave hastigheter (60 o / min). Kravene bestemte også fullstendig utelukkelse av tilgang under panseret, fraværet av drivstoffsystem og monterte enheter, og spesielt tilstedeværelsen av et produktivt kjølesystem.

"Volga-atom"

I april 1965 kjørte bilen til et teststed i nærheten av Seversky. I henhold til erindringene fra Valentin Semenov, som deltok i utviklingen av motoren, som klarte å kjøre en bil (eller en atombil?), Var sensasjonene veldig uvanlige: bilen var veldig tung, men motorkraften kompenserte for den økte massen. Akselerasjonen var peppete, men med bremsing var ting verre. Og motoren var veldig varm, og i bilen, til tross for den sibirske kule våren, var den veldig varm.

Testene viste at designet er ganske operativt, mens den faktiske kjørelengden var mer enn 60 000 km. Etter dette måtte imidlertid hele kraftenheten byttes, og dette er veldig plagsomt og sløsende for sivile kjøretøyer. Derfor begynte fysikere å jobbe med den andre versjonen av motoren - med gassfase drivstoff i form av uranheksafluorid i stedet for fast uran. Hexafluoride fungerte samtidig som arbeidsvæske i stedet for helium, noe som også forårsaket mye problemer i den første versjonen, og slapp unna tetningene og til og med gjennom veggene (for å opprettholde nivået, var motoren utstyrt med en heliumsylinder og et automatisk flytkompensasjonssystem). Det var sant at grafittmoderatoren måtte gjøres porøs slik at gassen ble mer effektivt blandet og en fisjonreaksjon fant sted i den. Den nye motoren var mindre kraftig (200 hk, 600 N • m), og kjørelengden på en enkelt drivstoffbelastning gikk ned til rundt 40 000 (i følge testresultatene). Men for "tankingen" nå var det ikke nødvendig å skifte hele motoren, det var nok til å pumpe en ny tilførsel av uranheksafluorid inn i sylindrene.

Opprinnelig var det planlagt å produsere flere erfarne biler for å demonstrere dem på utstillinger og sykle ærede gjester. Mens designerne utviklet motoren og bilen selv, endret situasjonen seg imidlertid. Khrusjtsjov trakk seg som generalsekretær, og Brezhnev som etterfulgte ham hadde ikke slike ambisjoner. Så prosjektet ble stille lukket. Og to prototyper av biler (uten motorer som ble fjernet for dekontaminering og begravelse) sto lenge på søppelfyllingen, og ble deretter kastet. Den grenseløse og hensynsløse entusiasmen fra den tiden der folk ikke var redd for å ta tak i atomet ved halen, fulgte med.

Redaksjonell merknad: denne artikkelen ble publisert i aprilutgaven av tidsskriftet og er en tegning fra April Fools.

Artikkelen “Og under panseret er en atommotor” ble publisert i magasinet Popular Mechanics (nr. 4, april 2015).

Anbefalt

Hvordan forstå Heisenberg usikkerhetsprinsipp?
2019
Boxer på motorveien: Boxer Combustion Engine
2019
Hvordan veve et tau fra en trebark: et visuelt hjelpemiddel
2019