ЯДЕРНАЯ ЖАР-ПТИЦА
Доктор технических наук Л. СМИРЕННыЙ, академик Международной академии астронавтики, космонавт-исследователь.
Жизнь на аэродроме начиналась с рассветом. За окнами гостиницы по бескрайному лётному полю ползали турбовинтовые самолёты Ту-95 и реактивные Ту-16. Периодически они взлетали и исчезали в необъятном океане неба, словно огромные хищные птицы. Эту картину мы наблюдали изо дня в день, и также регулярно за нами приезжал автобус, вёз в столовую на завтрак, а затем на объект ЗКП, что расшифровывалось просто: «за колючей проволокой». Впрочем, ограждение из колючей проволоки было весьма символическим. Оно лишь обозначало участок огромного поля, в центре которого возвышались макеты фюзеляжа и кабины пилотов самолёта Ту-95. В макете фюзеляжа на специальной подъёмной панели размещался небольшой исследовательский водо-водяной атомный реактор номинальной тепловой мощностью 100 кВт. В макете кабины были установлены датчики аппаратуры, предназначенной для изучения характеристик приходящих туда излучений. А началось всё 28 марта 1956 года, когда вышло постановление Совета министров СССР, положившее начало работам по проектированию летающей лаборатории с атомным реактором на борту. Цель — изучение распространения излучений в окружающей самолёт атмосфере, рассеяния излучений на элементах конструкций и возможности защиты экипажа от радиации. Кроме того, предполагалось исследовать влияние излучений на самолётное оборудование и авиационные материалы.
Установку разрабатывали специалисты ядерной техники и авиационные конструкторы. В результате родилась красивая компактная конструкция. Для экранирования реакторного излучения были использованы совершенно новые по тем временам защитные материалы, созданные нашей химической промышленностью совместно со специалистами-ядерщиками. Некоторые из этих материалов позже нашли применение в конструкциях защиты ядерных установок подводных лодок и надводных кораблей, а также в качестве элементов детекторов нейтронного излучения. Закономерности взаимодействия излучений с окружающей средой и материалом защиты как раз и были основными предметами исследований.
В 1958 году наземный стенд с ядерной установкой смонтировали в казахской степи, километрах в двадцати от Курчатовска — городка, в котором размещался военный гарнизон, обслуживавший ядерный полигон. Посёлок, в котором жили экспериментаторы, конструкторы, технический персонал стенда, находился на полпути между Семипалатинском и Курчатовском, поэтому в обиходе все называли его «Половинкой». Там размещались жилые постройки, аэродром, казармы и различные вспомогательные сооружения. Нам казалось, что жизнь не прерывается ни на минуту: на аэродроме гудели самолёты, на дорогах даже ночью встречались бензозаправщики, грузовики или автобусы, по улицам посёлка спешили солдаты и офицеры, иногда попадались штатские. В «Половинке» было несколько столовых, клуб, кинотеатр и небольшой спортивный комплекс. Проезжая мимо этого места сорок лет спустя, я увидел брошенный город с кирпичными остовами зданий, сквозь пустые окна которых просвечивало небо.
Летом 1959 года был произвёден первый запуск реактора на наземном стенде, и сразу же удалось выйти на проектный уровень мощности. Исследования проводились в тёплое время года. Чтобы не допустить перегрева реактора, в жаркие дни лета люди трудились по ночам. Во время работы реактора операторы и экспериментаторы укрывались в подземном бункере, который находился почти под стендом. От реактора бункер отделял шестиметровый слой грунта, он со значительным запасом защищал находившихся там людей от излучений.
Бункер состоял из двух помещений. В первом размещались панели управления реактором и пульты измерительной аппаратуры, во втором непрерывно гудели генераторы, преобразовывавшие сетевой ток в ток для бортовых систем самолёта. Здесь же, прямо на полу, на куртках и шинелях, отдыхали те, кто был свободен от смены. Рваный режим работы изматывал людей, приводя иногда едва ли не к трагическим случаям.
Помню, как однажды подполковник медицинской службы, воспользовавшись остановкой реактора и не предупредив руководителя смены, выскочил из бункера проверить свою аппаратуру. Вернувшись, он увидел у пульта управления оператора, готовящего реактор к запуску. Подполковник вообразил, что реактор уже вышел на мощность. Кто-то неудачно «пошутил» — подтвердил, что реактор запущен. Подполковник хорошо знал признаки острой лучевой болезни, и они тут же проявились у него в полной мере: заболела голова, началась рвота. По предложению другого «шутника» больной сам срезал металлические пуговицы со своего кителя для активационного анализа. Однако ни пуговицы, ни индивидуальный дозиметр не показали никаких признаков облучения. Тогда начальник объекта налил подполковнику стакан спирта, приказал выпить и прекратить панику.
В другой раз в воде, охлаждающей реактор, обнаружили посторонние примеси. Было принято решение промыть полость спиртом. Потом, когда замерили объём использованного спирта, оказалось, что не хватает целого ведра. Куда и при каких обстоятельствах исчезло такое количество продукта, за которым вели тщательный контроль, осталось загадкой. Видимо, прав был Александр Галич, когда пел:
Истопник сказал, что «Столичная»
Очень хороша от стронция...
Многие люди нового поколения уже не знают, кто такой «истопник» и что такое «Столичная». А в те времена истопник был важным человеком в домовом хозяйстве. Он круглосуточно поддерживал тепло в доме, работая в котельной. Его грязная и монотонная работа не требовала специальных знаний. Вероятно, поэтому истопники, как правило, были большими специалистами по части спиртного. «Столичная» же, если кто не помнит, — один из наиболее популярных в те времена сортов водки.
Методы расчёта, существовавшие в 50—60-е годы прошлого века, не давали возможности достаточно точно учесть все детали прохождения радиации, создаваемой реактором, через защиту и рассеяния нейтронов и гамма-квантов в окружающей среде. Да и вычислительная техника не позволяла решить задачу теоретически. Поэтому экспериментальные исследования были единственным путём получения необходимых знаний.
На стенде были апробированы приборы управления реактором, определены уровни радиации в различных точках конструкции самолёта и эффективность спроектированной защиты. Особое значение придавали тренировкам операторов реактора. Комиссия во главе с академиком А. П. Александровым и руководителем исследований Н. Н. Пономарёвым-Степным, казалось, издевалась над ними, задавая все мыслимые и немыслимые режимы работы установки: то поднимали температуру, то отключали сетевое электропитание, то сливали воду. Это заставляло операторов серьёзно «попотеть», чтобы избежать теоретической, а порой и реальной катастрофы.
От реактора нейтроны и гамма-кванты распространялись во все стороны. Многократно отразившись от воздушных масс, они как бы огибали защиту, отделявшую реактор от кабины пилотов, и проникали в ту часть макета, которая имитировала обитаемые отсеки самолёта. И хотя потоки радиации были ослаблены в сотни и тысячи раз, это не делало их менее опасными.
Для изучения эффекта «огибания» исследователи сделали следующее: защиту реактора разбили на 12 секторов. В каждом из них свинцовую часть, экранировавшую в основном гамма-излучения, можно было автоматически убирать и устанавливать вновь. Кроме того, вручную снимались и устанавливались блоки из борированного полиэтилена, предназначенные для замедления и поглощения нейтронов. Такая конструкция защиты реактора позволяла экспериментально проверить эффективность различных вариантов её компоновки, степень рассеянного излучения и возможность создания профилированной защиты.
Наземный макет летающей атомной лаборатории дал уникальную возможность исследовать создаваемую защиту ядерной установки. Однако проведению таких экспериментов мешал всё тот же эффект «огибания». Чтобы разделить излучения, идущие непосредственно из реактора, и те, что рассеялись в атмосфере и у поверхности земли, экспериментаторы создали систему защиты из баков с водой, экранировавших рассеянное излучение. В результате удалось получить закономерности изменения полей излучений при различных конфигурациях, так называемой теневой защиты, характерной для безвоздушного космического пространства. На основе этих материалов уже в 1964—1970 годах разработали сложные программы расчёта прохождения излучений реактора через защиту заданной конфигурации.
Большой материал, полученный на наземном стенде, не исключал экспериментов в воздухе, где на регистрирующую аппаратуру не действовало излучение, рассеянное от земли. В воздухе изучали надёжность работы реактора при воздействии различных факторов полёта, его влияние на работу комплекса бортовой аппаратуры, а также работу оператора реактора в экстремальных условиях.
Под летающую атомную лабораторию переоборудовали серийный стратегический бомбардировщик — самолёт Ту-95М № 7800408. С мая по август 1961 года на нём выполнили 34 полёта. Пилотировали летающую лабораторию лётчики-испытатели М. М. Нюхтиков, Е. А. Горюнов, М. А. Жила и другие. Ведущим инженером комплекса был Н. В. Лашкевич. В лётных испытаниях участвовал руководитель экспериментов, будущий академик Н. Н. Пономарёв-Степной. Исследования радиационной обстановки в кабине и за бортом проводили физики В. Г. Мадеев и Е. Н. Королёв.
Эксперименты в воздухе могли прерваться, практически не начавшись, поскольку в первом полёте случилось непредвиденное. После взлёта командир корабля дал добро на вывод реактора на мощность. Обычно оператор, выполняя эту команду, ориентировался на показания нейтронного монитора. Стрелка его индикатора слегка дрогнула, и это означало, что началась цепная реакция. Дальше всё должно было идти по строгому графику. Однако стрелка дрожала из-за вибрации корпуса самолёта. Оператор растерялся. С одобрения командира корабля его место занял контролирующий физик В. М. Мордашев. Вот когда пригодились навыки, приобретённые при многочисленных тренировках и работах в экстремальных условиях на Земле!
Кончилось всё благополучно. Кто-то пустил слух, что экипаж и участники эксперимента будут представлены к правительственным наградам. Но наградные листы то ли не были составлены, то ли затерялись, поэтому единственным реальным поощрением стал графин медицинского спирта, выделенный участникам полёта заместителем руководителя полётных экспериментов.
Учитывая риск радиационного загрязнения в случае аварии, полёты самолёта с реактором на борту проводились над территорией ядерного полигона. Соседство с ним ощущалось не только в том, что полёты лаборатории согласовались с испытаниями на полигоне. Временами оттуда доносились раскаты грома, оповещавшие об испытаниях. Были и другие признаки того, что полигон функционировал.
Одна из поездок «за колючую проволоку» запомнилась особенно ярко. Однажды вместо автобуса за нами пришёл крытый грузовик, наполовину заваленный арбузами. Кто-то достал радиометр и обнаружил, что от арбузов идёт сильное бета-излучение. Раскололи арбуз пополам, снова замерил и излучение и достоверно установили, что загрязнена л ишь его корка. Это не могло быть результатом нашей деятельности, мы работали чисто! Очевидно, виновником поверхностного загрязнения арбузов стали недавние испытания на полигоне.
Неспадающая жара и сочные, сахаристые арбузы не оставили нам выбора. Ножей не было, поэтому раскалывали арбузы прямо о колено или о борт машины и с жадностью поглощали их живительную, сочную массу, забыв об излучении. Впрочем, если арбуз оказывался недостаточно сладким, его безжалостно выбрасывали на пыльную обочину степной дороги. В такой арбузной «вакханалии» я не участвовал больше никогда. Наверняка кто-то видел арбузов и побольше, но вряд ли съел их так много, тем более имевших радиоактивную корку.
Исследования на наземном стенде и полётные эксперименты летающей лаборатории с атомным двигателем дали большой материал. Полёты показали, что операторы ядерного реактора, экипаж и все системы самолёта способны надёжно функционировать в условиях повышенного фона ионизирующих излучений. Значительный объём исследований выполнили биологи, которые изучали действие излучений на живые организмы.
Следующим этапом в создании самолёта с ядерной силовой установкой должен был стать Ту-119 с маршевым двигателем, приспособленным для совместной работы с ядерным реактором. Однако, как это ни обидно, из-за ограниченности финансирования и опасности радиационного загрязнения в случае аварии дальнейшие работы свернули. Кроме того, многие боевые задачи, которые планировалось возложить на самолёт с ядерным реактором, были решены благодаря созданию современной ракетной техники и подводных кораблей с ядерными энергетическими установками. Вместе с тем американцы, уже испытавшие свою летающую лабораторию с ядерной силовой установкой, тоже прекратили работы в этой области. Догонять стало некого, а идти вперёд в одиночку было слишком дорого и опасно.
К сожалению, интереснейшие и весьма полезные результаты тех испытаний до сих пор засекречены и практически забыты. Неплохо было бы их рассекретить и сделать достоянием специалистов. Причём быстро, ведь те, кто создавал летающую лабораторию Ту-95М, кто может собрать и обобщить бесценный опыт, уходят из жизни. Можем ли мы позволить себе быть такими расточительными?
Читайте в любое время
