Авто на ядерном топливе – вчера и завтра

В апреле этого года исполнилось 54 года с момента, когда первый в мире реальный автомобиль, приводимый в движение ядерным реактором, покинул своим ходом сборочный цех. Это был советский проект по использованию атома в мирных целях.


Когда в 1945 году послу взрывов в Японии весь мир убедился в силе ядерной реакции, у многих ученых возник закономерный вопрос: а можно ли использовать данный вид энергии в мирных целях? Ответ был положительным: Советский Союз первым доказал это, построив в !954 году Обнинскую АЭС. Американцы тоже стали проводить эксперименты и построили атомную подводную лодку «Наутилус», спущенную на воду в это же время.



Таким образом США стали первыми в мире, кто создал транспортное средство, работающее на ядерной энергии. Правда, оно было военным, хотя и транспортным судном. Следующий ход – за СССР. И он был американцами получен в виде атомного ледокола «Ленин».



Корабль передали Минморфлоту СССР в конце 1959-го. Ну а что с транспортом на колесах и гусеницах?

ТЭС-3

После успешного пуска в эксплуатацию Обнинской АЭС в Советском Союзе в середине 50-х начала развиваться тема передвижных АЭС. Как раз в то время была актуальной проблема развития Крайнего Севера, а также освоения сибирский месторождений углеводородов. Решено было построить энергосамоход, который доставлял бы в самые отдаленные районы электричество «своим ходом». Предлагалось множество проектов, однако наиболее интересной советским руководителям показалась идея Обнинского института физической энергии.



Для реализации замысла использовали платформу самого тяжелого советского танка Т-10, удлинив ее до 10-ти катков. По принципу действия это был двухконтурный реактор, где роль рабочего тела играла вода. Она превращалась в пар и начинала раскручивать турбину.



По конструкции ТЭС-3 представлял собой четыре отдельных модуля, в которых размещались:

✅ защищенный «по кругу» свинцовой оболочкой реактор
✅ парогенератор, оснащенный насосами
✅ турбина
✅ резервное оборудование и система управления

Чтобы развернуть станцию, нужно было несколько часов. На ходу она не работала, т. к. требовалось все модули соединять трубами и проводами. Так что эту установку можно назвать атомоходом только условно. В 1961 году ТЭС-3 начали испытывать вплоть до 1965-го. Проверка прошла успешно. Но практическое использование станции «в промышленных масштабах» так и не состоялось. Причина была неожиданной: никто толком не мог найти применение установке. Оказалось, что в условиях Крайнего Севера проще и дешевле использовать передвижные электростанции, работающие на жидком топливе.



Проект закрыли, ТЭС-3 законсервировали. Но идею не забросили: позже разработали атомную станцию на шасси от МАЗ – «Памир-630Д». К несчастью, время испытаний пришлось на 1985 год, перед Чернобыльской аварией, после которой проект прикрыли.

Ford Nucleon

Это американский автомобиль, где планировалось установить в качестве силового агрегата компактный ядерный реактор. Идея казалась не такой уж и фантастичной и к 1957 году концепт был построен. В качестве двигателя решили применить установку с подлодки «Наутилус», только в уменьшенном виде. Охлаждение предполагалось осуществлять с помощью конденсируемого пара.



Предстояло решить сложную задачу: в ограниченном пространстве разместить турбины, реактор и парогенератор. В результате в огромном автомобиле осталось место только для водителя и одного пассажира. Но были и очевидные плюсы:

✅ «бесконечная» долговечность двигателя
✅ одна «заправка» позволяла проехать не менее 8 тыс. км
✅ бесшумность
✅ отсутствие вредных выхлопов

«Заправлять» атомобиль планировалось на специальных станциях, где меняли реактор целиком. Что-то типа того, как сегодня выдают уже заполненный бытовые газовые баллоны. Однако вопросов оставалось много, и главный – безопасность. Модуль с ядерным топливом, обернутый в тройную защиту, разместили максимально далеко от водителя и пассажиров. Ректор находился сзади. Но все равно этого было недостаточно.



В итоге макет в масштабе 3:8 продемонстрировали на нескольких выставках и благополучно о нем забыли. Ford не имел нужных мощностей для создания атомного мотора, а разработчик «Наутилуса» не торопился уменьшать свою конструкцию. К идее ядерного реактора на колесах вернулись только через пять лет.

Ford Seattle-ite XXI

За дело снова взялся «Форд», но теперь инженеры попытались избежать ошибок, допущенных при разработке предыдущего концепта. Движок традиционно разместили спереди. Авто получилось огромным, но это было как раз в духе времени: тогда американцы обожали крупногабаритные удлиненные легковые машины. Главную проблему по размещению тяжеленной установки на передней оси решили оригинально: сделали еще один мост, на котором было 4 поворачивающихся колеса.





Концепт построили, но движка к нему не было, и конструкторы принялись фантазировать на тему «опций». А почему бы и нет? Авто все равно пока сделать нельзя, так хоть предложить некоторые идеи. Кстати, часть из них опередили время. Например, управление производилось без руля, касанием пальцев – что-то вроде нынешнего тачскрина. В машине предусматривался компьютер с интерфейсом, напоминающим Windows (Бил Гейтс в это время «ходил пешком под стол» – ему было 7 лет). По всему авто располагались датчики, сообщающие о погоде, дорожных условиях и даже включающиеся в дождь «дворники». А стекла меняли свою прозрачность в зависимости от интенсивности светового потока. Ну все, как сегодня!



Макет Ford Seattle-ite XXI сделали полноразмерным: авто получилось длинным и изящным. На автошоу оно вызывало неизменное восхищение. Однако технические барьеры не позволили сделать даже опытный экземпляр машины.

«Волга-Атом»

Для постройки советской машины на ядерном топливе создали специальное КБ под управлением А. Э. Камнева. Изначально решали главную проблему – необходимо было разработать компактный двигатель. И у советских ученых это получилось! Мотор был готов к 1961 году. Это двигатель с 4-мя цилиндрами, где на одних торцах (а также поршнях) размещались шайбы, сделанные из урана-235. А на других – графитовые «кругляши», замедляющие нейтроны. Роль рабочего тела играл гелий, которым заполнили цилиндры.



Агрегат поместили в полностью закрытый корпус с биозащитой. Когда на стенде движок отработал условные 70 тыс. км, приступили к проектированию шасси, чем занялись инженеры ГАЗа. Им удалось разместить под капотом полутонный мотор. При это подвеску сделали, как у американского прототипа: на 4-х колесах. Характеристики движка удивительные:

✅ мощность 320 л. с.
✅ крутящий момент 800 Н*м при 60 (!) оборотах в минуту

Испытания проходили на полигоне в г. Северске. Все прошло успешно, но машина имела ресурс 60 тыс. км, потом движок нужно было менять. Тогда сделали другой силовой агрегат, работающий на гексафториде. Идею реализовали удачно. Теперь для «обновления» движка достаточно было через каждые 40 тыс. км пробега закачать в цилиндры свежий запас гексафторида урана. Предполагалось создать несколько демонстрационных версий транспортного средства для показа гостям, участия в автошоу, выставках. Но Хрущева сместили, а Брежнева эта идея не вдохновляла. С пары построенных экземпляров сначала сняли двигатели для дезактивации, а потом утилизировали и сами авто.

Cadillac World Thorium Fuel

Неудачи никогда не останавливают настоящих энтузиастов. И вот в 2009 году миру представили концепт-кар Cadillac WTF, работающий на слаборадиоактивном тории. Восьми грамм этого вещества хватит на 100 лет пользования автомобилем! Все его узлы имеют резервных «двойников», чтобы автовладелец «не отвлекался» на ремонт в течение вековой эксплуатации. У авто 24 колеса-двигателя: по 6 на каждой стороне двух мостов.



Однако с тех пор об атомобиле ничего не слышно, что и неудивительно: 90 % материалов и технологий, на основе которых предполагается построить авто будущего, в 2009 году не существовало. Но не исключено, что эта цифра постепенно уменьшится до «0».