Из записок советского инженера-разработчика ЯРД -2

jlm_taurus — 30.10.2025 "...начало семидесятых годов было пиковым в размахе работ по созданию ядерного ракетного двигателя в СССР. Сложилась кооперация предприятий, на которых шла разработка двигателя или велись исследовательские работы в помощь разработчикам, заканчивалось изготовление реактора и двигателя на заводе, строительство стендового комплекса на полигоне. Круг предприятий кооперации в основном охватывал ведущие НИИ и КБ трех Министерств: Министерства обороны, Министерства общего машиностроения, Министерства среднего машиностроения.
Часть 1 https://jlm-taurus.livejournal.com/181374.html
Источник https://proza.ru/avtor/semsk21
От Министерства обороны участвовали научные подразделения семипалатинского ядерного полигона, ряд военных НИИ. Военные занимались полигонным обеспечением испытаний, радиационной безопасностью и дозиметрическим контролем, эта работа у них была очень хорошо налажена при испытаниях ядерного оружия, и разработками по применению ядерного ракетного двигателя (ЯРД) и энергетических установок на базе ЯРД в военных целях.

Предприятия Минсредмаша, входившие в кооперацию, с середины 50-х годов вели разработку активной зоны реактора для ЯРД, проводили нейтронно-физические исследования материалов активной зоны, ядерного горючего для реактора, тугоплавких и жаропрочных конструкционных материалов, создавали и испытывали композиции материалов для изготовления тепловыделяющих элементов, высокотемпературной теплоизоляции, замедлителя, отражателя реактора. Эти работы велись в Курчатовском институте, Научно-исследовательском и конструкторском институте имени Доллежаля, г. Москва, Физико-энергетическом институте, г. Обнинск, Подольском научно-исследовательском технологическом институте, НИИ неорганических материалов, г. Москва.

Уникальная система управления нейтронным потоком (мощностью реактора) разрабатывалась и изготавливалась в НИИ приборостроения Минсредмаша. Отработка вариантов конструкции и элементов активной зоны реактора ЯРД в условиях воздействия интенсивного нейтронного потока и гамма-излучения, при высокой температуре и в среде водорода велась еще с конца 50-х годов на специально построенном реакторе РВД (реактор взрывного действия) на семипалатинском полигоне экспедицией Курчатовского института и НИИ тепловых процессов.

Уже тогда было ясно, что наибольшую опасность для окружающей среды при наземных пусках ядерного ракетного двигателя будет представлять именно выхлоп, содержащий до 1% радионуклидов, образующихся в процессе деления ядер урана в реакторе при его работе на мощности. Разработчики топливных элементов стремились получить такие их покрытия, которые максимально задерживали бы выход радиоактивных продуктов деления урана из топливных элементов в поток водорода, но по расчетам физико-химических процессов выход продуктов деления в пределах до 1% был возможен. Утилизировать этот 1% радиоактивных йода, цезия, бария, кобальта, стронция, благородных газов и др., вынесенных выхлопной струей водорода из реактора, можно было, либо рассеяв облако выхлопа в атмосфере над малолюдными районами полигона, либо производя выхлоп через специальную систему фильтров, выдерживающих высокую температуру выхлопной струи водорода и способных задержать или аккумулировать радионуклиды из струи.

... разворачивались экспериментальные исследования по изучению возможности создания ядерного ракетного двигателя схемы «В», т.е. с газофазным реактором. Эта схема сулила значительные преимущества перед двигателем схемы «А». Эффективность или удельная тяга двигателя схемы «В» по расчетам выходила в 3 раза выше, значительно ниже были проблемы с радиационной опасностью. Но конструктивно схема «В» получалась очень сложной. В камере двигателя надо было удерживать урановый газ или лучше сказать урановую плазму с температурой около 10000С, чего существующие технологии и материалы не могли обеспечить.

Предлагались многие схемные решения, например удержание урановой плазмы магнитным полем, вращением, гидродинамическое удержание, но все они требовали экспериментальной проверки, исследований происходящих процессов, поиска способов удержания, новых материалов, схем. В США по литературным источникам этой теме, называлась она схема «Лампа», придавалось большое значение. Под исследования по этой теме в НИИ тепловых процессов был даже построен огромный экспериментальный корпус с плазмотроном, в составе лаборатории 3 выделены отделы Коротеева и Пришлецова. Сам Иевлев В.М. был в плену иллюзий относительно быстрого разрешения проблемы создания ядерного ракетного двигателя схемы «В» и отдавал ей предпочтение, несмотря на то, что ЯРД схемы «А» был уже запущен в работу. Была создана технология, опытные образцы, строился стенд для отработки на семипалатинском полигоне.

Особенно продвинулись исследовательские работы по гидродинамическому способу удержания урановой плазмы в экспериментальной установке «Гекла». Температура «шнура» из урановой плазмы должна была достигать 7000С, водород нагревался от нее излучением до 3000С. Впоследствии схему этой установки пытались внедрить в промышленной ядерной энергетике, но дальше экспериментов с гексафторидом урана в Институте ядерной физики, г. Алма-Ата, дело не пошло.

Набор технологических каналов, устанавливаемых в отверстия замедлителя реактора, составлял вместе с замедлителем его активную зону. Через технологические каналы продувался водород, снимающий тепло, выделяющееся в топливных элементах при работе реактора, и нагревающийся при этом до заданной температуры. При контрольных холодных продувках технологических каналов для безопасности и простоты использовался азот вместо водорода, а по измерениям параметров продувок (давлений и температур) рассчитывались газодинамические характеристики технологического канала. По изменению этих характеристик во время пуска можно судить о состоянии топливных элементов – их разрушению, радиационному распуханию, спеканию, сплавлению и т.д. - в ходе испытаний.

Больше всего беспокойства вызывала система измерения параметров реактора и стендовых систем, содержащая около 700 датчиков давления, температуры, и приборы преобразования и регистрации сигналов датчиков. Измерительная аппаратура хоть и была современной для 60-70-х годов, но надежность, точность и степень ее миниатюризации не устраивали. Шкафы усилителей, преобразователей, регистраторов сигналов, кабельных трасс занимали не меньше половины всех помещений стендового комплекса. Количество отказов измерительных каналов составляло до 10% за пуск. Точность сильно зависела от таких факторов как температура в помещениях приборов, периодичность подстройки, сопротивление кабелей и т.д. В службе измерений работало много обслуживающего персонала. Часть работников занималась первичной обработкой фотоосциллограмм регистраторов измерительных сигналов, их проявлением, нанесением поясняющих надписей, составлением тарировочных таблиц и графиков, снятием показаний с осциллограмм. При этом субъективный фактор вносил до 50% погрешности в результаты измерений и часто служил причиной недоразумений и споров.

Для совместной проверки стендовых систем и тренировки персонала проводились холодные, без вывода реактора на мощность, пуски на азоте или на водороде, когда все системы стенда работали в режиме циклограммы предстоящего пуска. В ходе холодных пусков имитировались отказы в стендовых системах или отклонения параметров реактора, проверялось срабатывание аварийной защиты или действия операторов. По результатам измерений расходов водорода и давлений на входе и выходе узлов реактора на холодных пусках проводились расчеты нейтронно-физических параметров и температур в реакторе, таких как степень перегрева топливных элементов, время срабатывания аварийной защиты, аварийного расхолаживания...

... На площадке во время пуска были приняты беспрецедентные меры по радиационной безопасности и режиму работы. Весь незадействованный в пуске персонал объекта, а именно монтажники, строители, обслуживающий персонал гостиниц, вспомогательных служб, других организаций, был загодя вывезен на «Берег» и гулял три дня. На пуск приехало много представителей из министерств, смежных предприятий, в основном Минсредмашевских. Пуск прошел успешно.

Через день, после того как было получено «добро» от радиационной службы, персонал привезли на площадку, и закипела работа по обработке данных измерений и анализу результатов.

Экспедиция 20 Минобщемаша и Объединенная экспедиция Минсредмаша созданные для решения одной государственной задачи по испытанию ядерных ракетных двигателей, базировались на одной площадке полигона, но использовали различный методический подход к решению технических задач, обусловленный традициями своих ведомств, по-разному снабжались и финансировались. Видимо такая структура из двух экспедиций 2-х заинтересованных министерств, решающих одну общую задачу, была создана по аналогии с США, где так же разработка ЯРД велась параллельно двумя ведомствами, Комиссией по атомной энергии и Национальным агентством по космическим полетам..

Судя по публикациям, ведущую роль в создании и испытаниях ядерных двигателей в США играла Комиссия по атомной энергии. Она разрабатывала реакторы, отрабатывала их элементы на своих атомных стендах в Неваде и готовые, отработанные реакторы, как узлы двигателей, передавала в Американское космическое агентство. Агентство проводило испытания уже по ракетной технологии. Видимо, такая последовательность отработки ядерного ракетного двигателя планировалась и у нас, просто в середине 70-х годов реакторные узлы двигателя в Минсредмаше еще только начали испытывать, и двигателистам из Минобщемаша на площадке 10 полигона еще не было работы, а задел по стенду и двигателю уже был.

...Проведение испытаний таких опасных устройств, как ядерные двигатели и реакторы для ракет и самолетов является методически сложным делом. Чтобы получить высокие рабочие параметры и малый вес двигателей, их конструкции являются очень напряженными и работающими на пределе прочностных свойств материалов, в отличие, например, от реакторов атомных электростанций. Кроме того, они при проведении испытаний подвергаются интенсивному воздействию ионизирующего излучения, влияющего на прочностные свойства материалов. Так что при проведении испытаний вполне возможны разрушения конструкционных элементов, влекущие возможный вынос радиоактивных материалов во внешнюю среду, атмосферу, помещения.

Часто испытания для того и проводятся, чтобы оценить предельные возможности конструкций, в этих случаях испытываемая техника специально доводится до разрушения. В силу специфической опасности для окружающей среды ядерного ракетного двигателя, число их натурных испытаний с выведением реактора на предельно высокий уровень мощности желательно сделать минимальным. Следовательно, каждый пуск должен быть высокоинформативным, а это предполагает наличие большого числа измерений во время пуска и тщательную методическую подготовку пуска.

Можно ли ядерные установки при испытаниях специально доводить до разрушения? Дискуссия по этому сакраментальному вопросу велась в публикациях и трудах ученых и специалистов нашего профиля в начале 70-х годов. Так, в диссертации моего шефа и научного руководителя Демянко Ю.Г. «Некоторые вопросы методики наземных испытаний ЯРД» утверждалось и доказывалось, что при отдельных испытаниях ЯРД элементы конструкции должны обязательно доводиться до разрушения, чтобы оценить реальные предельные характеристики и динамику разрушений конструкции. Другое дело, что при таких аварийных экспериментах безопасность персонала и радиационные последствия должны прогнозироваться и приниматься меры к их уменьшению.

Например, меры, аналогичные принимавшимся в 60-х годах при открытых испытаниях ядерного оружия. Такой подход к испытаниям ядерного ракетного двигателя разделяли и в США в 60-е годы. Так, в 1964 году в Неваде был проведен эксперимент с реактором ЯРД «KIVI-TNT», когда реактор был специально введен в условия неконтролируемого разгона мощности. Произошел тепловой (неядерный!) взрыв реактора с эквивалентной мощностью взрыва примерно 300 килограмм тротила. Радиационные последствия взрыва, радиоактивное загрязнение местности, были несколько меньше, чем при наземном взрыве атомной бомбы указанной мощности.

Но такой подход к испытаниям ядерного ракетного двигателя хоть и был оправдан методически, уже в 70-х годах стал неприемлем по экологическим соображениям, а в 80-х годах, особенно после Чернобыльской катастрофы, подвергался ожесточенной критике. В начале 80-х годов я в своей кандидатской диссертации, по предложению моего научного руководителя Демянко, разработал программу эксперимента, аналогичного американскому «KIVI-TNT», с разрушением реактора ЯРД модели 11Б91 в условиях семипалатинского полигона. Физические, тепловые, метеорологические расчеты показывали, что при тепловом взрыве реактора ЯРД модели 11Б91 размер загрязняемой радионуклидами площади ограничивается примерно десятикилометровой зоной.

Радиационные последствия испытания в этой зоне практически исчезают за один год. Следы конечно, остаются, но они несоизмеримы, например, с чернобыльскими. Во-первых, потому, что в реакторе ЯРД модели 11Б91 делящегося вещества, урана, всего несколько килограммов, а в реакторе атомной электростанции несколько тонн. Во-вторых, за время своей работы при эксперименте, составляющей минуты, реактор ЯРД накапливает количество продуктов распада урана в десятки тысяч раз меньше, чем реактор АЭС, который нарабатывает их годами. В-третьих, тепловой взрыв реактора ЯРД сопровождается разрушением конструкции, распылением и разлетом элементов конструкции и ликвидацией критической массы делящегося вещества.

При взрыве же реактора АЭС из-за больших размеров его активная зона частично расплавляется, частично испаряется, частично разрушается, но критическая масса делящегося вещества, локализованного в активной зоне, все же остается. Хуже того, условия самоподдерживающейся цепной ядерной реакции даже улучшаются за счет сплавления топливных элементов и разрушения или выброса из активной зоны поглощающих нейтроны регулирующих и компенсационных стержней системы управления нейтронной мощности и аварийной защиты.

Это приводит к тому, что реактор АЭС после взрыва при определённых условиях может стать неуправляемым и начинает «пыхтеть», периодически разогреваясь и выбрасывая облако паров, насыщенное радионуклидами. Затем за счет отрицательного температурного эффекта ядерная реакция прекращается, реактор остывает, и ядерная реакция снова возобновляется, и т.д. Что и было продемонстрировано аварийным чернобыльским реактором он «пыхтел» почти две недели, выбрасывая облака радиоактивных газов, пока его не забросали нейтронопоглощающими веществами (содержащей бор породой).

Тем не менее, при защите моей диссертации, раздел ее, содержащий программу предельных испытаний ЯРД с доведением до разрушения реактора, подвергся ожесточенной критике. В разгоревшейся полемике сторонники «чистых» испытаний - экологисты обвиняли меня чуть ли не в преступных умыслах. Остается добавить, что защита проходила в начале 1988 года, когда «чернобыльская рана еще кровоточила», экологи везде «давили» технократов, а «перестройка и гласность» были в самом разгаре. Мне оставалось на защите повиниться, сказать, что разработка программы, это еще не проведение эксперимента, сослаться на проведенный в США такой эксперимент и указать, что программой-методикой преследовалась цель исследования последствий при взрыве ядерного двигателя при его испытаниях или эксплуатации в составе ракеты в условиях нештатной ситуации. Аварии ведь нельзя исключить полностью.

Почти противоположный подход в методическом обеспечении реакторных испытаний практиковался в Объединённой экспедиции, Подольским научно-исследовательским технологическим институтом и в целом в Минсредмаше. При любых испытаниях аварийные режимы не допускались, во всяком случае, режимы испытаний с разрушением конструкций не планировались. При подготовке пусков реакторов специально проводился комплекс исследований по обеспечению их безаварийного проведения и выработке мероприятий по предотвращению аварии, если все же она могла произойти. Под аварией понимался выход реактора из под контроля, разрушение, даже частичное, активной зоны реактора, повлекшее выход радиоактивности в окружающую среду, за исключением расчетного выхода с выхлопной струей.

Идеологом такого подхода на наших испытаниях выступал заместитель начальника лаборатории 242 Тухватулин Ш. Им, совместно с Пивоваровым и Фисенко, был разработан и применен в практике испытаний тепловыделяющих сборок ЯРД в реакторе ИВГ вероятностный метод расчета аварийных ситуаций, основанный на анализе «деревьев» отказов элементов реактора и стендовых систем. Над этим двухтомным трудом по анализу безопасности каждого пуска реактора ИВГ по нескольку месяцев работала вся 242-я лаборатория.

В дальнейшем подобная практика подготовки «безаварийных» пусков реакторов, видимо, себя оправдала. Отказы и в реакторах и в стендовых системах на пусках, конечно же, происходили, но благодаря принимаемым заранее мерам по блокированию последствий практически всех мыслимых отказов, радиационных аварий удавалось избегать. Но реактор ИВГ был лишь инструментом для отработки элементов реактора ЯРД, он не работал на предельных режимах для его конструкции и не нуждался в их экспериментальной проверке. Другое дело реактор ЯРД модели 11Б91, режимы работы которого, особенно по динамике, были на пределе возможностей применяемых материалов и в процессе испытаний требовали проверки и оценки запаса прочности.

В экспедиции 20 монтажные и наладочные работы на 2-м рабочем месте шли ни шатко, ни валко. Частично этой работе мешали постоянные пуски реактора ИВГ, когда почти на неделю приостанавливались все другие работы на объекте из-за радиационной обстановки и режима. Иногда работы тормозились из-за задержек в поставке оборудования, а также из-за недостатка внимания к ходу этих работ со стороны Руководства НИИ тепловых процессов и отрасли. Костылев, непосредственно курировавший ход этих работ, бывал на полигоне наездами, а другие руководители института и Главка Минобщемаша вообще не приезжали. Видимо, в целом в Министерстве ослабевал интерес к этой тематике, и работа двигалась по инерции и благодаря инициативе и пробивным качествам Костылева.

Иевлев, как главный идеолог и авторитет по проблеме создания ядерного ракетного двигателя, с середины 1976 года увязал в новой научно-технической задаче, которую ему поручило наше Министерство: так называемый заказ 700 (генератор плазмы). Попытки создать такой генератор столкнулись с массой конструкторских и технологических проблем. В принципе задача решалась, но ее практическое освоение растянулось во времени. Иевлев В.М. был назначен Главным конструктором заказа 700 и для задачи создания ядерного ракетного двигателя стал человеком потерянным.

Но, тем не менее, монтажные работы на 2-м рабочем месте и работы с реактором ЯРБ модели 11Б91 в КБ химавтоматики и Физико-энергетическом институте велись. В начале 1977 года реактор в разобранном виде был доставлен из Физико-энергетического института на полигон, собран, препарирован датчиками и подготовлен к холодным газодинамическим испытаниям, продувкам азотом, с целью снятия газодинамических характеристик и настройки на заданный по условиям испытаний расход водорода.

Конец 1977 года проходил в авралах. В Объединённой экспедиции были свернуты работы на реакторе ИВГ для сосредоточения усилий обеих экспедиций на подготовке программы пускового минимуму испытаний ЯРД модели 11Б91. Одновременно шли гидродинамические испытания реактора ЯРД, продувки технологических каналов для этого реактора, пусконаладочные работы на объединенных стендовых системах 1-го и 2-го рабочих мест. Принимались нестандартные технические решения по привязке систем 1-го рабочего места ко 2-му рабочему месту.

27 марта он был проведен успешно, хоть и с досрочным остановом реактора по срабатыванию аварийной защиты. Реактор отработал на заданном уровне мощности на 50 секунд меньше запланированного времени. Однако последующий анализ показал, что срабатывание защиты можно считать ложным из-за того, что погрешности датчика измерения рабочего давления газа в реакторе и прибора, задающего максимальную величину давления для срабатывания аварийной защиты, перекрывались. Несмотря на этот срыв, пуск считался успешным, так как подтвердились все физические и тепловые характеристики реактора. Последующие дни были заполнены обработкой и анализом результатов измерений.

Проведенный через неделю контрольный холодный пуск реактора закончился аварийно. После пуска не удалось загерметизировать реактор крышкой для консервации технологических каналов и предотвращения выхода из них радиоактивности. Осмотр и анализ показали, что образовались трещины в корпусе реактора в районе сопла. Заварить их было можно, но сложность ситуации состояла в том, что реактор еще «не высветился», работать и находиться возле него можно было не более 30 минут, чтобы не превысить предельную дозовую нагрузку для персонала 25 рентген. Тем не менее, восстановительные работы по заварке трещин в корпусе были проведены оперативно в условиях радиационного воздействия и дозовой нагрузки на персонал.

Так мы столкнулись с проблемой изменения прочностных характеристик материалов под воздействием интенсивного нейтронного и ионизирующего излучения и водорода. Вообще-то, охрупчивание сталей в среде водорода проблема не новая, и примененная для корпуса реактора сталь не должна была столь значительно потерять прочность, так как выбиралась с учетом этого воздействия. Дополнительную потерю прочности можно было объяснить либо воздействием радиации, либо, что осталось предположением, перегрузкой от неравномерной затяжки крышки болтами на корпусе реактора.

В Правительстве и в нашем Министерстве с каждым годом падал интерес к ядерному ракетному двигателю для использования его в ракетах-носителях. Военных и гражданских задач для такого носителя не находилось. Задачи освоения дальнего космоса отодвигались, а в ближнем космосе все реальные задачи выполняли ракеты с жидкостными или твердотопливными ракетными двигателями. Вообще, с созданием ядерных ракетных двигателей была одна морока, хоть использование его и сулило некоторые выигрыши. В США эта тема была прикрыта с середины 70-х годов. В Минобщемаше по части ракетных двигателей голова больше болела за создание кислородно-водородного двигателя для ракетно-космической системы «Энергия-Буран», а головной по ЯРД институт НИИ тепловых процессов с головой зарылся в разработку изделия 700.

В этих условиях Костылев сынициировал запрос некоторых Главных конструкторов ракетных и космических КБ, в частности, назывались имена Ковтуненко (КБ им. Лавочкина), Полухина (КБ «Салют»), на создание мощной энергоустановки на борту космического аппарата. Такая энергетическая установка на 100-200 мегаватт мощности могла бы служить источником энергии для лазерного или пучкового устройства, для бортового питания при длительной эксплуатации космического аппарата, источником энергии для ионного или плазменного движителя. Основой такой энергетической установки неминуемо должен был стать ядерный реактор, так как все другие источники энергии в космосе либо маломощны, либо требуют больших запасов топлива. Идеально по параметрам под такую энергоустановку подходил спроектированный и изготовленный в КБ химавтоматики реактор ЯРД модели 11Б91. В лаборатории 7 НИИ тепловых процессов планировалось провести работы по обоснованию проекта космической энергоустановки на базе реактора ЯРД модели 11Б91, сделать схемные и конструктивные проработки, расчеты, лабораторные испытания отдельных узлов, выдачу техзаданий на проектирование космической энергоустановки.

До середины 1979 года мы еще готовили материалы в аналитический отчет по проведенным испытаниям реактора ЯРБ модели 11Б91 №1, ездили в командировки в НИИ тепловых процессов и КБ химавтоматики, проводили расчеты. Затем я вернулся к задаче электромоделирования температурных полей замедлителя реактора ЯРД модели 11Б91, так как во втором экземпляре реактора его конструкция была изменена. Осипов с Бурмистровым пытались решать эту же задачу численными методами на ЭВМ.

В январе 1980 года Демянко выдернул меня почти на два месяца в НИИ тепловых процессов для помощи в подготовке к изданию научно-технического сборника статей, выпускаемого по результатам испытаний в 1978 году реактора ЯРД модели 11Б91.

тем временем в КБ химавтоматики и Физико-энергетическом институте шла сборка и физический пуск второго аппарата реактора ЯРД модели 11Б91. По конструкции он несколько отличался от аппарата №1. Разработчики учли конструктивные недостатки, выявившиеся на испытаниях 1978 года, изменили узел корпуса в том месте, где в первом аппарате возникли трещины. На втором аппарате предполагалось провести испытания реактора на проектных режимах ЯРД с достижением температуры в топливных элементах 3000С и температуры замедлителя 600С. Планировалась доставка реактора на полигон к 1981 году.

К этому сроку штатные стендовые системы 2-го рабочего места еще не успевали вступить в строй. Приходилось опять планировать пуски второго реактора с помощью стендовых систем 1-го рабочего места. К этому времени контрольно-измерительные приборы системы измерения параметров существенно модернизировались. Канули в лету рулоны осциллограмм и лент самописцев. Вся регистрация сигналов от датчиков записывалась в память ЭВМ и после пуска распечатывалась на бумаге. Успешно решался вопрос с обработкой первичных данных на ЭВМ. Сразу после пуска можно было получить экспресс-отчет о достигнутых параметрах реактора. Алгоритмы и программы обработки первичных данных составляли инженеры лабораторий 242 и 244. С ребятами из этих лабораторий мы с Осиповым поддерживали хорошие отношения, делились информацией, решали совместные задачи, когда это касалось испытаний реактора ЯРД модели 11Б91.

Между тем в 1981 году в КБ химавтоматики и Физико-энергетическом институте были проделаны все сборочные и контрольные операции и физические калибровки с реактором ЯРД модели 11Б91 №2. Осенью были проведены его холодные гидродинамические испытания в НИИ тепловых процессов, и ЯРД №2 был доставлен на полигон.

Проверки и подготовка к его пуску шли по уже отработанной схеме, как с аппаратом №1 в 1978 году. Персонал экспедиции 20, участвующий в проведении испытаний, был передан под оперативное подчинение Главному инженеру объекта ИВГ Объединенной экспедиции. Были созданы совместные бригады для обработки и анализа измеряемых параметров, составления отчетов. Наша группа стала тесно сотрудничать с лабораторией 242 Объединённой экспедиции, фактически на время вошла в нее. Мы совместно подготовили к пуску два основных программно-методических документа – программу пуска и анализ безопасности пуска. Программой первого пуска этого реактора предполагалось выведение его на 30% уровень по мощности и 80% уровень по температуре водорода и отработка этого режима в течение 5 минут.

Подготовка стендовых систем и реактора была завершена, холодный пуск на водороде прошел успешно, все регламентирующие документы утверждены. Пусковая комиссия во главе с директором Объединённой экспедиции Денискиным разрешила проведение пуска при соответствующих метеоусловиях. Как обычно посмотреть на испытания ЯРД приехало много представителей Минобщемаша, Минсредмаша, предприятий-смежников. На площадке стало тесновато. В зимних условиях подходящей погоды ждать пришлось примерно неделю, и, наконец, на 24 января был назначен день пуска.

В запланированное время пуск начался как обычно, и, слушая по трансляции команды, мы через стеклянную стену наблюдали за поднимающимся на 20-метровую высоту факелом горящего водорода, истекающим из сопла ядерного ракетного двигателя. До нас доносился гул или точнее рев реактивной струи работающего ядерного ракетного двигателя. Примерно через минуту после вывода реактора на заданный уровень мощности в бледно-желтом факеле выхлопной струи внезапно возникла ярко красная вспышка, и факел резко осел. По трансляции мы услышали сообщение ведущего пуск об аварийном останове и переходе на систему аварийного расхолаживания реактора. Через минуту видимый факел горящего водорода погас, произошел автоматический переход на расхолаживание реактора азотом, которое продолжается обычно несколько часов.

Через час стало известно следующее. На основном режиме пуска неожиданно сработала автономная аварийная защита из-за снижения давления водорода в одном из технологических каналов реактора. Аварийная защита привела в действие автоматику гашения нейтронной мощности реактора и его расхолаживания через аварийные газовые магистрали. Операторы сразу же заметили, что на главном щите и контрольных дисплеях операторов «ушли в нуль» показания всех датчиков давления и температуры аварийного технологического канала. Это могло быть только в случае обрыва кабелей всех измерительных цепей этого канала.

...визуальный осмотр сопловой части реактора с кабины козлового крана специалистами дозиметрической разведки подтвердил худшие опасения. В реакторе этот технологический канал отсутствовал, он был выброшен через сопло вследствие обрыва корпуса самого канала. Но это еще было не все. После завершения расхолаживания попытка консервации реактора путем закрытия сопла крышкой и заполнения его полостей азотом показала негерметичность корпуса реактора. Визуально удалось установить, что корпус реактора треснул в районе входного коллектора водорода.

Средствами радиационной разведки были организованы поиски выброшенного из реактора технологического канала на территории техзоны, и он, вернее его обломки и начинка из урансодержащих топливных элементов были найдены рассеянными в некотором секторе техзоны. Вообще, ситуация с выносом одного или нескольких технологических каналов из реактора в процессе пуска гипотетически рассматривалась в предпусковом анализе аварийных ситуаций и закладывалась в алгоритм аварийной защиты. Система аварийной защиты сработала, в данном случае, безупречно.

Что же касается причины обрыва корпуса технологического канала, то для ее установления привлекались данные всех измерений параметров реактора на пуске, результаты осмотра обломков корпуса канала, осмотра самого реактора после соответствующей выдержки на «высвечивание», изучения гидродинамических характеристик этого технологического канала, полученных в ходе его предпусковых продувок. Все эти данные свидетельствовали, что ни сам канал, ни его корпус из стали не были дефектными или сильно отличающимися по характеристикам от других технологических каналов.

В конце концов пришли к мнению, что причиной разрыва корпуса технологического канала стали трещины в корпусе реактора и возникшая, вследствие этих трещин, деформация корпуса реактора. На корпус реактора опирались своими корпусами технологические каналы. Видимо, эта деформация привела к наибольшей перегрузке или растяжению корпуса аварийного технологического канала, который лопнул, а поток водорода вынес обломившуюся часть технологического канала с топливными элементами через сопло ядерного ракетного двигателя в атмосферу.

Неудачное испытание ЯРД модели 11Б91 №2 сильно обескуражило его разработчиков и заказчиков ядерного ракетного двигателя. После полугодовой паузы на анализ результатов пуска было решено дальнейшие испытания этого реактора не продолжать, хотя трещины в корпусе можно было заварить как в первом аппарате. Забраковали и отправили на металлографические исследования и корпус реактора и корпуса нескольких технологических каналов, входящих в состав активной зоны этого реактора.

Складывалось впечатление, что сталь, примененная для корпуса реактора, в среде водорода под действием интенсивного ионизирующего излучения теряет прочность. Работа инженера Герасина, который к этому времени смонтировал установку для исследования влияния на прочность наводораживания и облучения сталей, неожиданно получила актуальность. Исследования курировали и в них были заинтересованы специалисты-конструкторы из КБ химавтоматики, у которых на подходе к испытаниям был аппарат №3 из серии реакторов ЯРД модели 11Б91.

Но после фиаско со вторым аппаратом вопрос о дальнейших испытаниях ЯРД повис в воздухе. К тому же Иевлев В.М., главный идеолог ЯРД, и Костылев, главный проталкиватель работ по ЯРД через Министерство, тоже, похоже, в этот период были в замешательстве. О сворачивании программы создания ядерных ракетных двигателей тогда еще прямо не говорилось, так как раскрученный маховик работ по этой программе работал вовсю. Велись интенсивные испытания элементов активной зоны реактора ЯРД модели 11Б91 на реакторах РВД и ИВГ, на создание стенда и двигателя работали целые подразделения в НИИ и КБ Минобщемаша и Минсредмаша. В НИИ химии и механики на водородном стенде шла отработка турбонасосного агрегата, сопла, регуляторов и двигательной автоматики ЯРД.

Отчеты по программе создания ядерного ракетного двигателя составляли горы, только вот реальных ощутимых результатов было до обидного мало. Либо испытания завершались неудачно, либо требовались все большие средства на новые исследования, проекты и работы по ним, растягивающиеся на годы. А результат сверху требовали немедленно и, по возможности, более громкий. Деньги на программу создания ЯРД размазывались, должного контроля за ходом программы не было, как, к примеру, при создании ядерного и ракетного оружия в 50-е годы. Дело катилось само собой, как все тогда в советской экономике. А может быть, создание ядерного ракетного двигателя было химерой, недостижимой технической задачей 20 века, как, например, создание термоядерного реактора

...программа создания ядерного ракетного двигателя из приоритетных, каковой она была в 60-70-е годы, незаметно была задвинута на задний план. В Минобщемаше, например, гораздо более важной работой считалась разработка кислородно-водородного двигателя для космической системы «Энергия-Буран». Инженеры из КБ химавтоматики рассказывали, что у них в КБ работы по этому двигателю идут днем и ночью, министерские и ЦКовские работники не вылезают из цехов завода, контролируя ход работ. Испытания этого двигателя шли непрерывно, несмотря на аварии и неудачные исходы. Поэтому его смогли создать за сравнительно короткий срок в 5-6 лет.

Некоторые мои товарищи в спорах и дискуссиях, доказывали, что создание ядерного ракетного двигателя вообще тупиковая ветвь развития ракетной техники. Он (двигатель) никогда, даже созданный, не оправдает возлагающихся на него надежд, хотя бы в силу непомерных затрат на его создание."

Оставить комментарий

Популярные посты: