Комментариев: 029.06.2012

Владимир Мордашев

"Atominfo.ru"

Препринт ИАЭ-6706/3

 "Из воспоминаний и размышлений первого оператора "Летающей атомной лаборатории" ТУ-95ЛАЛ" выпущен в национальном исследовательском центре "Курчатовский институт".

Летающая атомная лаборатория ТУ-95ЛАЛ - самолёт с ядерным реактором на борту в качестве источника излучения. Предназначен для исследований защиты экипажа самолёта с ядерным двигателем от излучения, рассеянного воздухом и конструкциями. Автор препринта - Владимир Мордашев.

Летающая атомная

 Вот уже более полувека, как прекратились работы на "Летающей атомной лаборатории" ТУ-95ЛАЛ. Появился ряд газетных и журнальных публикаций, множество сайтов в Интернете, связанных с ЛАЛ. Но среди их авторов не было непосредственных участников лётных испытаний и экспериментов с ядерным реактором на борту. Не желая уносить с собой то, что я знаю и помню, я решил поделиться своими воспоминаниями об этой работе.

 В далеком 1955 году я, студент последнего курса МИФИ, которому в 1954 году угораздило на подработке в летние каникулы в геофизической конторе, обслуживающей законтурное заводнение туймазинского нефтерождения, заработать желтуху и лейкопению, разливая из двадцатилитровой бутыли раствор радиоактивного кобальта-60 с активностью 10 Кюри, был направлен на преддипломную практику и диплом в Лабораторию измерительных приборов АН СССР (ЛИПАН, п/я 3393). После успешной защиты в 1956 году, соблазнённый В.И.Меркиным, начальником сектора №6, на создание атомного паровоза, я, уклонившись при распределении от предложения работать в системе КГБ и предприняв меры по повышению лейкоцитов при прохождении медкомиссии, с 1 апреля 1956 года стал старшим лаборантом сектора №6 в группе Е.Н.Самарина. Она занималась вопросами защиты, в том числе для атомного самолёта. Одной из наиболее важных и сложных проблем при его проектировании была защита экипажа от излучения ядерного реактора, рассеянного воздухом и конструкциями самолёта. После известий о полётах американского самолёта NB-36H с ядерным реактором на борту для исследований защиты руководством страны было принято решение о проведении аналогичных исследований в СССР. В США был использован тяжёлый бомбардировщик B-36 и ядерный реактор мощностью 1000 кВт, экипаж на

 ходился в 12-тонной защитной капсуле, все измерения были автоматизированы. В период с сентября 1955 года по март 1957 года "Крестоносец" выполнил 47 полётов, во время которых его сопровождал средний бомбардировщик В-50 с комплексом измерительных приборов для исследования радиационного поля. Неподалёку обязательно летел транспортный самолёт со специально подготовленными морскими пехотинцами, которые в случае аварии должны были выпрыгнуть с парашютами и оцепить место падения, чтобы не допустить туда местных жителей и во взаимодействии с аварийными местными службами ликвидировать возможные последствия.

 У нас: стратегический бомбардировщик ТУ-95, реактор мощностью 100 кВт, защита экипажа - теневая (за полёт разрешено было облучаться до 1 рентгена), управление экспериментальным оборудованием, в частности счётчиками импульсов в двоичной системе ПС-64, ручное. Летал без сопровождения другими самолётами. Всего совершил 36 полётов. Секции защиты на реакторе могли удаляться (нейтронная - на земле, от гамма-излучения - дистанционно в воздухе), образуя пучки излучения, которое регистрировалось поворотными датчиками (один - за теневой защитой в кабине пилотов, второй между реактором и теневой защитой, третий - в задней кабине самолёта и еще два под крыльями). Позже, в отчёте, одним из инициаторов и соавтором которого был и я, сравнивавшем NB-36H и ТУ-95ЛАЛ, отмечалось, что возможность оперативно вмешиваться в процесс экспериментов во время полёта на ТУ-95ЛАЛ позволила набирать необходимую и достаточную статистику измерений без излишнего облучения экипажа. Поэтому дозовые нагрузки у членов экипажа не превысили допустимых норм, существовавших в те времена. ЗКП Программа экспериментов на ТУ-95ЛАЛ разрабатывалась и должна была выполняться двумя молодыми неразлучными физиками-экспериментаторами, кандидатами физ.-мат. наук (они даже практически одну диссертацию защищали, разделив её между собой на нейтроны и гамма-излучение), младшими научными сотрудниками ЛИПАН В.Г.Мадеевым и Е.Н.Королёвым.

 Для отработки всех научных, технических и организационных вопросов был создан наземный аналог - часть фюзеляжа с реакторным отсеком - с энергообеспечением и управлением из подземного бункера. Для обеспечения работ на наземном стенде из сектора №6 были назначены: техническим руководителем Н.Е.Кухаркин (впоследствии многолетний директор Института ядерных реакторов РНЦ "Курчатовский институт"), я - оператором и контролирующим физиком реактора (предварительно поработав на нескольких экспериментальных сборках на "газовом заводе" и реакторе на "37-м объекте"), А.А.Хрулёв (в последствии д.т.н.) - контроль радиационной обстановки (мы с ним, моим однокурсником, были солидарно ответственными за ядерное топливо реактора). Позже контроль радиационной обстановки возложили на опытного дозиметриста В.Ф.Соленкова. Расположение наземного стенда - ЗКП ("запасной командный пункт" или "за колючей проволокой) на базе дивизии дальней авиации в "Половинке", между Семипалатинском и ядерным полигоном (взрывов мы в 1958, 1961, 1962 годах насмотрелись и их последствий наизмеряли вдоволь).

 Полигон расположен в Казахстане на границе Семипалатинской (ныне Восточно-Казахстанской), Павлодарской и Карагандинской областей, в 130 километрах северо-западнее Семипалатинска, на левом берегу реки Иртыш. Занимает 18500 км2. На его территории находится город Курчатов, ранее - Москва -400, Берег, Семипалатинск-21, станция Конечная. Половинка, Чаган - военный аэродром, расположен в 70 км от города Семипалатинск (между ним и Берегом). В нескольких километрах от аэродрома существовал одноимённый военный городок. Жили в гостинице гарнизона, километрах в семи от аэродрома и на таком же расстоянии от наземного стенда, огороженного вокруг на расстоянии несколько сот метров колючей проволокой. Жителей городка, главным образом, жён офицеров, конечно, волновали взрывы атомных бомб (расстояние-то меньше ста километров). Они даже пытались устроить митинг, который сразу же прервался, когда разнесся слух, что в продмаг завезли апельсины. Однажды к нам на ЗКП из Берега приехал заместитель А.В.Бурназяна (начальника 3-го Главного управления Минздрава СССР) и решил поговорить с жителями. В Доме офицеров он прочитал лекцию о том, что взрывы неопасны (расстояние большое). Если что и представляет какую-то опасность, то дождь после взрыва. На следующий, по-моему, день, это и произошло. Фон повысился. Мы одному из молодых лаборантов с шикарной рыжей шевелюрой посоветовали постричься. В городке паники не было. Народ дисциплинированный: "Если Родине надо, значит надо!".

Первые пуски

Осенью 1958 года в ангаре, где производилось снаряжение атомных бомб, которые затем сбрасывали с самолётов на ядерном полигоне, был проведен физический пуск атомного реактора. Руководил пусковой бригадой Н.В.Звонов, я - оператор, приборное хозяйство для физического пуска - Г.Г.Малкин (также мой однокурсник). Присутствовали академик А.П.Александров (зам. директора ЛИПАН) и генерал Петров от ЛИИ (летно-испытательного института). В 1959 году был полностью смонтирован наземный стенд, проведен полномасштабный пуск реактора и началась нормальная, напряженная работа. Работали чаще по ночам, чтобы не превышать допустимую температуру воды-теплоносителя. Выполнили наземные эксперименты программы Мадеева-Королева, но, в основном, облучали животных, оборудование, проводили другие, вроде бы второстепенные исследования, набирались опыта. Я обеспечивал работу реактора и готовил операторов. По-моему, их было человек пять - из КБ Туполева и ЛИИ. Один из них - майор А.Гиталов, воевал лётчиком под командованием Н.П.Каманина. Реактор и система его управления оказались на удивление удачными. Пульт управления компактный и удобный, реактор послушный. Электрический нагреватель и система автоматического поддержания температуры теплоносителя позволили мне в последующем измерить абсолютную тепловую мощность реактора и по показаниям тока штатных ионизационных камер оценивать тепловую мощность как работающего, так и остановленного реактора. Последнее было важно для принятия оперативных решений о работе и хранении реактора в условиях заморозков. Не обошлось без казусов. Вдруг в реакторе обнаружилась пена. Причину так и не выяснили - то ли что-то было в монжусах, из которых в реактор закачивался и сливался дистиллят, то ли дистиллят, полученный с Семипалатинского мясокомбината, был с органикой - неясно. В.И.Меркин, к ужасу многих, пробовавший пену из реактора на вкус, также не смог придти к какому-либо выводу, кроме того, что возможно образование гремучки. Простейшие эксперименты гремучего газа не обнаружили, но меры надо было принимать. Ведущий инженер Н.П.Леонов (брат известного артиста) с начальником из КБ Туполева решили, что надреакторное пространство под крышкой реактора объёмом 30 литров, где может скапливаться гремучий газ, следует заполнить кольцами Рашига. Из подмосковного Чкаловска на "Половинку" на транспортном самолёте я летел с Леоновым, убивая время, играли в карты.

 "Николай Павлович, кольца Рашига везёте?", - спросил я. "Конечно", - указал он на мешочек. "Их же не хватит". "Как не хватит?". Оказалось, что, решив нарезать кольца из сантиметровой трубки, начали считать, сколько надо колец, но оба забыли, сколько кубических сантиметров в литре. Спросили в коридоре первого встречного, тот не задумываясь, сказал: "Сто". Но нет худа без добра. После того как использовали для промывки контура реактора пятьсот литров спирта, пена пропала и больше не появлялась. А совать в реактор лишние детали - дело неполезное. В работах на наземном стенде прошёл и 1960 год.

 В 1961 году после ухода Н.Е.Кухаркина на "Ромашку" я стал техническим руководителем наземного стенда, забот прибавилось, и из "Половинки" я практически не уезжал. Лётные испытания В сентябре прилетела "Ласточка" (ТУ-95ЛАЛ). Командир - заслуженный лётчик-испытатель Нюхтиков М.А. Кстати, у него был выбор: ЛАЛ или сброс 50-мегатонной бомбы на Новой Земле; он выбрал более интересное и перспективное. Прибыл и руководитель лётных испытаний Н.В.Лашкевич. Он ещё ведущим инженером возил Н.С.Хрущева на ТУ-114 (гражданский вариант ТУ-95) по демократическим странам Европы. Отвечал за всё, в том числе за контроль продуктов и подарков правительств. Однажды, проходя по салону самолёта мимо застолья, он услышал: " Николай Васильевич, садись с нами". "Не могу, Никита Сергеевич. Работа". "А я разве пить прилетел?". После этого Николай Васильевич на правительственном самолёте не летал. Провели и физический пуск реактора, и проверили его работу на земле. Всё было готово к лётным испытаниям. В приёмочной комиссии были заместитель А.Н.Туполева Г.А.Озеров, представитель Средмаша Ю.И.Данилов, представитель Института атомной энергии им. И.В.Курчатова (бывшего ЛИПАН'а) В.И.Меркин.

 Из-за занятости на наземном стенде я не прошёл парашютной подготовки в Чкаловском. Г.А.Озеров заявил, что испытания проведём и без контролирующего физика, тем более что у туполевцев был подготовленный мной оператор Сергей Смольский. Меркин возражал против испытаний без Мордашева. Я сдал теоретический экзамен по парашюту и готов был к сдаче практического экзамена (два прыжка с фалой и один затяжной) по программе стрелков-радистов. Но в день прыжков куда-то срочно по делам уехал начальник парашютной подготовки, и прыжки отменили. Озеров разрешил мне лететь, но аварийное расписание переделали: при аварии первым должны были выкидывать меня.

 Первый испытательный полёт был назначен на 2 октября 1961 года (на следующий день после очередного взрыва). В полёте участвовали экипаж самолёта во главе с М.А.Нюхтиковым, оператор реактора С.Смольский, я - контролирующий физик и ведущий инженер В.Разумовский. Но в полёте обнаружилась сильная вибрация пульта управления реактором. Пускать реактор по всем существующим нормам было нельзя. Испытания срывались. То, что этот дефект не был замечен лётным персоналом, объяснимо: дрожание стрелок свидетельствует, что стрелки не "залипли", прибор работает. А при пуске реактора важно вовремя заметить микроскопическое движение стрелки показывающего прибора. Я хорошо знал этот реактор, знал и помнил все критические положения стержней регулирования и предложил Разумовскому: "Давай, я пущу". Разумовский доложил командиру корабля, тот - Земле. Разрешение пришло быстро: всю ответственность, я думаю, взял на себя Меркин. Через некоторое время реактор был пущен и выведен на необходимую мощность. Наверное, это был первый случай в реакторостроении, когда реактор пускался почти "вслепую" при низкой чувствительности к "нулевой мощности". Так были спасены испытания (неизвестно, чем бы кончился срыв первого полёта, ведь взрывали на полигоне часто, а во время и сразу после взрыва не летали), честь туполевцев (они быстро исправили дефект, и о случившемся нигде и никогда не было написано) и защищена честь Курчатовского института (нельзя при создании реакторов и их эксплуатации игнорировать специалистов-физиков, иначе возможны аварии, как на Ровенской и Чернобыльской АЭС).

 Может быть, именно из-за этого эпизода почти везде, где написано ТУ-95ЛАЛ, приписано "оператор В.Мордашев". После приземления ко мне подошел Ю.И.Данилов, пожал руку и сказал: "Главному, который стал ещё главнее. Крутите дырки в пиджаках". Дырок не понадобилось. В память от Туполева подарили наручные часы и небольшую картонку с его факсимиле и надписью "За участие в специальной работе".

 Второй и последний испытательный полёт был 4 октября (в день моего 29-летия и перед очередным взрывом на полигоне.). За пультом был Смольский, я и Разумовский рядом. Испытания завершились успешно. Всё это время и в последующие годы продолжал работать и наземный стенд, и я как его технический руководитель. Программа 1962 года 1962 год был посвящён исследованиям по программе Мадеева-Королёва.

 Руководителем программы от ИАЭ был назначен Н.Н.Пономарёв-Степной (впоследствии академик), ближайший и неразлучный помощник В.И.Меркина. От Туполева прилетел новый экипаж во главе с молодым (года на два моложе Пономарёва-Степного) лётчиком-испытателем Е.А.Горюновым (впоследствии герой России). Он с порога заявил, что Андрей Николаевич поручил ему быть главным и ответственным за все исследования. Николай Николаевич - великолепный психолог. После каждого полёта был традиционный в авиации разбор полётов. На нём Н.Н. ввёл обязательное обсуждение всех более или менее значимых, особенно научно-технических, вопросов выполнения программы экспериментов. Оборудовал себе рабочий кабинет с походной кроватью на аэродроме для камеральной работы над предложенным им экспресс-отчётом и обсуждения его с авторами разделов. Однако, о чём можно теперь сожалеть, вопросы анализа, осмысления и обобщения экспериментальных данных не обсуждались, да проблемы этой вообще не касались. Горюнов, далёкий от ядерно-физических вопросов, не очень уютно чувствовал себя на этих разборах полётов. Он был отличным лётчиком. Мне приходилось много летать на пассажирских и транспортных самолётах, но такого мягкого приземления, как у него, встречать приходилось нечасто. Как это достигается, я не раз наблюдал, находясь иногда при посадке рядом с ним, - это ювелирная, физически тяжёлая работа. На мне были функции контролирующего физика (я должен был дважды "вывозить" каждого оператора, прежде чем выпустить в полёт самостоятельно), контроль над работой реакторов ЛАЛ и наземного стенда. Несмотря на секретность, слухи об атомном самолёте распространялись. Основная легенда: у самолёта два обычных двигателя, внутренних, и два атомных (внешних), которые включаются при взлёте. На самом деле, рулёжку проводили с выключенными внешними двигателями, чтобы предохранить их от попадания пыли на узких рулёжных дорожках. Измерения проводились, в основном, лаборантами Мадеева-Королева Иваном Рубцовым и Михаилом Клушиным. У Михаила между концом одного и началом другого измерения проходили доли секунды, и этим он заметно экономил полётное время. Как он успевал снять, сосчитать и записать показания с ПС-64 - уму непостижимо. Впрочем, и в домино ему хватало одного мгновения, чтобы посчитать "рыбу". Однако его стремительность однажды привела к тому, что он, перемещаясь от одного прибора к другому, случайно задел кольцо и открыл парашют.

 Всего в 1962 году было совершено 34 многочасовых полёта, в восьми из которых летал я. График полётов был жёстким, в этом году было около 40 взрывов. В полётах был получен огромный экспериментальный материал. Но на этом история ЛАЛ, а через некоторое время и всей атомной авиации и в СССР, и в США закончилась. Озвученный мотив - слишком опасны аварии с мощным ядерным реактором на борту. По-моему, это лукавство - опасность таких аварий была известна и до проектов атомных самолётов. На самом деле, главная цель атомных самолётов - неограниченные дальность и время полёта - стала достигаться заправкой топливом обычных самолётов в воздухе. В 1964 году в ИАЭ был организован отдел высокотемпературных установок во главе с М.Д.Миллионщиковым, Н.Н.Пономарёв-Степной стал его ближайшим помощником и заместителем. В отдел, в частности, вошли сектор №6, и лаборатория радиационной защиты, в которую перешли В.Г.Мадеев (начальником) и Е.Н.Королёв (в 1985 году. д.ф.-м.н. Мадеев В.Г. и член-корр. АН СССР, д.т.н. Пономарёв-Степной Н.Н. получили Ленинскую премию за исследование защиты спецтехники в этой лаборатории, Е.Н.Королёв - Государственную). Мне же, тогда не кандидату наук, через Мадеева предложили возглавить лабораторию, в которую входили бы два исследовательских реактора: один - наземный стенд в Казахстане, другой - в Москве. Я, "наевшийся" руководящей работой, многими годами разлуки с семьей и увлёкшийся к тому времени атомным дирижаблем и математикой описания экспериментальных данных, отказался. Потом аукалось. Что дальше? Осталась память о ЛАЛ'е. И остались не только воспоминания, но и чувство какой-то неудовлетворённости незавершённостью, недоделанностью. Полученный на ЛАЛ'е экспериментальный материал, до сих пор не обработан и не обобщён. Подозреваю, что до конца не обработан и экспериментальный материал, полученный на NB-36H (по крайней мере, публикации на эту тему не встречались). А результаты этих измерений совсем небесполезны, хотя бы потому, что на атомной авиации крест ставить рано (см., например, Мордашев В.М., "Атомный дирижабль - ключ к сохранению и процветанию России", ИАЭ-6693/3, НИЦ КИ, М., 2012).

 Если атомным самолётам альтернатива была найдена, то для безаэродромной доставки тысячетонных грузов в труднодоступные районы Севера, Сибири и Дальнего Востока атомным дирижаблям альтернативы пока нет. Возможно причины необработанности данных не только в том, что сегодня они не востребованы, но и в сложности обработки. Конечно, данные этих экспериментов сложны для обработки и осмысления, поскольку многомерны (зависят, по крайней мере, от четырёх факторов: угла выхода излучения из реактора, угла прихода рассеянного излучения в детектор, расположения детектора, высоты полёта). В то время как наше пространственное видение и воображение ограничено зависимостями от двух переменных факторов (мы живем в трёхмерном мире!). Для осмысливания и обобщения этих данных есть два пути. Первый - уточнение теоретических методик расчётов и их параметров и коэффициентов для наилучшего совпадения их результатов с экспериментальными данными. Процесс этот итерационный. Наилучший метод расчётов для моделирования многократного рассеяние излучения - метод Монте-Карло. Уточняемые параметры - сечения и индикатрисы рассеяния. К сожалению, в те времена в СССР не было соответствующих вычислительных мощностей. Возможно, что эта задача под силу современным суперкомпьютерам. Второй - создание на базе экспериментальных данных эмпирических моделей, описывающих эти данные. Основное препятствие - их многомерность. Иногда многомерные функции могут быть описаны функциями с разделяющимися переменными (т.е. суммой или произведением функций, каждая из которых зависит не более чем от двух переменных). В таких случаях функции от меньшего числа переменных визуализируются, и могут быть "подсмотрены" и построены эмпирические модели, как для них, так и для всей многомерной таблицы данных. Но первичные данные должны представлять строго упорядоченную таблицу (например, полный факторный эксперимент, ПФЭ). Методы, допускающие подобный анализ для зависимостей от трёх-четырёх переменных существовали уже в те времена (R.A.Fisher, "The Design of Experiments", Edinburgh, 1935; Шеффе Г., "Дисперсионный анализ", пер. с англ., М., 1963.), но были мало знакомы нашим специалистам. Сегодня существует метод нахождения заранее неизвестных шкал исходных данных, для которых допустимо разделение переменных (нелинейный многофакторный анализ - НЛМФА). Причём он применим для зависимостей от любого числа переменных. НЛМФА позволяет строить с помощью визуализации сложные многомерные эмпирические закономерности. Требования к массивам исходных данных такие же, как и выше. Первый отчёт автора на эту тему был в 1963 году. Затем теорема, лёгшая в основу НЛМФА: В.М.Мордашев, "О линейной комбинации функций многих переменных, наилучшим образом приближающейся суммой функций меньшего числа переменных", Доклады Академии наук СССР, 1971, том 198, № 2, с. 290 (представлена академиком М.Д.Миллионщиковым, не без содействия В.А.Ходакова). Последняя журнальная публикация: "Планирование и анализ данных для синтеза многомерных закономерностей (нелинейный многофакторный анализ)", Вопросы атомной науки и техники, серия: Физика ядерных реакторов, вып. 2, 2008, с. 3-20. Накопленный опыт свидетельствует, что удовлетворительные по точности результаты (аналитические формулы или номограммы) получаются в 99% случаев.

 Насколько упорядочены экспериментальные данные ТУ-95ЛАЛ или NB-36H, неизвестно (данные - закрытые). Но в том, что они могут быть описаны функциями с "разделяющимися" переменными, автор уверен. В этом его убеждает собственный опыт, полученный при обработке данных математического эксперимента (расчётов по Монте-Карло), проведенного в США по рассеянию нейтронов в воздухе. Оказалось, что эти данные с удовлетворительной для целей защиты точностью описываются функциями с "разделяющимися" переменными (на Рис.6 приведена одна из таких закономерностей). Рис.6. Из Но даже если данные ТУ-95ЛАЛ или NB-36H и не являются строго упорядоченными как ПФЭ, дело не безнадёжно.

 С помощью интерполяции и экстраполяции (или нейронных сетей) можно построить "правдоподобную" таблицу типа ПФЭ, с её помощью выявить вид удовлетворительной модели, а затем её коэффициенты или параметры уточнить на исходном массиве данных. Подобная обработка данных экспериментов на ТУ-95ЛАЛ и NB-36H была бы достойным финалом истории атомного самолётостроения. Да и стоимость такой обработки была бы пренебрежимо мала по сравнению со средствами, уже затраченными на ТУ-95ЛАЛ и NB-36H. Вместо эпилога Работы на летающей атомной лаборатории не принесли автору ни лавров, ни материальных благ, если не наоборот. Исследования, по большому счёту, не завершены. Не нашли пока практической востребованности и другие занятия автора, например, атомный дирижабль или НЛМФА (хотя, как я к своему удивлению недавно обнаружил, последний преподается с 2004 года в Харьковской национальной академии городского хозяйства под названием "перетворения Колмогорова-Мордашова"). И всё-таки, есть утешение. В детстве я мечтал стать лётчиком. До школы (читать я начал лет с четырёх) теоретически изучил управление самолётом (в довоенные годы книги на эту тему были доступны). Но лётчиком стать не мог - подвело зрение. Зато на ЛАЛ'е детскую мечту осуществил - побывал лётчиком-испытателем. Кроме того, довелось работать и общаться с такими талантливыми творческими (но совершенно разными) людьми как В.А.Ходаков (выдающийся математик и педагог), М.Д.Миллионщиков (удивительная быстрота ума и точность формулировок), В.И.Меркин (необычайная инженерная интуиция, парадоксальное мышление, фанат новизны).