Atomové auto
Tajný sovětský projekt
Letos je tomu 59 let, co brány montážní dílny opustil vůz Volga-Atom, první civilní automobil, poháněný nikoli spalováním fosilních paliv, ale atomovou energií.
V roce 1949 se Sovětský svaz stal druhou zemí na světě, která úspěšně postavila a otestovala jadernou zbraň.
Ale jaderná energie nemohou být jen zbraně. Začalo se hledat i další využití.
Závod o mírumilovný atom
V říjnu 1954 byla postavena Obninská jaderná elektrárna, a v lednu 1955 vyplula na moře americká atomová ponorka Nautilus, první, i když ne civilním, plavidlem, poháněným energií atomového věku.
V prosinci 1959 byl spuštěn na vodu ledoborec Lenin s jaderným pohonem.
O několik let později vplulo do oceánu několik dalších civilních lodí s jaderným pohonem – americká loď Savannah (1964) a německá Otto Hahn (1968). Japonská loď Mutsu měla velké zpoždění kvůli technickým problémům, a byla uvedena do provozu až v roce 1990.
Atom na silnici?
Padesátá léta byla plná nápadů a hledání využití jaderné energie.
Vědci, inženýři a vynálezci hledali příležitost, jak jadernou energii zapřáhnout. Byly požadovány nekonvenční nápady.
A jeden z nich se brzy našel. V roce 1957 automobilka Ford představila veřejnosti jeden z nejambicióznějších konceptů ve své historii – Ford Nucleon. Designéři ztvárnili svou vizi auta budoucnosti, a to ani ne na maketě v plné velikosti, ale na modelu v měřítku 3:8. Nucleon vypadal extrémně futuristicky, ale nejneobvyklejší nebyl jeho vzhled, ale navrhovaný zdroj energie – velmi kompaktní jaderný reaktor. Věc nešla dál než k maketě, a jejímu koncepčnímu popisu, ale obecně se uznává, že Ford Nucleon se stal jakýmsi symbolem atomového věku.
Slepá větev vývoje
Tváří v tvář problémům s měřítkem vznikl jaderný stroj pro stavbu silnic, přesněji řečeno jaderný silniční válec. Když projekt představili sovětskému vůdci Nikitu S. Chruščovovi (1894-1971), byl nadšen. Napadlo ho, že s pomocí takového válce je možné s využitím přebytečného tepla generovaného reaktorem, postavit silnici rovnou jako šíp a hladkou jako zrcadlo, a to i v nejhustších lesích, za minimální náklady.
Jedna taková silnice byla postavena do konce roku 1959. Očitý svědek stroj popsal takto: „Ani v těch největších lomech jsem takové obry neviděl; Stroj o výšce sedmipatrové budovy a šířce 20 m položil přímou a rovnou cestu v lese, a jednoduše spéká horní vrstvu půdy při teplotě přes 500 stupňů.“ Při testování stroje, provedeném na Sibiři, zanechaly po sobě 25kilometrový úsek nejvelkolepější silnice přímo přes tajgu, přibližně v polovině cesty mezi Tomskem a Novosibirskem. Cesta by byla dlážděná až do konce, ale nastal problém: unavená obsluha stroje usnula za pákami a jedinečný stavební stroj se zabořil do bažiny.
Mezitím byl automobil Ford Nucleon prezentován na různých výstavách a v roce 1958 na jednom z amerických autosalonů jej viděl druhý tajemník sovětského velvyslanectví, Vladimir Sinjavin. Byl velkým nadšencem technologického pokroku a myšlenku atomového vozu nadšeně popsal ve své zprávě. Protože se v ní zmiňoval atomový projekt, byla zpráva doma pečlivě prostudována. Armáda se o to nezajímala, protože to, co bylo popsáno, považovala za prázdnou fantazii, ale pro každý případ byla zpráva zaslána Ministerstvu středního inženýrství SSSR, které pak dohlíželo na všechny jaderné projekty. Viděl ji jeden z náměstků ministra, Jefim Pavlovič Slavskij. Tak začal neznámý příběh úžasného vozu, který by mohl způsobit revoluci v celém globálním automobilovém průmyslu.
Dosáhnout nemožného
Slavskému se tato myšlenka zdála zajímavá, a důvěrně požádal několik atomových fyziků, aby prozkoumali možnosti realizace takového projektu. Odpověď byla zcela jednoznačná: „Prázdné fantazie!“. Na další schůzce v Kremlu se o tom Slavskij žertem letmo zmínil – podívejte se, jaký nesmysl Američané dělají. Očekával, že se Chruščov zasměje s ním, ale reakce byla zcela jiná. Nikita Sergejevič Chruščov ministra vyslechl a najednou vážně řekl: „A proč takové vozidlo nevyrobíme? Vždyť s tím ledoborcem se to povedlo!“ A tak se na to podívali další vědci. Pokusy změnit názor generálního tajemníka byly neúspěšné, Chruščov všechny námitky odmítl mávnutím ruky: „Když to neumějí tito fyzikové, najděte si jiné.“ A tak se muselo hledat a hledat.
A takoví fyzikové se našli. Byla vytvořena Automobilová konstrukční kancelář (AKB), kterou vedl Alexandr Eduardovič Kamněv, aby navrhla automobil poháněný jadernou energií. AKB se zabývalo vývojem jaderného pohonu.
Fyzikové se rychle přesvědčili, že jaderný pohon na ledoborci Lenin, nebo na jaderných ponorkách se nedá zmenšit. Postavit stávající reaktor na auto bylo nemyslitelné – auto by bylo obrovské. Fyzikové na tomto problému pracovali až do roku 1960, ale bez většího úspěchu, až na další schůzi někdo vykřikl: „Nefunguje to, ani kdybychom dali do válců motoru uran!“ – A to přivedlo Kamněva na myšlenku, která se ukázala být velmi plodnou.
Myšlenka byla následující: Konvenční reaktor vyžaduje poměrně značné množství radioaktivního uranu. S klesající hmotností paliva klesá násobitel neutronů a reaktor přestává být kritický – „vyhasíná“. Přitom kritičnost reaktoru závisí nejen na hmotnosti radioaktivního materiálu, který je do něj vložen, ale také na jeho konstrukci a konfiguraci. Kamněv navrhl použít klasické „dělové schéma“, dobře známé jaderným fyzikům z konstrukce prvních atomových bomb, vyrobených z uranu (pokročilejší plutoniové se vyráběly podle jiného schématu – implozivního). Podstata jeho fungování spočívá v tom, že když se dva kusy obohaceného uranu spojí, spustí se řetězová reakce, zvýší se faktor násobení neutronů a reakce se stane samospádnou. V bombě to jde ještě dál – spustí se rostoucí řetězová reakce a dojde k výbuchu. Práce běžného spalovacího motoru je však sérií malých výbuchů! Reakci je třeba pouze včas zastavit, aby se cyklus motoru uzavřel.
Atomové srdce
Koncem roku 1961 byla konstrukce z velké části zpracována. Motor A21 byl zcela tradiční čtyřválcový agregát, u něhož byly na koncích pístů a válců umístěny podložky z uranu obohaceného izotopem 235. Motor A21 byl vyroben v roce 1952. Na konci válce se nacházel také puk z grafitu, moderátor neutronů. Pracovním tělesem bylo helium, které se do válců čerpalo. Při stlačování se hmoty uranu přiblížily k sobě a začal se zvyšovat násobitel neutronů. V důsledku vzniku tepla se helium zahřálo a začalo se rozpínat, čímž tlačilo píst nahoru – to byl pracovní zdvih. Motor bylo možné ovládat a zastavovat pomocí tlumicích tyčí, které byly umístěny v místě ventilů a vysouvaly se nezávisle na otáčejícím se vačkovém hřídeli s proměnnými fázemi vaček. Při spotřebovávání jaderného paliva se fáze posouvaly, aby se vyrovnalo „vyhoření“ paliva. Vstřikování roztoku kyseliny borité do válců sloužilo k nouzovému „hašení“ reaktoru při podkritických haváriích. Celá jednotka byla umístěna ve zcela hermeticky uzavřeném biokontejneru, přičemž venku bylo pouze potrubí druhého chladicího okruhu a magnetická spojka, která otáčela převodovkou.
Po půl roce seřizování a experimentů pracoval motor instalovaný na zkušební stolici tři měsíce zcela normálně, a měl najeto přibližně 70 000 kilometrů. Bylo načase jej vyzkoušet. Na konstrukci podvozku byli najati inženýři speciálně vytvořené pracovní skupiny Gorkého automobilového závodu (GAZ). Úkol, který jim byl zadán, je velmi překvapil. Podvozek musel být výrazně zesílen: A23 nevážil 200 kg, jako standardní motor GAZ-21, ale téměř 500 kg. Zároveň měl motor na tehdejší dobu naprosto fantastické vlastnosti: 320 koní a točivý moment přes 800 Nm při nízkých otáčkách (60 ot/min). Požadavky také stanovily úplné vyloučení přístupu pod kapotu, absenci palivového systému, a připojených agregátů a zejména – přítomnost produktivního chladicího systému.
„Volga-Atom“
V dubnu 1965 se vůz vydal na testovací stanoviště u Severska. Podle vzpomínek Valentina Semenova, který se podílel na vývoji motoru a podařilo se mu svézt se za volantem automobilu – nebo atomobilu? – byly pocity zcela neobvyklé: vůz byl velmi těžký, ale výkon motoru kompenzoval zvýšenou hmotnost. Akcelerace byla svižná, ale s brzděním to bylo horší. A také motor byl velmi teplý, a ve voze bylo navzdory sibiřskému chladnému jaru velké horko.
Testy ukázaly, že konstrukce je zcela funkční, s reálnou životností více než 60 000 kilometrů. Poté však bylo nutné vyměnit celou pohonnou jednotku, což je u civilních vozidel velmi problematické a neekonomické. Fyzici proto začali pracovat na druhé verzi motoru – s palivem v plynné fázi v podobě hexafluoridu uranu namísto pevného uranu. Hexafluorid současně sloužil jako pracovní médium místo helia, které v první verzi také způsobovalo mnoho potíží, unikalo sebemenšími mezerami v těsnění a dokonce i stěnami (pro udržení jeho hladiny byl motor vybaven válcem s heliem a automatickým systémem vyrovnávání průtoku). Grafitový moderátor však musel být vyroben porézní, aby se plyn mohl účinněji promíchávat a mohla v něm probíhat štěpná reakce. Nový motor měl menší výkon (200 koňských sil, 150 kW) a jeho kilometrový proběh na jednu náplň paliva se snížil na přibližně 40 000 km (podle výsledků testů). Pro „tankování“ však již nebylo nutné měnit celý motor, stačilo do válců napumpovat novou zásobu hexafluoridu uranu.
Původně se plánovalo vyrobit několik prototypů vozů, které se měly předvádět na výstavách a vozit v nich vzácné hosty. Během vývoje motoru a samotného vozu se však situace změnila. Chruščov opustil post generálního tajemníka a Leonid I. Brežněv (1906-1982), který ho nahradil, takové ambice neměl. Projekt byl tedy bez velkého hluku uzavřen. A dva prototypy automobilů (bez motorů, které byly vyjmuty k dekontaminaci a pohřbeny), dlouho stály na zkušebním polygonu a pak byly zlikvidovány.
Nadšení doby, kdy se lidé nebáli chytit atom za pačesy, odešlo s nimi.
