科学と生活

２０１０年７月号「原子力飛行機」

写真ツポレフ−９５ M をベースにして製作された原子力飛行機。模擬原子炉が装備されている。

前世紀の５０年代半ばから６０年代の初めまで、ソ連邦において、原子力飛行機の開発が行われた。
地上での実験は、飛行機ツポレフ−９５ M の機体で行われ、１９６２年から１９６３年には、一連の飛行実験も行われたが、直にこの計画は縮小された（「科学と生活」２００８年６月号参照）。こ
れら実験の結果は、現在では全く忘れ去られている。誰が飛行機を設計し、誰が飛行機を組み立て、誰がこの特異な計画を総括していたのか。彼らは未だ生存しているのであろうか。残念ながら、情報は全く少ない。計画の参加者、航空設備科学研究所の管掌者、飛行研究所の飛行実験元主任技師、原子力飛行機の胴体設備の実験班主任、であったアレキサンドル・ワシリエビッチ・クルガノフが記憶を遡って語る。

１９５０年代に、ソ連邦は原子力エネルギーの開発に大きな成功を収めた。既に、国内初の原子力発電所が稼働していた。原子力砕氷船と原子力潜水艦の計画も進んでいた。ソ連邦の原子力計画の指導者であるイーゴリ・ワシリエビッチ・クルチャトフは、原子力飛行機開発の時期がやってきたと決断した。原子力エンジンの優位性は明らかであった。最小の燃焼の消費で、実質的に無限長の飛行距離と飛行時間が得られるからである。数十時間の飛行に要するウランの量は高々数グラムである。このような飛行機は、空軍にとって羨望の的であった。しかし、計画の最初から次のことがわかった。
原子炉から出てくる放射線に対する飛行機の完全防護がうまくいかないのである。当時、影の内閣と呼ばれるパイロット室を創り出す決定がなされた。ガンマ線や中性子線に晒されるパイロット室外の全ての機体の設備が入念に調査された。原子炉の作動中に、放射線の防護をされていない設備がどのように働くのかを、まず第一に解析しなければならなかったからである。
機体内設備への放射線の影響は、飛行研究所と原子エネルギー研究所の所員が研究した。技術者、設計者、航空設備の専門家、原子物理学者達の共同作業が形成された。原子エネルギー研究のために、１台の原子炉（軽水型原子炉−２号）が提供された。この原子炉では、水が装置を冷却すると共に、連鎖反応を持続できるエネルギーまで中性子を減速する。
グループの指導者はスチコフ。このグループで、飛行研究所のクルガノフ、ガブリロフ、コストリ
ギナ、ブシュエフ、ソローキン、コナリョフ、セレズニョフ、ロマネンコ、マカロフ、フェドレンコ、スミルノフ、ブルスニキン、ソルダトフ、フベヅチェニア、ミハイロフ、グルズドフ、リシチン、その他の人が働いた。原子力エネルギー研究所のステパノフ、ウヒン、シャプキンが実験を指導した。
実験の最初から、専門家達は多くの困難に突き当たった。第一に、実験設備類は放射線のエネルギーを吸収する結果、強烈な加熱を受けるのである。第二に、目での管理、つまり研究対象物との直接の接触は完全に禁止されていた。第三に、実験精度を確かなものとするためには、できるだけ飛行中の条件下で実験をすることが重要であった。つまり、高空では、密閉の悪い装置は希薄な空気の元で動作することになるからである。希薄な空気を造るために、小型の気圧室が造られた。特製コンプレッサーで、この気圧室から空気を排気するのである。研究装置をこの気圧室内に入れ、原子炉に近接してそれらを配置した。
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中性子流

炉心からの距離炉心

ツポレフ−９５ M 内に設置された軽水原子炉から放射された中性子流の分布。原子炉防護の蓋を１枚開けて実験飛行を行った。

トロッコ 被試験装置の載った棚 蓋１番
パイプ直径６５ｍｍ パイプ直径１２０ｍｍ

蓋２番 パイプ１番
鉄製遮蔽体
炉心

端子板 装置のマンホール
水 ポンプ装置と換気装置

軽水原子炉の断面図。飛行装置の放射線耐久性の初めての試験がこの原子炉で行われた。被試験機器の載った棚が原子炉の炉心近傍に直に置かれる様子が見て取れる。
後に、実験に、物理エネルギー研究所の第一号原子力発電装置、物理化学研究所支部の放射線照射装置が参加した。以上の仕事の結果として、我が国で初めて、飛行機内の設備、高感度製品、素子、材料などの実際における放射線耐久性が定められた。
原子力飛行機製作計画に従った仕事の次の段階は、飛行可能な原子力実験室の地上実験台の開発と製作であった。この実験台は、ツポレフ−９５ M の実際の構造下で、放射線測定研究をするため、また実際の条件下で、開発した製品の評価のためには是非とも必要なものであった。地上実験台では、機内用無線装置、電気機器類、などが研究され、中性子の作用によって生起される放射能活性化の程度、時間経過における活性化の低下などが評価された。これらのデータは、飛行機の開発、及び飛行-2-後の飛行機の診断などの観点から、非常に重要なものであった。
グループの全員を大騒ぎさせた原子炉に関係した出来事が思い出される。ある時、管理観察中に、操作員が水槽の水面上に、洗剤でできる泡に似た多量の白い泡があるのに気が付いた。原子炉要員達は心配し始めた。もし、この泡が有機質の泡ならば、たいしたことではない。どこかのパッキングが気化したからである。しかし、もし、非有機質の泡ならば、極めて厄介である。アルミニュームの腐食の可能性がある。熱発生器の本体がアルミニュームでできているからである。この中に核燃料のウランが納まっているからである。熱発生器の本体の破壊は大惨事を引き起こすことは、全員が理解していることである。
状況を究明するためには、まず第一に、泡の化学的成分を定める必要があった。サンプルを採取し、近くにあるセミパラチンスク市の研究所へ出かけた。しかしそこの化学者は、これが有機質なのか、有機質でないのか、決めかねた。
原子力エネルギー研究所から専門家の一人が、飛行機で直ぐに駆けつけてきた。彼は、まず最初に、原子炉の水槽をアルコールで洗浄するように助言した。しかし、装置は泡を出し続けた。この処置は間違っていた。次の方法として、原子炉の構造全部を内部から注意深く調べることが決定された。放射線を浴びすぎないようにするために、水槽内での仕事は、５分を超えてはいけなかった。ツポレフ
設計局の若い機械技師達が目視調査に従事した。そして、１人が、「見つけた！」という叫び声をあげた。彼の手には多孔質製のゴムが握られていた。そしてゴムは水槽から拾い出された原子炉内に、このゴムが何故紛れ込んだのかは、おおよそ見当はつく。
１９６２年５月に、飛行実験の段階が開始された。これに私のグループが参加した。飛行条件下における放射線測定から、原子炉の作動時には、無線通信距離が中性子流の影響のために、短縮されることがわかった。防護室の外に置いてある特殊容器中の酸素（高度飛行中にパイロットが呼吸に使用する）は放射線被曝を受けることもわかった。容器中にオゾンＯ ３が観測されたのである。電気機器装置類は十分に安定して動作した。

原子力飛行機開発への参加記念として、この時計とメモを主任設計士ツポレの手からクルガノフがもらった。

原子力飛行機の製作は、大規模でかつ興味ある仕事であったが、残念ながら、完了しなかった。計画は停止され、その計画に参加したという記憶だけが残った。その後、私は様々な宇宙飛行実験、最初の超音速旅客機ツポレフ−１４４の飛行実験、多目的使用宇宙船「ブラン」の発射、などに従事した。私は幾つもの勲章をもらった。それらの中で一番高価なものは時計である。この時計はアカデミー会員で、主任設計士であるアンドレイ・ニコラエビッチ・ツポレフが、原子力飛行機開発への参加の記念として、私に授与したものである。時計は現在までしっかりと動き続けており、家族の宝物ともなっている。
アレクサンドル・クルガノフ-3-科学と生活

２００８年６月号「核兵器競争−鳥」
前世紀の５０年代半ばに、アメリカは原子炉を持った飛行機の製作に取りかかった。ソ連邦が競争国に遅れをとることが許されないのは、軍事力競争の論理からすれば当然であった。実質的に無限の飛行時間と飛行距離を持った飛行機を、戦力として獲得できる事が、空軍に明らかとなったのである。
予想では、他の惑星への飛行のための宇宙技術で、航空原子力装置を利用することが提案された。しかし、技術のその後の発展は、実験設備の完成を待たずに、この原子力装置の放棄への道へと進んだ。
この過程で得られた結果は興味あるものであり、また有効なものであることがわかった。例えば、「原子力飛行機」で最初に実験された防護材料である。これらの材料は現在まで、原子力発電所や輸送設備において、防護設備に利用されている。原子力エンジンを備えたユニークな「飛行研究所」で行われた実験の参加者の一人であるレフ・ニコラエビッチ・スミレンニイが、この仕事に関係した出来事や、人々について思い出を語ってくれる。
飛行場での生活は夜明けと共に始まった。ホテルの窓の外では、果てのない長い滑走路上を、ターボプロップ機のツポレフ−９５やジエット機のツポレフ−１６が動き回っていた。交互に、これらの飛行機は飛び立ち、正に巨大な猛禽の如くであり、広大無辺の天空の海の中に消えていった。このような光景を私たちは毎日毎日見慣れていた。我々の所に、定期的に自動車がやってきた。食堂に朝食を運んでくるのである。その後、有刺鉄線で囲まれた施設へ進んでいった。有刺鉄線の囲いは極めて特徴的なものであった。囲いは巨大な敷地を占めていた。その中央には、ツポレフ−９５の胴体とパイロット室の模型がそびえ立っていた。特殊なクレーン板の上にある胴体の模型の中には、小型の研究用軽水型原子炉が納められていた。原子炉の名目上の熱出力は１００ｋＷであった。模型のパイロット室内には、そこに飛込んでくる放射線の特性を調べるための検出器が置かれていた。胴体内に原子炉を持った飛行機型研究室の計画に関する仕事の開始を決めるソ連邦閣僚会議の決議が出された１９５６年３月２８日から、全てが始まった。研究目的は、飛行機の周りの大気中への放射線分布の研究、構造物における放射線の散乱、放射線からの乗組員の防護の可能性であった。それら以外に、飛行関係機器と航空材料に対する放射線の影響の研究も提案されていた。
核技術専門家と、航空設計専門家達が、設備を開発した。結果として、極めて簡素な構造の装置が生まれた。反応に伴う放射線の遮蔽のためには、当時としては新しい防護材料が使用された。それは我が国の化学工場が、原子核の専門家達と一緒になって作り出したものである。これらの材料のうちのあるものは、後になって、潜水艦と軍艦の核設備の防護構造や、中性子線検出器の素子に適用された。回りの媒質や防護材料との放射線の相互作用の法則性を見いだすことが、実験の基本的な目的であった。
１９５８年に、クルチャトフ市から２０ km ほどはなれたカザフスタンの草原に、原子炉を納めた
地上試験台を組み上げた。クルチャトフ市には核実験場を管理する守備隊が駐留していた。実験台の実験者、設計者、技術者達が住んだ村は、セミパラシンスクとクルチャトフの中間当たりに位置していた。それ故に、日常この村は「まん中」村と呼ばれた。ここには、生活用建物、飛行場、兵舎、様々な補助設備が備わっていた。ここでの生活は片時も休むことはなかった。飛行場では飛行機が轟音を立て、道路では、夜でも、タンクローリー、ダンプカー、バスがひっきりなしに走っていた。村の通りを兵士や将校が忙しなく歩いていた。時折民間人に出会うこともあった。「まん中」村には何軒かの食堂、倶楽部、映画館、小さいスポーツセンターがあった。４０年後に、これらの傍を通ったとき、建物の煉瓦の残骸だらけの捨てられた町を見ることとなった。建物のガラスのない窓から空が見えていた。
１９５９年の夏に、地上実験台で原子炉の初めての始動が開始された。直ぐに、予定の出力まで出すことに成功した。実験は年の暖かい時期に行われた。原子炉がオーバーヒートしないようにするため、夏の暑い日には、夜に仕事を行った。原子炉の作動中は、操作員と実験者は地下壕に隠れた。地
下壕は実験台のほぼ真下にあった。実験台と地下壕の間には、約６ m の土嚢があった。この土嚢は、地下壕にいる人を放射線から極めて良く遮蔽してくれた。
地下壕は２つの部屋からできていた。一番目の部屋には、原子炉制御盤と測定装置盤が置かれていた。２番目の部屋では、送電電力を飛行機の胴体用の電力に変換する発電器が、止まることなく唸っていた。床には、勤務明けの人が、ジャンパーや外套を着こんで休んだ。大変な事態になることもあるので、ここでの勤務は人々をいたく疲れさせた。
ある時、原子炉装置を利用している医療部門の中佐が、現場監督者に通告することもなく、自分の装置を調べるために、地下壕から飛び出した。戻ってきたとき、中佐は制御盤の所で、原子炉の始動の準備をしていることに気が付いた。原子炉は既に出力を出していたことに、中佐は気が付いた。冗談ではない、原子炉は稼働していた。中佐は放射線障害の兆候を良く理解していた。それらの兆候は既に、完全に中佐に現れていた。頭が痛み出していた。吐き気が始まった。同僚の提案で、中佐は放-4-

射能分析のために制服の金属ボタンを引きちぎった。しかし、ボタンも、個人用線量計も、何の放射線照射の兆候が見られなかった。実験台主幹は中佐のために、コップにウオッカを注ぎ、飲み干させ、パニックにならないように命令をした。
ある時には、原子炉を冷却する水に、余計な混入物が見つかった。アルコールで本体内部を洗浄することが決定された。そして使用すべきアルコールが、バケツ一杯分もないことにがわかった。管理は厳重であったはずであるが、何処に消えてしまったのか、謎である。多分、アレキサンドル・ガリッチが飲んでしまったのが事実であろう。
釜焚き人が言う「ストリッチナヤはストロンチウムに極めてきく」
新世代の大半の人は、「釜焚き人」とは何か？、「ストリッチナヤ」とは何か、知らないであろう。
釜焚き人は家にとって重要な人であった。釜焚き人は、ボイラーの所で働き、一晩中家を暖めてくれた。釜焚き人の汚くて単調な仕事には特別な知識を必要としなかった。多分その為であろう、釜焚き人はアルコールの分野に関して大事な専門家となった。知らない人のために言うが、ストリッチナヤ
はウオッカの部門で最も一般的な飲み物の１つである。
前世紀の５０年代から６０年代に存在した計算方法は、原子炉で造られる放射能の発生、中性子やガンマ線の周りの媒質における遮蔽や散乱、の詳細について十分な精度の結果を与えてはくれなかった。計算技術は問題を理論的に解決する手段とはなっていなかった。それ故、実験研究が必要な知識を得るための唯一の手段であった。
実験台の上で、原子炉の制御装置が認定され、飛行機の構造の様々な点での放射レベルが測定され、予定していた防御の効率が定められた。原子炉の操作員の訓練には特別の知識が付け加えられた。ア
カデミー会員アレキサンドロフと研究主幹パノマリョウフ−ステペニを代表とする委員会は、操作員達に、全ての予想通りのそして予想外の装置の動作体制−温度を上げる、電源を切る、水を抜く−を課題として与えた。このようにして、実際の惨事を理論的に避けるために、操作員達に真剣に汗をかくことを強要した。
原子炉からは、中性子とガンマ線があらゆる方向に放射された。これら放射線は空気の分子で何回も反射され、原子炉とパイロット室を隔てている防壁を回り込み、飛行機の居住部署として見立てている模型の箇所に入り込んできた。とは言いながら、放射線量は数百から数千倍弱くなっていた。
放射線の回り込み効果の研究のために、研究者達は次のようなことを行った。原子炉の防壁を１２の部分に分割した。各部署にあったガンマ線遮蔽用の鉛の防壁を取り払い、再び組み立てた。これ以外に、中性子の減速と吸収を目的として、ホウ酸処理をしたポリエチレンでできたブロックを、手で取り外したり、取り付けたりした。原子炉のこのような防御構造は、各種の防御構造の効果、散乱放射線の程度、正しい断面を持つ防御構造の製作の可能性、等を確信させた。
空を飛ぶ原子力研究所の地上試験台は、核設備の防御を作り出すというユニークな研究の可能性を与えた。しかし、このような実験の実施を、回り込み効果が全くダメにしていた。原子炉から直接にやって来る放射線と、空気や地面で散乱されてくる放射線を分離するため、実験者は、散乱放射線を遮蔽する水の入ったプールの防御構造を製作した。 結果として、影の防御と呼んだ様々な構造における放射線場の変化の法則性を得ることができた。これらの材料を基礎に、１９６４年から１９７０年に、その構造の防御を超えてくる原子炉の放射線生成を計算する複雑なプログラムが開発された。
地上実験台で得られた膨大な資料は、空気中での実験を不可能とはしていなかった。空気中では、地表で散乱された放射線は記録計に何の作用も及ぼさない。各種の飛行因子の作用下で、空気中における原子炉の作動の信頼性、胴体内部に納めた装置群の動作への原子炉の影響、実験条件下における原子炉の操作性、等が研究された。
戦略爆撃機ツポレフ−９５Ｍ Ｎｏ７８００４０８を、空飛ぶ原子力研究所として換装替えをした。
１９６１年の５月から８月にかけて、３４回の飛行が行われた。テストパイロットであるヌフチコフ、ゴリュノフ、ジラ、その他の人が飛行機を操縦した。装置の技術主幹はラシュケビッチであった。飛行実験には、実験の指導者であり、その後アカデミー会員となったポノマリョフ−ステップノイが参加した。胴体内及び胴体外の放射線の状況の調査は、物理学者のマデーフとコロリョフが行った。
空中実験を中断した。１回目の飛行で予想外の出来事が起きたのである。離陸後、機長は原子炉を起動する許可を与えた。この命令を受けて、操作員は通常、中性子モニター指示計の方を向いた。指示計の針は少し震えた。これは連鎖反応が開始したことを示していた。針は厳格なグラフを描かなければならなかった。が飛行機の胴体の振動のために、針は震えっぱなしなのであった。操作員は焦った。機長の許可をもらい、操作員の席を、制御物理学者のモルダショフが替わった。地上での実験条件下での何回もの訓練と仕事で獲得した熟練は役に立つ物である。
全ては首尾良く終了した。実験の参加者に政府勲章が授与されるという噂が立った。しかし、勲章-5-のリストは作成されなかったのであろうか、それとも紛失してしまったのであろうか。それ故、飛行実験指導者代理から参加者達に、医療用アルコール瓶が、個々人当ての褒美となった。
事故が起きた場合における放射能汚染の危険を考慮し、飛行機の胴体に原子炉を積んでの飛行は、核実験場の上空で行われた。実験場に隣り合わせて暮らしている人々は、飛行実験は実験場に関係したことであろうと、感じていた。実験場からは時折、飛行実験を知らせる轟音が聞こえた。実験場が稼働しているというということでもあった。
有刺鉄線の向こうへ出かけたことで良く覚えている件がある。ある時、バスの代わりに、私たちのために、スイカを半分積載したトラックがやってきた。誰かが放射線計を稼働してみた。スイカから強烈なβ線が放射されていることに気が付いた。スイカを半分に割り、再度測定した。スイカの皮部分だけが汚染されていることがわかった。これは我々の仕事による物ではなかった。我々は綺麗に仕事そしていた！ 明らかに、スイカの皮の汚染の犯人は、実験場での最近の実験であった。
暑さと、みずみずしく甘いスイカは我々に選択の余地を残さなかった。ナイフがなかったので、スイカを直接に膝や、トラックの車体で割った。放射線のことは忘れて、貪るように、かぶりつき、スイカを飲み込んだ。甘くないスイカは、道路に投げ捨てた。このようなスイカの馬鹿食いには、私はそれ以後参加はしていない。大き目のスイカを見つけたとしても、誰が皮が放射能汚染しているスイカを食べるであろうか。
地上実験台での研究、原子炉を持った飛行機での飛行実験は、大量のデータを与えてくれた。原子炉の操作員、飛行機のパイロット、飛行機の全システムは、イオン化放射線の高いバックグラウンドの条件下で、予想通り機能することが、飛行実験でわかった。研究の大部分は生物学者が行った。彼らは生態への放射線の作用を研究した。
次の段階は、原子力で飛行する飛行機製作となった。通常のエンジンを持ったツポレフ−１１９に原子炉を取り付けた。しかし、残念ではないが、財政難と事故が発生した場合の放射能汚染の危険性から、この計画は中止となった。これ以外の理由として、原子炉を持った飛行機に持たせるべき多くの軍事的課題は、最新のロケット技術と原子力潜水艦によって解決されていたからでもある。また別の理由として、原子力飛行機を開発していたアメリカも、この分野の開発を中止していたからである。
追いつく者は誰もいなくなった。１人で先に進むには、あまりにも高くつき過ぎ、また危険ともなったからでもある。
残念ながら、興味があり、極めて有用なこれらの実験結果は、今まで秘密にされ、実質的には忘れ去られている。これらの結果を公開し、専門家の財産とするのは悪くはない。実験の参加者達は、次々にあの世に行ってしまっている。あの実験は、無駄であったとするのは忍びない。

カザフスタンのクルチャコフ市に近い飛行場で実験中の原子力飛行機。

ソ連邦健康省所属生物物理学研究所の研究員達。左：スミレンニイ、中：ケイリム−マルクス教授、右：サコビッチ。地上実
験台における原子炉の放射線測定結果の整理中。

-6-パイロット室内の検出器
鉛防壁
機体上の検出器
防御壁を持った軽水型原子炉区
居住区
ホウ酸処理済ポリエチレン防壁
翼下の検出器入コンテナ
機尾の検出器ツポレフ−９５Ｍをベースにした「飛行する原子力研究所」。居住区を防御するための鉛の防壁、ホウ酸処理済ポリエチレン防壁、原子炉からの放射線計測器がある。

ツポレフ−９５Ｍの貨物室のハッチの所の原子炉。写真から、ガンマ線遮蔽を遮蔽する鉛防壁①と、中性子の減速と吸収を目的としたホウ酸処理済のポリエチレン製ブロック②、が良く見て取れる。

ツポレフ−９５Ｍをベースとして製作された「飛行する原子力研究所」の参加者達。左から右へ：飛行実験責任者ラシュケビッチ、主任技師ラズモフ
スキー、原子炉制御物理学者モルダシ
ェフ、テストパイロットで機長ヌフチ
コフ。１９６１年１０月、セミパラチ
ンスク核実験場にて。

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