在20世纪40年代后期，随着美苏之间冷战持续升温，苏联计划以核反应堆为基础研发一系列的武器装备，包括舰艇、坦克和飞机等。在1955年8月12日，苏联部长会议决定拨款400万卢布要求国内航空公司联合研发一款核动力轰炸机，保证苏联在核打击领域的技术领先。当时，苏联·图波列夫和·米亚西舍夫设计局成为了这个项目的指定设计团队，需要在短时间内研发出一款可以供军方使用的核动力轰炸机。
在经过讨论之后，苏联工程师决定采用能量转移方法 - 直接循环。这种方法将使发动机能够使用由反应堆供应的能量，1956年3月，图波列夫设计局的工程师决定采用现有的图-95M轰炸机并将其用作核飞行实验室，飞机最终命名为图-95LAL。而1961年5月至8月，图-95LAL完成了34次测试飞行，飞行的时候大部分时间反应堆都是关闭的，这也主要是为了检查辐射屏蔽的有效性，这是工程师主要关心的问题之一。大量的液体钠，氧化铍，镉，石蜡和钢板组成的防护罩是保证飞行员免受核辐射伤害的唯一保证。
在完成防护罩的设计工作之后，图波列夫设计局开始了第二个阶段，即使用核反应堆为飞机发动机提供动力支持。苏联工程师为图-95LAL专门研发了两台带有热交换器的新型NK14a涡桨飞机。这款发动机与直接循环发动机非常相似，主要区别在于空气在通过压缩机后不会进入反应堆，而是直接进入热交换系统。同时，反应器产生的热量以流体的形式进入热交换系统，热能与空气的结合涡桨发动机能够产生所需的推力，而为了能够保证飞机的顺利飞行，另外两台发动机仍然还是传统的涡桨发动机。根据图波列夫设计局的评估，如果携带充足的补给没有任何意外发生的话，图-95LAL可以持续飞行10天不降落。
不过，苏联军方突然发现了一个问题，如果图-95LAL轰炸机在苏联领空巡航的时候发生意外，那么这也意味着一枚“核弹头”将会在苏联境内爆炸。并且研发人员还发现，用于保护飞行员的防护罩并没有想象中的那么安全，一旦时间超过5天的话，整个机舱内部都会充满辐射，将会导致飞行员的生命安全受到极大的影响。最重要的一点是，当初苏联部长会议上提供的400万卢布已经全部消耗殆尽，如果进行后续的改进还需要大量资金的投入，最终这款备受关注的核动力轰炸机还是因为洲际导弹的大量部署而被取消。
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