Основным отличием организации работ от известных Хрущёву по полученным из 2012 года документам было решение не строить в полном объёме новые лодки проекта 627А до окончания испытаний головной лодки. Да, это задерживало сроки строительства и ввода лодок в эксплуатацию. Зато можно было учесть в конструкции серийных субмарин выявленные на испытаниях недостатки.
– Спешить не будем, – пояснил Никита Сергеевич задержавшемуся после очередного совещания Дмитрию Фёдоровичу Устинову, когда Кузнецов и Бутома ушли. – Во время Карибского кризиса ни одна атомная лодка не могла выйти в море из-за срочных переделок парогенераторов и ликвидации последствий радиационных аварий. И то 4 наших дизелюхи весь Атлантический флот Штатов на уши поставили. Конечно, постараемся не доводить ситуацию до подобного кризиса , но прикинь, какой будет шухер, если, скажем, в 1961 году удастся послать к Кубе хотя бы 2-3 атомные лодки и несколько крейсеров? Улучшенный 659-й проект хорошо бы пораньше получить... (В АИ лодки проекта 659 должны были приближаться по боевым возможностям к лодкам проекта 675, см. далее)
Одновременно по результатам проектирования лодки был объявлен конкурс на проект многоцелевой АПЛ второго поколения, оснащённой уже не только торпедными аппаратами, но и установками вертикального пуска для перспективных ракет. В нём предстояло не только учесть выявившиеся недостатки и решить проблемы, но и создать однокорпусную лодку с меньшей шумностью и лучшими прочими характеристиками, оснащённую перспективными видами оружия и электронного оборудования.
Параллельно с лодкой проекта 627 с водо-водяным атомным реактором шли работы над лодкой, оснащённой реактором с жидкометаллическим теплоносителем. Первоначально она получила обозначение 627С (АИ), но затем номер проекта изменили на 645.
Работы по ЖМТ-реактору шли в ОКБ «Гидропресс» под руководством Б.М. Шилковича, научным руководителем темы был Александр Ильич Лейпунский. Под его руководством к январю 1955 года в Обнинске был построен объект «Петля» – опытный реактор на быстрых нейтронах с теплоносителем на сплаве свинец-висмут. На нём проводились эксперименты по отработке ЖМТ-реактора.
(В ходе экспериментов выявились проблемы – постоянное стремление теплоносителя «замёрзнуть» и образование в реакторе высокорадиоактивного изотопа полония. Необходимость постоянно держать реактор в разогретом состоянии вынуждала постоянно – для лодки это означало: и в походе и на стоянке – обогревать первый контур перегретым паром под давлением. Параметры пара требовались достаточно высокие (10-26 кг/см 2 ; 180-200®С). Из-за этого было необходимо постоянно нести вахту на пультах управления АЭУ.
Сплав свинец-висмут требовал периодической регенерации для поддержания его чистоты и количества растворённого кислорода в заданных пределах. Т. е. на берегу в пункте базирования необходимо было построить котельную и дорогостоящую установку регенерации.
Ремонты оборудования и механизмов первого контура усложнялись из-за загрязнения их изотопами полония.)
Ознакомившись с результатами экспериментов по теме «Петля», и заслушав атомщиков в начале 1956 года, Хрущёв дал задание академику Александрову сделать проект ампулизированного необслуживаемого реактора на свинцовом теплоносителе. В первом контуре предполагалось иметь герметичную капсулу, наполненную свинцом, в который была опущена конструкция активной зоны. Такая бесканальная конструкция меньше боялась «козла» с застыванием теплоносителя, хотя поддерживать в ней температуру около 350 градусов было ещё сложнее, чем для сплава свинец-висмут. Зато в таком реакторе не образовывались изотопы полония.
Александров представил проект реактора в августе 1956 года. Для его отработки был построен наземный стенд и осенью 1957 года опытный ЖМТ-реактор на свинцовом теплоносителе был запущен. Начались эксплуатационные эксперименты.
В то же самое время академик Исанин, с которого решением Хрущёва были сняты работы по проектированию дизельных ПЛ с противокорабельными ракетами, начал проектировать небольшую опытовую подводную лодку для отработки различных новых технологий. Предполагалось, что она будет иметь подводное водоизмещение около 700 тонн, ЖМТ реактор малой мощности, титановый корпус и вберёт в себя все возможные новинки, которые потом будут постепенно внедряться на серийных лодках.
Задумкой руководства было представить эту лодку как чисто научную, поэтому её первый образец не предполагал наличия вооружения. Зато лодка должна была погружаться на большие глубины – до 1 километра, и могла выполнять функции глубоководного спасателя, для чего оборудовалась шлюзами и стыковочным узлом, нижний комингс которого оснащался телекамерами и мог соединяться с аварийными люками других лодок.
Одновременно закладывался проект такого же глубоководного спасателя, оснащённого обычными батареями и дизель-генератором, а также радиоизотопным источником энергии и двигателем Стирлинга, также работающим на генератор.