АЕЦ Обнинск — историята на първата атомна електроцентрала в света

На 27 юни 1954 г. близо до Москва, в град Обнинск, е пусната в експлоатация първата в света атомна електроцентрала (АЕЦ-1) с полезна мощност 5000 kW.

Уран е открит през 1789 г. от германския химик Мартин Клапрот и е кръстен на планетата Уран. Десетилетия по -късно, през декември 1951 г., в експериментален реактор за размножаване EBR -I в Арко, Айдахо, САЩ, атомната енергия произвежда електричество за първи път — за да работи с четири крушки. EBR-I обаче не е проектиран да генерира електричество.

АЕЦ-1 в Обнинск е първата в света атомна електроцентрала, която произвежда електроенергия за търговска употреба.

Първата в света атомна електроцентрала

При създаването на първия в света атомна електроцентрала участваха водещите институти, конструкторски бюра и фабрики на СССР. Научното управление на проблема се осъществява от Института по атомна енергия (IAE) и лично от академик И. В. Курчатов. От 1951 г. научно -техническото ръководство е поверено на Института по физика и енергетика и неговия директор професор Д. И. Блохинцев.

А. К. Красин е първият заместник -директор. Разработването на горивни елементи (горивни пръти) е ръководено от V.A.Malykh. Проектирането на реактора е извършено от екип, ръководен от академик Н. А. Долежал и неговия най -близък асистент П. И. Алешенков. Една от най -важните системи — системата за управление и защита на реактора — е разработена под ръководството на И. Я. Емелянов, член -кореспондент на Академията на науките на СССР.

Сградата на атомната електроцентрала Обниск през 50 -те години на миналия век

През февруари 1950 г. учените предлагат да се построи експериментален реактор в Московска област за генериране на 30 000 kW топлина и 5000 kW електроенергия. Министерският съвет на СССР одобри проекта през май 1950 г.

В края на декември 1950 г. е пуснат проект на реактора и топлоелектрическата централа, а в края на следващата година започва детайлно проектиране и производство на оборудване. Строителството започва през юли 1951 г.

Реактор с водно-графитен канал беше избран за първата АЕЦ. В него модераторът е графитен, а водата служи за отстраняване на топлината, отделяна в горивните елементи (по пътя, тя също участва в умереността на неутроните).

СССР. Калужска област. Обнинск. Реактор на първата в света атомна електроцентрала. Снимка от ТАСС / Валентин Кунов

Основната структура на енергиен реактор — сложна и скъпа техническа структура — е доста проста.

Реакторите с водно-графитен канал, прародителят на които е първата атомна електроцентрала, се състоят от куп графитни блокове, пробити с вертикални отвори. Отворите образуват еднаква мрежа. Те съдържат горивни канали с горивни елементи и устройства за контрол и защита (CPS).

Графитният пакет се поставя в запечатано реакторно пространство, което е напълнено с инертен газ. Реакторното пространство се формира от долна плоча, върху която се опира зидарията, страничен кожух и горна плоча с отвори, съответстващи на отворите в зидарията.

За отстраняване на топлината, отделена в горивните елементи на първата АЕЦ, бяха осигурени две циркулационни вериги.

Първата верига е запечатана. В него водата (охлаждащата течност) се подава отгоре във всеки горивен канал, където се нагрява, след това влиза в топлообменник — парогенератор, след охлаждане, при който помпите го връщат в реактора.

Във втория кръг, в парогенератора, се генерира пара, която задвижва конвенционална турбина.Така енергийният реактор замества парния котел на ТЕЦ. Поради това често се нарича атомна електроцентрала, произвеждаща пара.

Структурна схема на реактора на първата АЕЦ

Сега устройството на първата атомна електроцентрала изглежда просто и обикновено. Особено за специалисти. Но преди почти 70 години, когато беше създаден, нямаше аналог, модел или пейка, на които да се проверяват резултатите от изчисленията.

И имаше много въпроси. Как да се разпредели водата от първи контур по всички 128 горивни канала и още четири горивни елемента от всеки канал и как ще се промени това разпределение при промяна на мощността на канала (неизбежна по време на работа)?

Как ще се държи реакторът, когато отново неизбежна промяна в плътността на водата в канала, особено по време на затоплянето му при стартиране и охлаждане по време на спиране, при прехода на реактора от едно захранване към друго и т.н.?

С началото на експлоатацията на първата атомна електроцентрала бяха получени отговори на тези и много други въпроси, които напълно потвърдиха очакванията на учените и разработчиците на централи.

Решенията, включени в проектирането на първата атомна електроцентрала, се оказаха толкова успешни, че дори сега, след четиридесет години експлоатация, тя продължи да се използва успешно за научни и технически експерименти.

През 1956 г. Calder Hall 1, първата търговска атомна електроцентрала, е свързана с британската национална мрежа. През 1958 г. е открита първата търговска атомна електроцентрала в САЩ, атомната електроцентрала Shipport. През 1964 г. първият френски енергиен реактор EDF1 работи в Chinon на река Лоара.

В продължение на около 4 години, преди откриването на сибирската атомна електроцентрала в Томск, Обнинск остава единственият ядрен реактор в Съветския съюз. Следващата съветска атомна електроцентрала, която беше свързана към тяхната мрежа, през 1964 г. беше електроцентрала № 1 в Белоярск с мощност 100 MW (виж — Атомни електроцентрали на Русия).

Най -близо до реактора в Обнинск бяха реакторите от първия етап на Белоярската АЕЦ и Билибинската АЕЦ. Но има и фундаментални разлики. В АЕЦ Белоярск за първи път в световната практика е използвано ядрено прегряване на пара.

Опитът на създаване и десетилетие експлоатация на канални реактори направи възможно разработването на проект за сериен енергиен реактор RBMK (кипящ реактор с висока мощност). Топлинната му схема е същата като тази на реакторите с водно -графитни канали, но горивните елементи не са тръбни, а пръчковидни — с облицовка от циркониева сплав, която слабо абсорбира неутроните.

18 такива горивни пръта са комбинирани в горивен възел, който е монтиран отгоре в циркониева тръба, образувайки горивен канал. Устройствата за защита и управление се движат в същите тръби.

Конструкцията на горивните канали дава възможност за презареждане на горивото (с помощта на специална машина) без изключване на реактора, което е неизбежно за почти всички реактори от друг тип. Времето на работа на реактора при мощност се увеличава, а ефективността при използване на уран се увеличава значително.

Структурна схема на канален водно-графитен реактор РБМК

Първият RBMK с електрическа мощност 1000 MW е инсталиран в атомната електроцентрала в Ленинград, която е въведена в експлоатация през 1973 г. Същите реактори са инсталирани в атомната електроцентрала в Чернобил.

В края на 1983 г. първият RBMK-1500 е пуснат в експлоатация в АЕЦ „Игналина“. Така за по -малко от 30 години единичната мощност на реакторите се е увеличила 300 пъти. Един RBMK-1500 има същия капацитет като всички електроцентрали, построени съгласно плана GOELRO. Реакторът в Игналина беше най -мощният в света в продължение на няколко години.

Според Международната агенция за атомна енергия в момента в света работят 443 цивилни ядрени реактора, още 51 са в процес на изграждане.

Главен контролен панел на АЕЦ Обнинск

АЕЦ Обнинск е затворена и изведена от експлоатация през април 2002 г., т.е.тя е работила 48 години без инциденти, което е с 18 години по -дълго от първоначално планираното и през това време станцията е имала само един основен ремонт.

Значението на първата атомна електроцентрала трудно може да бъде надценено. Нейната роля е огромна в развитието на ядрената енергетика, в обосноваването на техническите решения, включени в проектите на следващите станции, в обучението на висококвалифициран персонал.

През 2009 г. на базата на АЕЦ Обнинск е създаден музей на ядрената енергия.