Esimene tuumaelektrijaam maailmas. Tuumaelektrijaamade loomise ajalugu. Aatomiprojekt I. V. Kurtšatovi juhtimisel

Ettepanek luua tulevase tuumaelektrijaama jaoks AM-reaktor kõlas esmakordselt 29. novembril 1949 tuumaprojekti teadusdirektori I.V. koosolekul. Kurchatov, füüsiliste probleemide instituudi direktor A.P. Aleksandrov, NIIkhimash N.A direktor. Dollezhal ja tööstuse teadus- ja tehnikanõukogu teadussekretär B.S. Pozdnjakova. Koosolekul soovitati PGU 1950. aasta uurimisplaani lisada "väikeste mõõtmetega rikastatud uraani reaktori projekt, mis on mõeldud ainult energiatarbeks, kogusoojusvõimsusega 300 ühikut, efektiivse võimsusega umbes 50 ühikut" koos grafiidi ja vesijahutusvedelikuga. Samal ajal anti juhised selle reaktori kohta kiiremas korras füüsikaliste arvutuste ja eksperimentaalsete uuringute tegemiseks.

Hiljem I.V. Kurchatov ja A.P. Zavenjagin selgitas AM-reaktori valimist prioriteetseks ehitamiseks sellega, et "selles saab rohkem kui teistes plokkides kasutada tavapärase katlapraktika kogemust: ploki üldine suhteline lihtsus muudab ehitamise lihtsamaks ja odavamaks."

Sel perioodil arutatakse erinevatel tasanditel elektrireaktorite kasutamise võimalusi.

PROJEKT

Peeti soovitavaks alustada laevaelektrijaama reaktori loomisest. Selle reaktori konstruktsiooni põhjendamiseks ja "põhimõtteliseks kinnitamiseks... tuumaseadmete tuumareaktsioonide soojuse mehaaniliseks ja elektrienergiaks muundamiseks" otsustati ehitada Obninskisse, labori territooriumile. B”, tuumaelektrijaam, millel on kolm reaktorit, sealhulgas ja AM-seade, millest sai Esimese tuumaelektrijaama reaktor).

NSV Liidu Ministrite Nõukogu 16. mai 1950. aasta otsusega usaldati AM-i alane uurimis- ja arendustegevus LIPANile (I.V. Kurtšatovi Instituut), NIIKhimmash, GSPI-11, VTI). Aastal 1950 - 1951. aasta alguses need organisatsioonid viisid läbi esialgsed arvutused (P.E. Nemirovsky, S.M. Feinberg, Yu.N. Zankov), esialgsed projekteerimisuuringud jne, siis olid kõik tööd selle reaktori kallal vastavalt I. V. otsusele. Kurchatov viidi üle laborisse “B”. Määratud teadusdirektor, peadisainer - N.A. Dollezhal.

Projekt nägi ette järgmised reaktori parameetrid: soojusvõimsus 30 tuhat kW, elektrivõimsus 5 tuhat kW, reaktori tüüp - termiline neutronreaktor grafiitmoderaatori ja loodusliku vesijahutusega.

Selleks ajaks oli riigil juba kogemusi seda tüüpi reaktorite (tööstuslikud reaktorid pommimaterjali tootmiseks) loomisel, kuid need erinesid oluliselt jõureaktoritest, mille hulka kuulub ka AM reaktor. Raskusi seostati vajadusega saada AM reaktoris kõrgeid jahutusvedeliku temperatuure, mis tähendas, et oleks vaja otsida uusi materjale ja sulameid, mis taluvad neid temperatuure, on korrosioonikindlad, ei ima suures koguses neutroneid jne. AM reaktoriga tuumaelektrijaamade ehitamise algatajatele Need probleemid olid ilmselged algusest peale, küsimus oli selles, kui kiiresti ja kui edukalt neist üle saab.

ARVUTUSED JA SEIS

Selleks ajaks, kui töö AM-ga viidi üle laboratooriumisse B, oli projekt määratletud ainult üldiselt. Lahendamist vajasid palju füüsilisi, tehnilisi ja tehnoloogilisi probleeme ning nende arv kasvas reaktoritööde edenedes.

Eelkõige puudutas see reaktori füüsikalisi arvutusi, mis tuli läbi viia ilma paljude selleks vajalike andmeteta. Laboratooriumis “B” tegeles mõningate termiliste neutronreaktorite teooria küsimustega D.F. Zaretsky ja peamised arvutused tegi rühm M.E. Minashin osakonnas A.K. Krasina. M.E. Minashin oli eriti mures paljude konstantide täpsete väärtuste puudumise pärast. Nende mõõtmist oli kohapeal keeruline korraldada. Tema algatusel täiendati osa neist järk-järgult peamiselt LIPANi ja mõned laboris “B” tehtud mõõtmiste tõttu, kuid üldiselt ei suudetud tagada arvutatud parameetrite kõrget täpsust. Seetõttu pandi 1954. aasta veebruari lõpus - märtsi alguses kokku AMF-i stend - AM-reaktori kriitiline komplekt, mis kinnitas arvutuste rahuldavat kvaliteeti. Ja kuigi koost ei suutnud reprodutseerida kõiki tõelise reaktori tingimusi, toetasid tulemused edulootust, kuigi palju kahtlusi jäi.

Sellel stendil viidi 3. märtsil 1954 Obninskis esimest korda läbi uraani lõhustumise ahelreaktsioon.

Kuid arvestades seda, et katseandmeid pidevalt täpsustati, täiustati arvutusmetoodikat ja kuni reaktori käivitamiseni uuriti reaktori kütusekoguse, reaktori käitumist mitte. -jätkus standardrežiimid, arvutati neeldurite varraste parameetrid jne.

KÜTUSEELEMENTIDE LOOMINE

Teise olulise ülesandega – kütuseelemendi (kütuseelemendi) loomisega – sai hiilgavalt hakkama V.A. Malykh ja labori “B” tehnoloogiaosakonna meeskond. Kütusevarraste väljatöötamisse olid kaasatud mitmed seotud organisatsioonid, kuid ainult V.A. Väike, näitas kõrget jõudlust. Disaini otsimine lõpetati 1952. aasta lõpus uut tüüpi kütuseelemendi (magneesiummaatriksis uraani-molübdeeni terade dispersioonikompositsiooniga) väljatöötamisega.

Seda tüüpi kütuseelement võimaldas neid reaktorieelsete katsetuste käigus tagasi lükata (selleks loodi laboris “B”), mis on väga oluline reaktori usaldusväärse töö tagamiseks. Uue kütuseelemendi stabiilsust neutronivoolus uuriti LIPANis MR-reaktoris. Reaktori töökanalid töötati välja NIIKhimmashis.

Nii lahendati meie riigis esimest korda tärkava tuumaenergiatööstuse võib-olla kõige olulisem ja raskeim probleem - kütuseelemendi loomine.

EHITUS

Aastal 1951, samaaegselt labori "B" algusega uurimistöö AM reaktori jaoks algas selle territooriumil tuumajaama hoone ehitamine.

Ehitusjuhiks määrati P.I. Zahharov, rajatise peainsener - .

Nagu D.I. meenutas Blohhintsevi sõnul olid tuumaelektrijaama hoone olulisemates osades paksud raudbetoonmonoliidist seinad, et tagada bioloogiline kaitse tuumakiirguse eest. Seintesse pandi torustikud, kanalid kaablitele, ventilatsiooniks jne. On selge, et muudatused olid võimatud ja seetõttu arvestati hoone projekteerimisel võimalusel ka eeldatavate muudatustega. Teaduslikke ja tehnilisi ülesandeid anti uut tüüpi seadmete väljatöötamiseks ja uurimistööde tegemiseks “ kolmandate osapoolte organisatsioonid» – instituudid, disainibürood ja ettevõtted. Sageli ei saanud need ülesanded ise olla täidetud ning neid täpsustati ja täiendati projekteerimise edenedes. Peamised inseneri- ja disainilahendused... töötas välja disainimeeskond eesotsas N.A. Dollezhal ja tema lähim assistent P.I. Aleštšenkov..."

Esimese tuumaelektrijaama ehitamise tööstiili iseloomustas kiire otsustusvõime, arenduskiirus, algsete uuringute ja vastuvõetud tehniliste lahenduste viimistlemise meetodite teatud arenenud sügavus, variantide ja kindlustusvaldkondade lai katvus. Esimene tuumaelektrijaam loodi kolme aastaga.

START

1954. aasta alguses alustati erinevate jaamasüsteemide katsetamist ja katsetamist.

9. mail 1954 algas laboris "B" tuumajaama reaktori südamiku laadimine kütusekanalitega. 61. kütusekanali tutvustamisel saavutati kriitiline seisund kell 19:40. Reaktoris algas isemajandav uraani tuumade lõhustumise ahelreaktsioon. Toimus füüsiline käivitamine tuumaelektrijaam.

Käivitamist meenutades kirjutas ta: “Tasapisi reaktori võimsus kasvas ja lõpuks nägime kuskil soojuselektrijaama hoone lähedal, kuhu toodi reaktorist auru, valju kahinaga ventiilist välja pääsevat juga. Valge tavalise aurupilv, mis ei olnud veel piisavalt kuum, et turbiini pöörata, tundus meile imena: see oli ju esimene aatomienergia poolt toodetud aur. Tema ilmumine andis võimaluse kallistada, õnnitleda “hea leili” puhul ja isegi rõõmupisaraid. Meie rõõmu jagas I.V. Kurchatov, kes neil päevil töös osales. Pärast auru saamist rõhuga 12 atm. ja temperatuuril 260 °C sai võimalikuks uurida kõiki tuumajaama komponente projekteerimislähedastes tingimustes ning 26. juunil 1954 õhtuses vahetuses kell 17.00. 45 minuti pärast avati turbogeneraatori auru etteandeventiil ja see hakkas tuumakatlast elektrit tootma. Maailma esimene tuumaelektrijaam on sattunud tööstusliku koormuse alla.

„Nõukogude Liidus viidi teadlaste ja inseneride jõupingutustega edukalt lõpule töö esimese tööstusliku tuumaelektrijaama projekteerimisel ja ehitamisel kasuliku võimsusega 5000 kilovatti. 27. juunil pandi tuumajaam tööle ja andis elektrivoolu tööstusele ja Põllumajandusümbritsevad alad."

Juba enne käivitamist koostati AM reaktori esimene eksperimentaaltööde programm ning kuni jaama sulgemiseni oli see üks peamisi reaktoribaase, kus toimusid neutronifüüsika uuringud, tahkisfüüsika uuringud, kütusevarraste katsetamine. , viidi läbi EGC, isotoopproduktide tootmine jne. Tuumajaamas koolitati esimeste tuumaallveelaevade, tuumajäälõhkuja "Lenin" meeskondi ning Nõukogude ja välismaa tuumaelektrijaamade personali.

Tuumajaama käivitamine instituudi noortele töötajatele sai esimeseks valmisoleku proovikiviks uute ja keerulisemate probleemide lahendamiseks. Esialgsetel töökuudel viidi läbi üksikute sõlmede ja süsteemide peenhäälestus, uuriti üksikasjalikult reaktori füüsikalisi omadusi, seadmete ja kogu jaama soojustingimusi, muudeti ja korrigeeriti erinevaid seadmeid. 1954. aasta oktoobris saavutati jaam kavandatud võimsus.

“London, 1. juuli (TASS). Teade NSV Liidu esimese tööstusliku tuumaelektrijaama käivitamisest leiab laialdast tähelepanu Inglise ajakirjanduses, ajalehe Daily Worker Moskva korrespondent kirjutab, et sellel ajaloolisel sündmusel on mõõtmatult suurem tähendus kui esimese aatomipommi heitmisel Hiroshimale. .

Pariis, 1. juuli (TASS). Agence France-Presse Londoni korrespondent teatab, et teade maailma esimese tuumaenergial töötava tööstusliku elektrijaama käivitamisest NSV Liidus pälvis Londoni tuumaspetsialistide ringkondades suure huvi. Inglismaa ehitab Calderhalli tuumaelektrijaama, jätkab korrespondent. Arvatakse, et see saab teenistusse asuda mitte varem kui 2,5 aasta pärast...

Shanghai, 1. juuli (TASS). Tokyo raadio teatab nõukogude tuumaelektrijaama kasutuselevõtule reageerides: tuumajaamade ehitamist plaanivad ka USA ja Inglismaa, kuid neil on plaanis nende ehitus lõpule viia aastatel 1956–1957. Asjaolu, et Nõukogude Liit edestas Inglismaad ja Ameerikat aatomienergia kasutamises rahumeelsetel eesmärkidel, viitab sellele, et Nõukogude teadlased on saavutanud aatomienergia vallas suurt edu. Üks silmapaistvamaid Jaapani spetsialiste sellel alal tuumafüüsika- Professor Ioshio Fujioka ütles NSV Liidus tuumaelektrijaama käivitamise sõnumit kommenteerides, et see on "uue ajastu" algus.

“Maailma energiatööstus on astunud uude ajastusse. See juhtus 27. juunil 1954. aastal. Inimkond ei ole veel kaugel selle uue ajastu tähtsuse mõistmisest.

Akadeemik A. P. Aleksandrov

Sõjaväelisest aatomist rahumeelseks

Aatomi vallutamist ja maailma esimese tuumajaama loomist valmistas ette kogu senine füüsika areng ning sellest sai üks kodu- ja välismaise teaduse ambitsioonikamaid saavutusi maailma mõistmisel ja looduse saladustesse tungimisel. Teadlased on jõudnud väga raskele teele hirmudest, et aatomiuuringuid tehes võivad nad kogemata õhku lasta kogu maailma, kuni veendumuseni, et kontrollitud tuuma ahelreaktsioon on teostatav ja võib olla kasulik inimestele.

Laboratooriumi “B” kohale ehitatud esimese tuumaelektrijaama võimsus, nagu tollal nimetati Obninskis asuvat Vene Föderatsiooni Riiklikku Teaduskeskust “Füüsika- ja energeetikainstituut”, oli isegi tolle aja standardite järgi väike. . Sellegipoolest sai selle turuletoomine meie riigi jaoks ainulaadseks tehnoloogiliseks saavutuseks. Ebatavaliselt suur oli ka selle sündmuse poliitiline tähendus – järjest hoogu koguva pidurdamatu võidurelvastumise taustal leidis riik, mis polnud veel raskest sõjast toibunud, jõudu mitte ainult heidutustuumarelvade loomiseks, vaid pakkus maailmale ka alternatiivi, mis sai tõeline näide aatomienergia loominguline kasutamine.

1945. aasta oktoobris, mil teadlaste põhipüüdlused ja materiaalsed ressursid olid suunatud aatomipommi loomisele, erikomitee liige, akadeemik P.L. Kapitsa kirjutas: "See, mis praegu toimub, kui aatomienergiat peetakse eelkõige inimeste hävitamise vahendiks, on sama väiklane ja absurdne, kui elektritooli ehitamise võimaluses näha elektri peamist tähtsust." Ta uskus, et "aatomiprotsesside tehnilise kasutamise peamine tähtsus seisneb selles, et inimkonnale on antud uus võimas energiaallikas". Kapitsa oli esimene, kes tõstatas erikomitee ees küsimuse vajadusest korraldada tööd aatomienergia rahumeelse kasutamise alal. Pärast tema erikomiteest väljaarvamist läheb initsiatiiv üle NSVL Teaduste Akadeemia presidendile S.I. Vavilov, kes tegi 1946. aasta aprillis oma ettepanekud tööks selles vallas. Nende arutelul ja esimeste plaanide koostamisel osales A.F. Ioff, I.V. Kurchatov, A.I. Leypunsky, A.I. Alihanov, N.N. Semenov, Yu.B. Khariton, D.V. Skobeltsyn, G.I. Frank, V.S. Emelyanov, B.S. Pozdnjakov. Sel ajal mainiti esimest korda tuumaenergeetika ja jõureaktorite loomise probleemiga seotud teemasid.

1946. aasta lõpus - 1947. aasta alguses. PSU teadus- ja tehnikanõukogu teadussekretär B.S. Pozdnjakov koostas NSV Liidus tehtud töö ja välisajakirjanduses avaldatud materjalide analüüsi põhjal märkuse "Tuumareaktsioonidel põhinevad elektriseadmed". 24. märtsil 1947. aastal, olles sellega tutvunud, tõdes NTS, mis tol ajal oli nõukogude "aatomiprojekti" raames kogu uurimistöö peamine koordineeriv ja ekspertorgan, et "praegu on vaja alustada uurimistööd. ja ettevalmistustööd." projekteerimistööd tuumareaktsioonienergia kasutamise kohta elektrijaamades, eesmärgiga valmistada ette sellesuunaline töö.

Tähtis jaoks edasine areng Sündmuste hulka kuulus ka NSVL Siseministeeriumi laboratooriumi “B” loomine 1946. aastal, millest sai esimene teadusorganisatsioon NSV Liidus, mis arendas jõureaktoreid. Juba 1946. aastal ja 1947. aasta alguses. Laboratoorium “B” uurib võimalust luua “rikastatud uraani ja kerge veega uraanimasin”, mis “annab energiat tehniliselt sobivates kogustes”. NSVL Siseministeeriumi 9. direktoraadi juhataja asetäitja A.I. Leypunsky, kes juhtis laboratooriumi “B” teaduslikku tööd, usaldas 1947. aasta alguses sellele “probleemide selgitamise, mis on seotud berülliumi kui aeglustava ainega uraanikatelde mudelkatsetega”.

1947. aasta lõpuks määrati tehtud tööde põhjal kindlaks elektrireaktorite tüübid, mille osas kavandati eeluuringuid:

– “Heeliumjahutusega agregaat rikastatud uraanil võimsusega kuni 500 tuhat kW” – NSVL Teaduste Akadeemia laboratoorium nr 2;

– “Gaasijahutusega agregaat, mis kasutab looduslikku või nõrgalt rikastatud uraani võimsusega kuni 200 tuhat kW” – NSVL Teaduste Akadeemia Füüsikaliste Probleemide Instituut;

– “Nõrgalt rikastatud uraani kasutav vesijahutusega seade võimsusega kuni 300 tuhat kW” – laboratoorium nr 2;

– “Tooriumi ja rikastatud uraaniga üksus, raske veega” – NSVL Teaduste Akadeemia laboratoorium nr 3;

– “Berülliummoderaatori ja gaasijahutusega rikastatud uraani üksus võimsusega kuni 500 tuhat kW” – NSVL Siseministeeriumi laboratoorium “B”.

Töösse kaasati projekteerimis- ja uurimisorganisatsioonid, millest sai aluseks edaspidine koostöö tuumaenergeetika probleemide lahendamisel (NIIKhimmash, GSPI-11, VIAM, VTI, OKB Gidropress, TsKTI, GIPH, TsAGI, IFKh, FHI, ENIN).

Vastavalt S.M. Feinberg (4.11.1949), 1948.–1949. laboris nr 2 (LIP AS NSVL) „tehiti uuringuid uut tüüpi tuumakatelde kohta, mis on ette nähtud tuumakütuse tootmiseks mitteaktiivsetest elementidest (uraan-238 ja toorium-232), või mootorite jaoks“, kuid nagu ta märgib: "kuni viimase ajani oli pakilisemaid ülesandeid." Ja tõepoolest, enne esimese aatomipommi katsetamist juhtivates organisatsioonides arenes selle ülesandega otseselt mitteseotud töö aeglaselt. Seetõttu olid 1949. aasta lõpuks 1947. aastal projekteerimiseks kavandatud viiest elektrijaamast projekteerimismaterjalid ette valmistatud vaid kahel, mille arendusega tegelesid IPP ja laboratoorium “B”.

Vahetult pärast aatomipommi katsetamist pöördus A.I. PSU poole jõureaktorite arendamise probleemiga. Leypunsky ja S.M. Feinberg, kes nõuab laboratooriumi “B”, IPP ja LIP AN koostatud jõureaktorite projekteerimismaterjalide kiiret läbivaatamist.

1949. aasta oktoobris asus A.I. Leypunsky, D.I. Blokhintsev, A.D. Zverev andis PSU juhtkonnale üle märkuse, milles juhtisid tähelepanu vajadusele "erinevate energiasüsteemidega seotud tööd laiemalt arendada, et neid võrrelda ja valida kõige tõhusamad viisid" ning tegi ettepaneku arutada seda küsimust teaduslikul konverentsil. ja PSU tehniline nõukogu välja töötada paljutõotav programm. Nad pidasid võimalikuks alustada tööd kiirete ja vahepealsete neutronreaktorite jms kallal laboris “B”.

CM. Feinberg jõuab märkuses “Aatomienergia tööstuslikuks otstarbeks” (4. november 1949), analüüsides erinevaid “aatomimootorite” kasutamise võimalusi, järeldusele, et tuumaelektrijaamade ehitamine ei ole hetkel majanduslikult otstarbekas ning on vaja ette näha elektrienergia tootmine tööstusreaktoritest. Ta loetles prioriteetsete ülesannetena allveelaevade "tuumamootori konstruktsiooni väljatöötamise", "lennunduse tuumamootori projekteerimisskeemide" väljatöötamise, "kui kütusekulu küsimus jääb tagaplaanile".

18. novembril 1949 astus erikomitee esimees L.P. Beria annab PSU-le ülesandeks teha ettepanekuid "tuumaenergiat kasutavate elektrijaamade ja mootorite projektide väljatöötamise võimaluse kohta". Ja 29. novembril 1949 vaatas NTS PGU läbi esimesed NSV Liidus koostatud elektrireaktoriprojektid:

– eksperimentaalreaktor L võimsusega 10 tuhat kW rikastatud uraanil koos berülliumi moderaatori ja heeliumi jahutusega – laboratoorium “V”, GSPI-11;

– eksperimentaalne Sharik reaktor võimsusega 10 tuhat kW nõrgalt rikastatud uraanil grafiitmoderaatori ja heeliumjahutusega – IFP, OKB Gidropress.

Pärast ekspertide arvamuste analüüsi ja arutelu soovitab NTS Shariki reaktori projekti prioriteetseks ehitamiseks ning otsustab jätkata berülliumreaktori L uurimist, lükates selle ehitamise alguse hilisemasse aega. Selle koosoleku teine ​​oluline otsus on see, et laboratoorium “B” on defineeritud kui baas eksperimentaalelektrijaamade ehitamiseks koos mõne nende süsteemide integreerimisega. Nende rajatiste loomise eesmärk on samuti selgelt määratletud: "uurida küsimusi nende kasutamise kohta peamiselt suurte laevade ja allveelaevade laevamootoritena."

Samal päeval toimub veel üks sündmus, mille motiveerivad põhjused on mõnevõrra ebaselged - pärast NTS koosolekut peetakse kitsas koosseisus (I.V. Kurchatov, A.P. Aleksandrov, N.A. Dollezhal, B.S. Pozdnyakov) koosolek, kus arutatakse N.A. sõnum. Dollezhal "Grafiidiga reaktorite projektide kohta." Tegemist oli arendamisega A.P. juhiste järgi. Aleksandrov (tollane IPP direktor) energiaotstarbelise reaktori eelprojektiga, milles kasutati 4,5%-ni (umbes 1 t) rikastatud uraani, looduslikku uraani (15-20 t) ja tooriumi (10-20 t).

Koosolekul soovitati lisada 1950. aasta kavasse tööstusliku AB reaktori projekt, milles kasutatakse samaaegselt soojust energia tarbeks ja plutooniumi tootmine, ja projekt "väiksemate mõõtmetega rikastatud uraani reaktori kohta, mis on mõeldud ainult energeetiliseks otstarbeks. kogu soojusvõimsus 300 ühikut, efektiivne võimsus umbes 50 ühikut" koos grafiidi ja vesijahutusvedelikuga. See on esimene AM reaktori – tulevase Esimese tuumaelektrijaama reaktori – mainimine. Samuti anti juhised nende reaktorite kohta kiiremas korras füüsikaliste arvutuste ja eksperimentaalsete uuringute tegemiseks.

Hiljem I.V. Kurchatov ja A.P. Zavenjagin selgitas AM-reaktori valimist prioriteetseks ehituseks asjaoluga, et "sellel on võimalik kasutada tavapärase katla praktika kogemusi rohkem kui teistes plokkides: ploki üldine suhteline lihtsus muudab ehitamise lihtsamaks ja odavamaks."

Natuke keerulisem kui samovar

1949. aasta lõpus - 1950. aasta alguses. LIPANis I.V. juhtimisel. Kurchatov viis läbi füüsikalisi arvutusi ja muid uuringuid ning NIIKhimmashis N.A. Dollezhal - "laevareaktori" eelprojekti väljatöötamine. „Laevareaktor” on umbes 25 000 kW auruturbiini võimsusega, grafiidi- ja vesijahutusega kõrgpingeline rikastatud uraanireaktor, mida rakendatakse laeva elektrijaamas.

11. veebruaril 1950 kohtumisel PGU juhi B.L. Vannikovi “laevareaktori” projekt hinnatakse esialgseks ja selle projekti põhjendamiseks otsustatakse ehitada labori “B” territooriumile “pooltööstuslikku tüüpi katseseade (AM-seade) soojuseraldusvõimega 30 tuhat kW ja 5 tuhat kW in auruturbiin, kasutades selle reaktori jaoks 3-5% rikastatud uraani koguses 300 kg koos grafiitmoderaatori ja vesijahutusega. See otsus, nagu koosolekul osalejad arvasid, oli põhjendatud "lõhustuvate materjalide ressursside" piiratusega, aga ka sellega, et esimese perioodi kõige olulisem ülesanne on "põhimõtteline kinnitus […] ümberehitamise praktilisele võimalusele. tuumarajatiste tuumareaktsioonide soojus mehaaniliseks ja elektrienergiaks. Seega eraldati "laevareaktori" energiakomponent eraldi eksperimentaalsele AM-paigaldisele.

Uut tüüpi reaktorite projekteerimine nõudis olulist teadmiste laiendamist erinevates teaduse ja tehnoloogia valdkondades. Teadmised neutronite füüsikast olid 1948. aastal väga piiratud. Uraan-235, uraan-238 ja konstruktsioonimaterjalide ristlõiked olid teada 10% veaga ja ainult termiliste neutronite puhul; resonantsneeldumist on uuritud ainult uraan-238, pealegi tahkete plokkide puhul. Termilise neutronite kasutusteguri arvutamise meetodid on välja töötatud ainult kõige lihtsamate rakkude jaoks; Uraani põlemist ja plutooniumi akumuleerumist on uuritud lühikeste kampaaniate jaoks.

Enne jõureaktorite projekteerimise algust tuli uurida tuumakütuse sügavat põlemist. Küsimus tuumastruktuuri mõjust kriitilisele massile ja neutronvoo tiheduse jaotusele alles sõnastati ning sellele oli vaja veel vastust saada. Vaja oli välja töötada süsteem võimsusreaktori tööks vajaliku suure algreaktiivsuse marginaali kompenseerimiseks ja selle mõju neutronvoo tiheduse jaotusele reaktoris.

Oli vaja välja töötada kütuseelement - reaktori peamine ja kõige kriitilisem konstruktsioon, mis tagaks jahutusvedeliku usaldusväärse kuumutamise temperatuurini vähemalt 250-300 ° C ilma kütuseelementide ohtliku hävitamise ja radioaktiivsete lõhustumisproduktide eraldumiseta. tuumaelektrijaama primaarahelasse ja ruumidesse. Sel ajal ei olnud võimalik anda kogemuspõhiseid soovitusi kütuseelementide võimaliku konstruktsiooni ja kõrgel temperatuuril töötava tuumkütuse koostise kohta.

Samuti oli vaja tagada tuumakütuse tulevase koostise keemiline ühilduvus ja mõõtmete stabiilsus kütuseelemendi kattekihiga temperatuuril üle 300°C intensiivse neutronkiirguse ja põlemisprotsessi käigus toimuva kütuse koostise muutumise tingimustes. kaua aega.

Usaldusväärsed meetodid kiiritatavate materjalide omaduste muutuste, kütuse ja kattega interaktsiooni kineetika hindamiseks, usaldusväärsed andmed tuumakütuse suuruse muutuste (nn paisumise) kohta sõltuvalt põlemisest ja paljud muud tehniliselt olulised andmed kiirguse prognoosimiseks. kütusevarraste töökindel töö polnud tol ajal arendajatele kättesaadav.

Sel ajal kättesaadavate teaduslike ja tehniliste andmete uurimise ja analüüsi tulemusena koostati 1950. aasta veebruaris I.V. Kurchatov, N.A. Dollezhal ja S.M. Feinberg, aruanne, mis sisaldab vesijahutusega uraan-grafiidi jõureaktori esialgseid projekteerimismaterjale. Füüsikalised arvutused tegi P.E. Nemirovsky ja inseneriarvutused P.I. Aleštšenkov.

Aruande järeldustes märgiti, et vesijahutusega uraan-grafiitreaktori loomine tuumareaktsiooni soojuse kasutamiseks energia otstarbel tundub olevat teostatav ning tehti ettepanek välja töötada ja ehitada eksperimentaalne prototüüpreaktor, millel on järgmised omadused: reaktori termiline reaktor. võimsus 30 MW, turbiini võlli võimsus 5 MW , uraani rikastamine 3–5%.

16. mail 1950 võeti NSV Liidu Ministrite Nõukogu otsusega vastu tööplaan laboratooriumi “B” alale kolme rikastatud uraan-235 kasutava reaktoriga eksperimentaalelektrijaama loomiseks: vesi. jahutatud uraan-grafiidi reaktor, gaasjahutusega uraan-grafiidi reaktor ja uraan-berüllium reaktor gaasijahutusega või sulametalliga jahutamisega. 29. juuli 1950 N.A. Dollezhal kinnitati "uut tüüpi energia- ja elektrienergia tuumarajatiste väljatöötamise juhiks", D.I. Blokhintsev - tema asetäitja füüsilistes küsimustes, B.M. Sholkovich - inseneriküsimustes.

1950. aasta detsembris avaldati Esimese tuumaelektrijaama elektriosa reaktori ja soojuselektrijaama esialgne projekt. Selles võeti reaktori soojusvõimsuseks 30 MW, südamiku läbimõõt 1,5 m ja reaktori kampaania nimivõimsusel 120-140 päeva. Arvutuste kohaselt määrati kütusekoormuseks 500-600 kg ning selle rikastamist vajas väljatöötamise käigus veel täpsustamine. tehniline projekt reaktor sõltuvalt kütuseelementide lõpliku konstruktsiooni ja koostise valikust.

1951. aasta alguses reaktori eelprojekti läbivaatamise tulemuste põhjal ja tehnoloogiline skeem paigaldusülesanne väljastati projekteerimisorganisatsioon tuumajaama lõpliku soojusskeemi väljatöötamiseks, põhi- ja abiseadmete, tsirkulatsioonipumpade, aurugeneraatorite, rõhukompensaatorite jms valikuks, samuti tuumajaama ehitus- ja paigaldusjooniste väljatöötamiseks .

Dokumentatsioon eelisjärjekorras ehitustööd töötati välja juba 1950. aastal. Samas lähtuti arenduse kiirendamiseks piisava ruumi ja abisüsteemide võimsuse reserveerimise nõudest, mis pidid tagama. võimalikud variandid vooluringid ja seadmed vastavad eelnevalt kinnitatud põhispetsifikatsioonidele.

50ndate alguses seisid B-labori juhid silmitsi instituudi edasise arengu küsimusega. D.I memuaaridest. Blokhintseva: “I.V. Kurtšatov tegi ettepaneku viia selle reaktori edasiarendus ja selle baasil tuumaelektrijaama ehitamine üle Obninski instituudile... see tekitas tõsiseid arutelusid Obninski elektrireaktorite edasiarendamise tee valiku üle. Mida arendada: berülliumoksiidi moderaatoriga kõrgtemperatuurilised termilised neutronreaktorid? Metalljahutusega reaktorid? Või järgige I.V. Kurchatov, mis oli väga mõõdukas? Aur rõhuga 12 atm tavasoojusenergeetikas oli juba läbitud etapp... Mina ja mu asetäitja teaduses A.K. Krasin toetas I.V. Kurtšatova. A.I. Leypunsky pidas seda otsust valeks. Leypunsky uskus, et see suunab jõupingutused tõhusamate reaktorite kallal töölt kõrvale ja kaitses tuumaenergia radikaalset arengusuunda, kuigi ta aitas kaasa esimese tuumaelektrijaama loomisele.

I. V. Kurtšatovi ettepanekul viidi 1951. aasta keskel esimese tuumaelektrijaama ehitusprojekti teaduslik ja tehniline juhtimine üle Füüsika ja Energeetika Instituudile. 1951. aasta juunis määrati NSVL Ministrite Nõukogu dekreediga tuumaelektrijaama ehituse eest vastutama labori “B” juhid D.I. Blokhintsev (teaduslik juhendamine) ja P.I. Zahharov (ehitus). Samal ajal kantakse kõik AM-i projekteerimismaterjalid LIP AN-ist üle laboratooriumisse “B”. Seega saab laborist “B” alates sellest ajast kõigi esimese tuumaelektrijaama projekti raames toimuvate arenduste tellija ja teadusdirektor. Reaktori peakonstruktoriks jääb NIIKhimmaš, tuumajaama üldprojekti töötab välja Leningradi GSPI-11 A.I juhtimisel. Gutov, aurugeneraatorid - OKB "Gidropress" B.M. juhtimisel. Šolkovitš.

Blohhintsev kirjutas: “... tuumajaama põhiskeem on ülilihtne, võiks öelda, et natuke keerulisem kui samovar... see näiline skeemi lihtsus kätkeb endas suurt salakavalust... Algul kõik tundus väga lihtne, kuid saime peagi aru, et projekt on alles esimese selguse staadiumis. Ees ootas tohutult tööd... Lahendamist vajavate probleemide hulk kasvas, kui süvenesime reaktori kallal töösse.

AM-reaktori projekteerimismaterjalid viidi laborisse B ilma tehniliste lahendusteta mitmete oluliste probleemide, eelkõige kütuseelementide osas. Ilmselt sellepärast kirjas asetäitjale. LIP AN direktor I.N. Golovin dokumentide üleandmise kohta ("Saadan teile kõik projektimaterjalid, mis meil on AM-i kohta") sõna "kõik" kohal on küsimärk, mis väljendab D. I. hämmeldust. Blokhintseva. Seetõttu erines tuumajaama lõplik projekt algsest ja selle põhiarenduse viis läbi laboratoorium “B”.

AM reaktori projekti põhiidee oli torukujulise kütuseelemendi kasutamine, milles soojuse eemaldamiseks kasutatav veevool liigub toru sees ja uraan asub väljaspool ja sellel peab olema usaldusväärne termiline kontakt toru seinaga. toru. Sellise kütuseelemendi loomine (nagu AM reaktori peakonstruktor N. A. Dollezhal ise tunnistas) oli kõige keerulisem probleem. Kütuseelemendid - reaktori kõige pingelisem struktuur - peavad töötama kõrge energiaeraldustihedusega (kuni 1 kW/cm3 kütuse kohta) neutronvoo mõjul tihedusega kuni 5 1013 neutronit/cm2.sek. . Arvutuste kohaselt oli reaktori usaldusväärseks tööks vaja tagada kütuseelemendis tekkiva soojuse eemaldamine nii, et uraani temperatuur ei ületaks 450°C.

Sellise soojushulga eemaldamine tuumkütusest ja selle ülekandmine primaarringi vette ilma kütuseelemendi ülekuumenemiseta eeldas kõrge soojusjuhtivusega kütuse koostise, õhukeseseinaliste ülitäpsete kattetorude ja usaldusväärse, kauakestva soojuskontakti kasutamist. kütuseelemendi kattekiht kütusega.

Kompositsiooni valikut pidid eelkõige mõjutama katsed selle kokkusobivuse kohta kestamaterjaliga. Eriti õhukese seinaga ülitäpseid torusid tuli hankida tööstusest, mis seisis sellise ülesande ees esimest korda. Usaldusväärset soojuskontakti tuli kinnitada kütusevarraste testimisega termopinkides ja RFT reaktoris.

Katsetööde arendamiseks oli vaja rajada eriti õhukese seinaga roostevabast terasest torude tootmine välisläbimõõduga 9 mm, seinapaksusega 0,4 mm ja pikkusega 2500 mm. Järgnevalt lisati sellesse peatorusse torud kütusevarda korpuste jaoks välisläbimõõduga 14 mm ja seinapaksusega 0,2 mm, samuti torud juhtvarda kanalite jaoks.

Kütus. Esimesed sammud

Vaatamata maailma esimese tuumaelektrijaama projekti insenertehniliste lahenduste näilisele lihtsusele ja suhteliselt madalatele auruparameetritele, puutusid projektiarendajad kokku mitmete keeruliste, kohati isegi näiliselt lahendamatute probleemidega, mille hulgas osutusid insenertehniliselt ja tehnoloogiliselt kõige keerulisemad. kütusevarraste probleem. Kütusevarraste väljatöötamisega tegeles 5 organisatsiooni, kes töötasid välja umbes 10 kütusevarraste varianti. Kütusevarraste esimesed versioonid ei läbinud katseid. IPPE (V.A. Malykh) väljatöötatud kütuseelemendi variandi lõpliku valiku otsus tehti alles 25. septembril 1953 – 7 kuud enne Esimese TEJ reaktori füüsilist käivitamist. Selle aja jooksul oli vaja valmistuda uus töökoda Elektrostalsky juures Masinaehitustehas, meisterdada ja valmistada 514 kütusevarda, kontrollida nende kvaliteeti, saata Moskva keemiatehasesse, kus valmistatakse 128 kütusekomplekti ja saadetakse Obninskisse. Kütusesõlmede tootmiseks kulus tehasemeeskondadelt ja IPPE-lt enne 1954. aasta maid kõvasti tööd.

Projekteerimise alguses ei tuntud torukujuliste kütusevarraste valmistamise meetodit. Paralleelselt töötati välja mitmed kütuseelementide konstruktsioonivõimalused, mis põhinesid tol ajal saadaolevatel materjalide käitumise andmetel. Koos sellega töötati välja nende tootmise tehnoloogia, prototüübid täismahus või esindussuuruses kütusevardad ja samal ajal teostati autoklaavikatsed materjalide sobivuse, soojustsükli ja soojusjuhtivuse muutuste osas spetsiaalsetel termostenditel. Need testid edukalt läbinud proovid saadeti töötingimustele lähedastes tingimustes testimiseks Aatomienergeetika Instituudi uurimisreaktorisse RFT ning pärast neid katseid tehti neile metallurgilised uuringud kuumas laboris.

Uraani temperatuuri määravad jahutusvee temperatuur ja temperatuuride erinevused piirkondades, mida eemaldatud soojus järjest läbib, nimelt: piirkonnas kütusevarda toru siseseinast kuni jahutusveeni, toru seinal. toru kontakttakistusel kütuse koostisega ja kütusekihis endas. Kõik temperatuurimuutused sõltuvad kasutatavate materjalide soojusjuhtivusest, seinte või kihtide paksusest, soojusvoo suurusest, vee kiirusest ning valitud kütusevarda konstruktsiooni jaoks on need eelnevalt piisava täpsusega määratavad. arvutuse järgi. Kütuseelemendi sisetoru ja kütuse kokkupuutepunkti temperatuuri erinevust ei olnud võimalik arvutada ja see võib varieeruda sõltuvalt tootmis- ja töötingimustest.

Seega oli kütuseelemendi usaldusväärseks tööks reaktoris vaja kogu kampaania vältel säilitada pidev termiline kontakt toru kokkupuutepunktis uraaniga. Usuti, et seda on võimalik saavutada järgmistel viisidel:

• luua difusioonside terastoru ja uraani vahele. Siis on soojuse läbimine uraanist torusse sarnane soojuse läbimisega metallis;
• luua kontakt terastoru ja uraani vahel läbi õhukese vedela metalli kihi. Et uraani temperatuur ei tõuseks, peaks kihi paksus olema võimalikult väike.

Kogemuste puudumise tõttu oli võimatu eelistada ühte või teist kütuseelemendi versiooni ja seetõttu töötati nende loomisel paralleelselt.

Mitmete instituutide (LIPAN, NII-9, NII-13) arvukad katsed toota prototüüpe, mis oleksid suutelised taluma termilise tsükliga projekteeritud soojuskoormusi, lõppesid ebaõnnestumisega. Seetõttu lõid töösse kaasa labori “B” tehnoloogid V. A. juhtimisel. Malykh. 1952. aasta lõpus töötasid nad välja kütuseelemendi, mille konstruktsioon võimaldas läbida palju termilisi tsükleid ja talus projekteeritutest üle kolme korra suuremaid koormusi.

Nii ilmus 1953. aasta keskpaigaks täpselt määratletud, üheselt mõistetav südamiku kujundus, milles kasutati magneesiumiga uraani-molübdeeni sulamil põhinevat dispergeerivat kütuseelementi, mille toimivus oli selleks ajaks kinnitatud mahus, mis oli piisav. reaktori esimese standardkoormuse valmistamine.

Otsustav roll selles saavutatud edu etendas tohutut rolli arendusprotsessis, mis pöörati nii toormaterjalide ja torude kvaliteedikontrolli kui ka kütusevarraste tootmisprotsessi juhtimistehnoloogia küsimustele. Alustades originaaltorude sisepinna kvaliteedi kontrollimisest spetsiaalselt loodud periskoopidega ja lõpetades "viimase" kontrollimisega. keevitada kütusevarraste kohta – kõik juhtimismeetodid ja -vahendid on sisuliselt kas uuesti loodud või oluliselt täiustatud seoses tuumakvaliteediga toodete rangemate puhtuse, täpsuse ja töökindluse nõuetega. Paralleelselt tootmistehnoloogia ja tootmisprotsessi käigus tööjuhtimise loomisega töötati välja ja rakendati meetodeid ja vahendeid mittepurustav katsetamine valmis kütusevarraste kvaliteet. Kasutuskogemus on näidanud, et selline tähelepanu juhtimisküsimustele on end igati õigustanud – esimese TEJ kütusevardad on paljude tööaastate jooksul näidanud ülimalt töökindlat tööd.

Esimene kontroll

Lõppprojektis nägi reaktori kujundus välja selline. Reaktori grafiidivirn, läbimõõduga 3000 mm ja kõrgusega 4500 mm, koosnes kahte tüüpi plokkidest. Aktiivne tsoon koosnes vertikaalselt seisvatest kuusnurksetest plokkidest, mille kesksed augud olid läbimõõduga 65 mm, millesse sisestati kütusekanalid. Reflektor valmistati horisontaalsete plokkidena, mis olid nööritud 24 vertikaalsele püstikule, mille kaudu ringles vesi, et eemaldada grafiitreflektoris tekkiv soojus.

Instituudi teoreetilises osakonnas uuriti termilise neutronreaktori teooria üksikuid, peenemaid küsimusi. Tuumaelektrijaamade reaktori peamised füüsikalised arvutused koondati A.K. osakonda. Krasin (teadusliku direktori asetäitja tuumaelektrijaamade loomise alal, kes koordineeris eksperimentaalseid ja arvutuslikke uuringuid) ja need viis läbi M.E. Minashina. Peamine ülesanne need arvutused olid määratlus ja valik füüsilised omadused reaktori kütusekoormuse määramine, selle käitumise uurimine kütmisel jne. Nad tegid ettepaneku katsestendi loomiseks.

See alus on grafiidist, uraanist ja veest valmistatud AM reaktori südamiku kriitiline koost torukujuliste kütusevarrastega, mida hiljem nimetatakse füüsikaks. AMF-i stend”, toimus otse Blokhintsevi kabineti all. Eesmärk oli saada katseandmeid, et kontrollida arvutusmeetodi ja parameetrite valiku õigsust. AMF on jõudnud kriitiline seisund 3. märtsil 1954 viidi sellel esimest korda Obninskis uraani lõhustumise ahelreaktsioon. Katsed on näidanud, et suuri vigu vähemalt TEJ kampaania alguses ei tule.

Suureks abiks laboratooriumile “B” esimese TEJ loomisel olid PSU juhid ning kogenud teadlased ja spetsialistid teistest instituutidest ja ettevõtetest.

Nagu M.E. meenutas Minashin, seadmete paigaldamise algusest peale oli E. P. peaaegu pidevalt jaamas. Slavski, I.V. tuli Kurchatov, A.P. Aleksandrov, reaktori peakonstruktor N.A. Dollezhal ja tema lähim assistent P.I. Aleštšenkov. Slavski võttis tegelikult enda kanda paigaldustööd, Kurtšatov tegeles rohkem reaktori füüsikaga, Aleksandrov “täiendas” Kurtšatovit inseneri- ja tootmisküsimustes.

Muidugi oli Nõukogude "aatomiprojekti" üldist teaduslikku juhtimist teostanud Kurtšatovi roll palju suurem ja mõnikord ka otsustava tähtsusega. "Omal ajal, kui tuumajaam juba ehitati," meenutas Blohhintsev kakskümmend aastat pärast jaama käivitamist, "saati ootamatult kahtluse alla kogu projekti mõte. Väga autoriteetne teadlaste seltskond, kes projektiga hästi kursis, avaldas arvamust, et töö tuleks peatada põhjendusega, et jaam oleks ebaökonoomne (nagu oleks tollal tegu efektiivsuse küsimusega!)... Suurte õnneks põhjus, I.V. Kurchatov... ei nõustunud selle arvamusega...".

Side LIPANiga pärast projekti üleandmist ei katkenud ja selle instituudi töötaja P.E. Nemirovsky osales B-labori teoreetilise osakonna töös. Suure tähtsusega oli kogenud spetsialistide üleminek tööstuse teistest instituutidest ja ettevõtetest laborisse “B”. Niisiis, B.G. tuli LIPANist. Dubovsky, Tšeljabinsk-40 - tuumaelektrijaama esimene juht N.A. Nikolajev, talituste juhid I. Morozov, A. Popov, P. Zabelin jt.

Ehitusest kütuse laadimiseni

Kasutuselevõtu perioodil pöörasid tuumajaamale tähelepanu nii ministeeriumi juhtkond kui ka I.V. Kurtšatov oli veelgi suurem. Vaatamata projekti põhimõttelisele uudsusele, tõsistele probleemidele ja raskustele, mis tuli selle elluviimisel lahendada ja ületada, viidi tuumajaama projekteerimine ja ehitamine läbi ülilühikese ajaga.

Esimese ämbri mulda ehitusplatsil eemaldas ekskavaator 1951. aasta septembris ning reaktori ja seadmete paigaldamist alustati 1953. aasta oktoobris. 1954. aasta märtsiks lõpetati jaama ahelate, termomehaaniliste seadmete ja muude süsteemide paigaldamine põhimõtteliselt. 1954. aasta märtsis algas süsteemide silumine ja seadmete testimine vastavalt tehnilistele kirjeldustele ja käivitusprogrammidele. Kui silumine oli lõpetatud, võeti süsteemid lõpuks kasutusele.

Mis tahes paigalduse töökindlus sõltub kriitiliselt paigaldamise kultuurist ja kvaliteedist. Võttes arvesse käitise ainulaadset ja põhimõtteliselt uut laadi, viidi tuumaelektrijaama ja eelkõige reaktori, primaarahela paigaldamisel ning tehnoloogiliste kanalite laadimiseks ettevalmistamisel läbi erirežiimi ja tehnoloogilised meetmed, mis tagas vajaliku puhtuse, tehnoloogiast kinnipidamise ja range operatiivkontrolli kõige kriitilisemate tööde tegemisel. See meetmete süsteem kehtis kõigi tuumaelektrijaama süsteemide ja seadmete paigaldamise, seadistamise ja käivitamiseks ettevalmistamise ajal. Selle tulemusel oli võimalik peaaegu täielikult vältida primaarahela ja reaktori paigaldussaastet katlakivi, rästide, tihendite, elektroodide, keevitustraat ja muud võõrkehad. Tänu esimese tuumaelektrijaama paigaldustööde heale korraldusele on range kontroll väljatöötatud paigaldusreeglite ja tehnoloogiliste tingimuste järgimise üle seadmete tootmisel ja tarnimisel, tõsistel viivitustel või talitlushäiretel. tellimistööd ja käivitamist, samuti seadmete rikkeid ei täheldatud.

Samal ajal, 1952.-1953. laboris “B” viidi läbi teoreetiline uurimus AMi füüsiliste arvutuste kohaselt moodustati selle meeskond. Sel ajal valiti ja nimetati ametisse tuumaelektrijaama juht N.A. Nikolajev, kes töötas varem tehases nr 817 (Tšeljabinsk-40) tööstusreaktori AV-1 juhina ja tuumaelektrijaama juhataja asetäitjana A.N. Grigorjandid.

1954. aasta märtsiks lõpetati tuumajaamasüsteemide paigaldamine ja 5. mail alustati reaktori kütusega laadimist. 6. mail 1954 andis D.I. Blohhintsev, valves olnud teaduslikud juhendajad (A.K. Krasin, B.G. Dubovsky, M.E. Minashin) ja nende assistendid (V.A. Konovalov, E.I. Injutin, M.N. Lantsov, A.V. Kamajev). Veel varem, N.A. korraldusel. Nikolajev, kinnitati töövahetused ja määrati ametisse nende ülemad (Ju.V. Arhangelski, B.B. Baturov, V.A. Remizov, G.N. Ušakov).

9. mail kell 19:07 saavutas reaktor 61 kütusekanali laadimisel kriitilise piiri ja seejärel laeti täisarvuga kanaleid (128 tk).

Esimene reaktorisse laaditud kütusekanalite partii sisaldas 546 kg uraani, mis oli rikastatud 5% uraan-235-ga. Moderaatori tuumade (süsinik ja vesinik) arvu suhe töötingimustes olevate uraani tuumade arvu oli vastavalt 174 ja 4,2. Roostevaba terast 1Х18Н9Т kasutati kütusekanalite, juhtimis- ja kaitsesüsteemide kanalite ning kütuseelementide kattematerjalina. Kokku sisaldas südamik 204 kg terast, 54,3 kg molübdeeni ja 62 kg magneesiumi.

Füüsiline käivitamine ja selle programmi järgi tehtud katsed näitasid reaktori arvestuslike ja eksperimentaalsete karakteristikute rahuldavat kokkulangevust, mida tuleb mõistagi pidada suureks saavutuseks. Reaktori põhikarakteristikud kinnitati vastuvõetava täpsusega - see puudutas kütusevarustust, tööaega, neutronvoogude jaotust jne. Füüsilise käivitusplaani töö edukas lõpuleviimine võimaldas liikuda edasi jõukäivituse juurde - tuumaelektrijaama püstitamine juunis 1954.

Seal on "tuumaelekter"!

Esimene tuumaelektrijaam oli ühe reaktoriga, südamiku kõrgus oli 1,7 m, läbimõõt 1,5 m, elektrivõimsus 5000 kW ja soojusvõimsus 30 000 kW. Reaktori teises ahelas toodeti ülekuumendatud auru rõhuga 12,5 atm ja temperatuuriga 2600C, aur sisenes turbiini, mille võllile paigaldati elektrigeneraator. See oli esimene kogemus uraani tuumade lõhustumisenergia muundamiseks elektrienergiaks auruturbiini tsükli kaudu.

Kell 17.00. 45 min. 26. juunil 1954 avati turbogeneraatori auru etteandeventiil ja see hakkas tootma elektrit tuumakatlast.

Maailma esimene tuumaelektrijaam sattus tööstusliku koormuse alla. Elektrigeneraatori võimsus ulatus 1500 kW-ni. Juba 27. juunil said ümbruskonna tööstus- ja põllumajandustarbijad elektrit esmakordselt tuumakütuse põletamisel töötavast turbiinist. Sellest ajast peale on seda päeva sisuliselt hakatud pidama tuumaenergeetika sünnipäevaks.

Tuumajaama projekteerimisvõimsuse arendamiseks kulus neli kuud. Tegemist oli kuudepikkuse järjekindla ja pingelise tööga, mil uuriti tuumajaama, tuvastati projekteerimisvigu ja seadmete nõrkusi ning tehti üksikuid komponente ja süsteeme vajalikke ja võimalikke parendusi. Põhimõtteliselt sujus kõik ladusalt, tekkinud probleemid likvideeriti, tehti muudatusi mõnes projektis ja kasvas tuumajaama elektrivõimsus. 1954. aasta oktoobris viidi tuumajaama turbogeneraator projekteeritud võimsuseni 5 MW.

Juba jaama töö esimene etapp näitas, et peamised konstruktsioonikomponendid, nagu reaktori müüritis, kütusekanalid kütusevarrastega, aurugeneraatorid, pumbad, primaarkontuuri torustikud koos neisse paigaldatud liitmikega, valiti edukalt ja tagavad reaktori töö. elektrijaam selle projekteeritud võimsusel. Kõigi meeskondade, kõigi maailma esimese tuumajaama loomisel osalejate jõupingutused viidi edukalt lõpule.

Blokhintsevi aruanne esimese tuumaelektrijaama kohta sai 1. peamiseks aruandeks rahvusvaheline konverents Aatomienergia rahumeelse kasutamise kohta Genfis (1955).

Alates 1956. aastast on jaam avatud Nõukogude Liidu ja välisdelegatsioonidele. Esimest tuumajaama külastasid paljud silmapaistvad poliitilised tegelased, teadlased, aga ka kümned tuhanded tavalised inimesed peaaegu kõigist maailma riikidest.

1957. aastal esimese TEJ väljatöötamises, kasutuselevõtus ja arendamises osalemise eest sai D.I. Blokhintsev, N.A. Dollezhal, A.K. Krasin, V.A. Malykhile omistati Lenini preemia ning suur hulk töös osalejaid pälvis NSV Liidu ordenid ja medalid.

Reaktor teaduse jaoks

Esimesel tööperioodil käsitleti tuumaelektrijaama katseelektrijaamana. Seal õppisid ja treenisid esimeste tööstusjaamade spetsialistid, esimeste tuumaallveelaevade ja tuumajäälõhkuja "Lenin" meeskonnad ning praktikal SDV, Tšehhoslovakkia, Hiina ja Rumeenia spetsialistid. Kuid alates 1956. aastast hakkas jaama eesmärk järk-järgult muutuma. Esimese TEJ arendamise, loomise ja käitamise kogemus aitas selgemalt määratleda lähituleviku ülesanded tuumareaktorite kasutamisel nii energeetikas kui ka muudes tööstusvaldkondades. Reaktorit otsustati kasutada peamiselt neutronite allikana teadusuuringuteks, eelkõige vajaliku võimsamate tuumaelektrijaamade loomiseks.

Nii väikese võimsusega jaamal nagu Esimene tuumaelektrijaam on võimatu konkureerida traditsiooniliste toiteallikatega ja sellest ei saaks üldse rääkida, kui osa selles ellu viidud ideedest ja kulude vähendamise tagamisest ei oleks siis omaks võetud. kõik tuumaelektrijaamad. Näiteks võimaldas reaktori osaliste ülekoormuste meetod peaaegu kahekordistada keskmist kütuse põlemist ja seeläbi vähendada järsult kütusekomponenti tarnitud elektrienergia maksumuses.

Meetodi olemus seisneb selles, et selle asemel, et vahetada korraga välja kõik südamiku kütusekanalid (täpselt see oli projektis ette nähtud), vahetatakse välja vaid osa kanalitest. Sel juhul paigutatakse müüritise välimistest ridadest nõrgalt põlenud kanalid ümber keskele, kus neutronvoo tihedus on maksimaalse väärtusega. Värsked kanalid on paigaldatud tsooni perifeeriasse. Selline ümberkorraldamine tagab neutronvoo tiheduse ühtlasema jaotumise reaktori raadiuses ja kütuse sügavama põlemise. Ja kuigi tööaeg ülekoormuste vahel väheneb, on efektiivsuse kasv nii suur, et seda meetodit kasutatakse ühes või teises modifikatsioonis kõikjal uute reaktorite väljatöötamisel.

Kogu tööperioodi jooksul ehitati AM reaktoris teaduslike ja insenertehniliste katsete läbiviimiseks 17 erinevatel eesmärkidel kasutatavat kontuuri. Nende silmuste kallal tehtud tööde hulgas tuleb kõigepealt ära märkida Belojarski esimese etapi (reaktorid AMB-1 ja AMB-2) ja Bilibino (EGP-6 reaktor) reaktorite paigaldamise põhjendamiseks tehtud uuringud. TEJ. AM-il katsetati Leningradi, Kurski, Smolenski, Tšernobõli ja Ignalina tuumaelektrijaamade RBMK reaktorite üksikuid elemente. Nii sai esimese tuumaelektrijaama reaktorist uraani-grafiidi kanalite reaktorite suuna rajaja.

1962. aastal hakkas AM reaktoris töötama termioonilise energia muundamise agregaat. Selles paigaldises muudeti tuumaenergia esimest korda NSV Liidus otse elektrienergiaks. Silmusel saadud tulemusi kasutati maailma esimese kosmose tuumaelektrijaamade TOPAZ konverterreaktori projekteerimisel ja käivitamisel 1970. aastal.

Lisaks silmustestidele uuriti AM reaktoris mitmete reaktori materjalide käitumist kiirgusväljades. Uuringud viidi läbi reaktori neutronkiirte abil, sealhulgas tahkisfüüsikas. AM-is on viimastel aastatel hakatud tootma kunstlikku molübdeenradionukliidi tootmist, mis on muutnud IPPE-st peamise onkoloogiliste haiguste diagnoosimiseks meditsiinis kasutatavate tehneetsium-99 generaatorite tootja ja tarnija.

pensionil"

Vastavalt aatomienergiaministri 13. märtsi 2002. a korraldusele nr 132 peatati 29. aprillil 2002 I tuumaelektrijaam, täpsemalt selle töö elektritootmisega seoses ahellõhustumise protsessiga. uraani tuumad peatati. Jaam töötas toiterežiimil peaaegu 48 aastat. Reaktori paigaldamise aeg on endiselt rekordiline.

Loomulikult ei olnud tuumaelektrijaama loomisel ja töötamise ajal võimalik vältida arvukaid seadmevigu ja personali vigu, kuid kogu käitise töötamise ajal ei esinenud personali ohtlikku ülekiirgust, mis ületaks kehtestatud. standardid; ümbruskond, sh reaktorist 1,5-4,5 km kaugusel asuv linn, ei puutunud kokku olemasolevast looduslikust foonist kõrgemal kiirgussaastega.

Viimaste aastate jooksul on reaktor läbinud põhjaliku testimise, töötades kõikides lubatud tingimustes ja on osutunud kõige tõhusamaks. parim pool. Reaktori töökindluse määrab eelkõige kütuseelementide töökindel töö ja kogu töökanali konstruktsioon. Seega ei rikkis esimese 20 tööaasta jooksul ükski paljudest tuhandetest reaktoris töötavatest kütusevarrastest, kui nende töötingimusi järgiti. Veelgi enam, sama kütusekoguse korral tagasid osalised ülekoormused pikka aega reaktori töö (2-2,5 korda rohkem kui projekteeritud). Üksikutes kanalites saavutati põlemissügavus 32% ja nende tööaeg ületas 40 000 tundi. Seega on töökindla uraani-molübdeeni sulamist dispersioon-tüüpi torukujulise kütuseelemendi tootmise projekteerimise ja tehnoloogia väljatöötamine. termiline, kuni difusioonini, kontakt roostevabast terasest kestaga sai Esimese tuumaelektrijaama loojate üheks oluliseks saavutuseks.

Esimene tuumaelektrijaam, mille peamine panus maailma tsivilisatsiooni seisneb selles, et see andis aluse aatomienergia rahumeelsele kasutamisele ja aitas kaasa inimeste vaadete muutmisele aatomiprobleemi suhtes, jätkab oma enam kui poole sajandi pikkust jälgimist uues võimsuses.

Pole nimekirjades

Vastavalt "Maailma esimese tuumaelektrijaamae" võeti vastu võimalus dekomisjoneerida jaama uurimisreaktor koos käitise pikaajalise säilitamisega järelevalve all. Kogu töötsükkel pidi valmima neljas etapis:

1. etapp – dekomisjoneerimise ettevalmistamine (2002-2010);

2. etapp – ettevalmistamine pikaajaliseks säilitamiseks järelevalve all ja lokaliseerimine (2010-2015);

3. etapp – pikaajaline säilitamine vaatluse all (2015-2080);

4. etapp – finaal (pärast 2080. aastat).

Kogu AM-reaktori töötamise ajal kasutati erineva koostisega kütusekomplekte:

• OM-9 - uraani sulam 9% molübdeeniga ja 5; 6; 6,5 ja 7% rikastus;
• uraandioksiid magneesiumi alamkihiga 4,4 ja 10% rikastusega;
• UC-põhine;
• põhineb U(AlSi)3.

IPPE spetsialistid sorteerisid kasutatud kütusesõlmedest kütusevardad normaalseteks ja defektseteks, lekkivate katetega, millel olid nähtavad kahjustused. Standardsete ja katseliste kasutatud tuumkütuse sõlmede defektsed kütusevardad pakiti spetsiaalselt konstrueeritud suletud kanistritesse, mis paigaldati standardsetesse AM hülssidesse ja saadeti instituudi kasutatud tuumkütuse hoidlasse.

Samuti lõigati välja umbes 80 eksperimentaalset kanalit ja sõlme, mida testiti eksperimentaalsetes IR AM-silmustes.

Kõik elektritootmiskanalid on täielikult eraldatud, sealhulgas ohtlike töökeskkondade (Cs, Na, Na-K) neutraliseerimine ja kütuseosade eraldamine. Nendest kanalitest eraldatud kütuseelemendid pakiti suletud kanistritesse ning kanistrid saadeti instituudi kasutatud tuumkütuse hoidlasse.

2008. aasta juunis tehtud tööde tulemusena viidi AM-i uurimisreaktor tuumaohutu olekusse ja eemaldati tuumaohualade nimekirjast.

Austusavaldus saavutustele

Hinnates maailma esimese tuumaelektrijaama töö põhitulemusi ja selle panust meie riigi ja kogu maailma tuumaenergeetika arengusse, tuleb märkida, et selle konstruktsiooni usaldusväärsus ja tööohutus on avanud laialdasi väljavaateid tuumaelektrijaama töös. igat tüüpi jõureaktorite edasine teaduslik ja projekteerimine. Esimene tuumaelektrijaam võimaldas ületada tollal eksisteerinud teatud psühholoogilise barjääri, mis oli seotud aatomiplahvatuse alistamatusega, aga ka hirmuga, et läbiv kiirgus võtab vaikselt ja märkamatult Eestist töötavate inimeste tervise. tuumaenergia.

Esimese, sisuliselt eksperimentaalse tuumaelektrijaama töökogemus kinnitas täielikult tuumatööstuse spetsialistide pakutud insenertehnilisi lahendusi, mis võimaldasid alustada NSVLi uute tuumaelektrijaamade ehitamise laiaulatusliku programmi elluviimist.

Sajad tuhanded inimesed, kes aastate jooksul tuumaelektrijaama külastasid, said omal nahal näha selle tõhusust ja ohutust. Tuumateadlased, teadlased, ökoloogid ja kirjanikud, kunstnikud ja silmapaistvad riigitegelased nii Venemaalt kui ka välisriigid, avaldamaks austust nende inimeste mälestusele, kes lõid kaugetel aastatel Obninski maal rahumeelse energia-ime.

Tuumaelektrijaamad on tuumarajatised, mis toodavad energiat, säilitades teatud tingimustel kindlaksmääratud režiimid. Selleks kasutatakse projektiga määratletud territooriumi, kus tuumareaktoreid kasutatakse koos vajalike süsteemide, seadmete, seadmete ja struktuuridega määratud ülesannete täitmiseks. Sihtülesannete täitmiseks kaasatakse spetsialiseerunud töötajad.

Kõik Venemaa tuumajaamad

Tuumaenergia ajalugu meil ja välismaal

40ndate teine ​​pool oli tähistatud esimese projekti loomisega, mis hõlmas rahumeelsete aatomite kasutamist elektri tootmiseks. 1948. aastal I.V. Kurtšatov tegi partei ja Nõukogude valitsuse juhistest juhindudes ettepaneku alustada tööd aatomienergia praktilise kasutamise kallal elektri tootmiseks.

Kaks aastat hiljem, 1950. aastal, alustati Kaluga piirkonnas asuva Obninskoje küla lähedal planeedi esimese tuumaelektrijaama ehitamist. Maailma esimene tööstuslik tuumaelektrijaam, mille võimsus oli 5 MW, käivitati 27. juunil 1954. aastal. Nõukogude Liidust sai esimene suurriik maailmas, kes kasutas aatomit rahumeelsetel eesmärkidel. Jaam avati Obninskis, mis oli selleks ajaks saanud linna staatuse.

Kuid Nõukogude teadlased ei piirdunud sellega, nad jätkasid tööd selles suunas, eriti vaid neli aastat hiljem, 1958. aastal, algas Siberi tuumaelektrijaama esimese etapi käitamine. Selle võimsus oli kordades suurem kui Obninski jaamas ja ulatus 100 MW-ni. Kuid kodumaiste teadlaste jaoks polnud see piir, kogu töö lõpetamisel oli jaama projekteeritud võimsus 600 MW.

Avaruses Nõukogude Liit, võttis tuumaelektrijaamade ehitamine tol ajal massiliselt. Samal aastal hakati ehitama Belojarski tuumaelektrijaama, mille esimene etapp, juba 1964. aasta aprillis, varustas esimesi tarbijaid. Ehitusgeograafia tuumaelektrijaamad, mässisid oma võrguga kogu riigi, samal aastal käivitasid nad Voroneži tuumajaama esimese ploki, selle võimsus oli 210 MW, viis aastat hiljem 1969. aastal käivitatud teine ​​plokk uhkeldas võimsusega 365 MW. Tuumajaamade ehitusbuum ei raugenud kogu nõukogude aja jooksul. Uued jaamad või juba ehitatud jaamade lisaüksused käivitati mitmeaastaste intervallidega. Nii sai Leningrad juba 1973. aastal oma tuumaelektrijaama.

Nõukogude võim polnud aga ainus maailmas, kes suutis selliseid projekte välja töötada. Ühendkuningriigis nad samuti ei maganud ja, mõistes selle piirkonna lubadust, uurisid seda küsimust aktiivselt. Vaid kaks aastat hiljem, pärast jaama avamist Obninskis, käivitasid britid oma projekti rahumeelse aatomi arendamiseks. 1956. aastal käivitasid britid Calder Halli linnakeses oma jaama, mille võimsus ületas nõukogude oma ja ulatus 46 MW-ni. Ei jäänud nad maha ka teisel pool Atlandi ookeani, aasta hiljem panid ameeriklased Shippingporti jaama pidulikult tööle. Käitise võimsus oli 60 MW.

Rahumeelse aatomi areng oli aga täis varjatud ohte, millest peagi sai teada kogu maailm. Esimene märk oli 1979. aastal toimunud suurõnnetus Three Mile Islandil, kuid pärast seda toimus katastroof, mis tabas kogu maailma, Nõukogude Liidus, väikelinn 1986. aastal toimus Tšernobõlis ulatuslik katastroof. Tragöödia tagajärjed olid korvamatud, kuid peale selle pani see asjaolu kogu maailma mõtlema tuumaenergia rahuotstarbelise kasutamise otstarbekuse üle.

Selle tööstuse maailma liidrid mõtlevad tõsiselt tuumarajatiste ohutuse parandamisele. Tulemuseks oli asutamiskoosolek, mis korraldati 15. mail 1989 Nõukogude pealinnas. Assamblee otsustas luua Maailma Assotsiatsiooni, mis peaks hõlmama kõiki tuumaelektrijaamade operaatoreid; selle üldtunnustatud lühend on WANO. Organisatsioon jälgib oma programmide elluviimise käigus süstemaatiliselt tuumaelektrijaamade ohutustaseme paranemist maailmas. Kuid hoolimata kõigist tehtud pingutustest ei pea ka kõige moodsamad ja esmapilgul turvalisena tunduvad objektid stiihiate pealetungi vastu. Just endogeense katastroofi tõttu, mis väljendus maavärina ja sellele järgnenud tsunami kujul, juhtus 2011. aastal Fukushima-1 jaamas õnnetus.

Aatomi elektrikatkestus

TEJ klassifikatsioon

Tuumaelektrijaamu klassifitseeritakse kahe kriteeriumi järgi: nende toodetava energia tüüp ja reaktori tüüp. Sõltuvalt reaktori tüübist määratakse toodetava energia hulk, ohutuse tase ja ka see, millist toorainet jaamas kasutatakse.

Vastavalt energia tüübile, mida jaamad toodavad, jagunevad need kahte tüüpi:

Nende põhiülesanne on elektrienergia tootmine.

Tuumasoojuselektrijaamad. Tänu sinna paigaldatud küttepaigaldistele, kasutades jaamas vältimatuid soojuskadusid, saab võimalikuks võrguvee soojendamine. Seega toodavad need jaamad lisaks elektrile ka soojusenergiat.

Olles uurinud paljusid võimalusi, jõudsid teadlased järeldusele, et kõige ratsionaalsemad on kolm nende sorti, mida praegu kasutatakse kogu maailmas. Need erinevad mitmel viisil:

1. Kasutatud kütus;
2. Kasutatud jahutusvedelikud;
3. Aktiivsed tsoonid, mida kasutatakse vajaliku temperatuuri hoidmiseks;
4. Moderaatori tüüp, mis vähendab lagunemise käigus vabanevate neutronite kiirust, mis on ahelreaktsiooni toetamiseks nii vajalikud.

Kõige tavalisem tüüp on reaktor, mis kasutab kütusena rikastatud uraani. Jahutusvedeliku ja moderaatorina kasutatakse siin tavalist või lahjat vett. Selliseid reaktoreid nimetatakse kergveereaktoriteks, neid on kahte tüüpi. Esimeses genereeritakse turbiinide pööramiseks kasutatav aur südamikus, mida nimetatakse keeva vee reaktoriks. Teises toimub auru moodustumine välises vooluringis, mis on soojusvahetite ja aurugeneraatorite kaudu ühendatud esimese ahelaga. Seda reaktorit hakati välja töötama eelmise sajandi viiekümnendatel aastatel, nende aluseks oli USA armee programm. Paralleelselt töötas liit umbes samal ajal välja keeva reaktori, milles grafiidist varras toimis moderaatorina.

Just seda tüüpi moderaatoriga reaktoritüüp on praktikas rakendust leidnud. Me räägime gaasijahutusega reaktorist. Selle ajalugu algas 20. sajandi neljakümnendate lõpus ja viiekümnendate alguses, algselt kasutati seda tüüpi arendusi tuumarelvade tootmisel. Sellega seoses sobib sellele kahte tüüpi kütust: relvade kvaliteediga plutoonium ja looduslik uraan.

Viimane projekt, millega kaasnes äriline edu, oli reaktor, kus jahutusvedelikuna kasutatakse rasket vett, kütusena aga meile juba tuttavat looduslikku uraani. Esialgu projekteerisid sellised reaktorid mitmed riigid, kuid lõpuks koondus nende tootmine Kanadasse, mis on tingitud sellest, et selles riigis on tohutu uraanimaardla.

Tooriumi tuumajaamad – tulevikuenergia?

Tuumareaktoritüüpide täiustamise ajalugu

Planeedi esimese tuumaelektrijaama reaktor oli väga mõistlik ja elujõuline konstruktsioon, mida tõestas jaama paljude aastate laitmatu töö. Selle koostisosade hulgas olid:

1. külgmine veekaitse;
2. müüritise korpus;
3. ülemine korrus;
4. kogumiskollektor;
5. kütusekanal;
6. ülemine plaat;
7. grafiidist müüritis;
8. alumine plaat;
9. jaotuskollektor.

Kütusevardade kestade ja tehnoloogiliste kanalite põhiliseks konstruktsioonimaterjaliks valiti roostevaba teras, tol ajal puudus teadmine tsirkooniumisulamitest, millel võiksid olla 300°C temperatuuriga töötamiseks sobivad omadused. Sellise reaktori jahutamine viidi läbi veega ja selle rõhk oli 100 °C. Sel juhul eraldus aur temperatuuril 280 °C, mis on üsna mõõdukas parameeter.

Tuumareaktori kanalid olid projekteeritud nii, et neid oleks võimalik täielikult välja vahetada. Selle põhjuseks on ressursi piiratus, mille määrab kütuse tegevusvööndisse jäämise aeg. Projekteerijad ei leidnud põhjust eeldada, et kiiritatavas aktiivsustsoonis asuvad konstruktsioonimaterjalid suudaksid ammendada kogu oma kasutusea, nimelt umbes 30 aastat.

Mis puutub TVEL-i disaini, siis otsustati kasutusele võtta ühesuunalise jahutusmehhanismiga torukujuline versioon

See vähendas tõenäosust, et kütusevarda kahjustamise korral satuvad ahelasse lõhustumisproduktid. Kütuseelemendi kesta temperatuuri reguleerimiseks kasutati uraani-molübdeeni sulamist kütuse koostist, mis oli terade kujul, mis oli hajutatud läbi sooja vee maatriksi. Sel viisil töödeldud tuumakütus võimaldas saada väga töökindlaid kütusevardaid. mis olid võimelised töötama suure termilise koormuse korral.

Rahumeelse tuumatehnoloogia arendamise järgmise ringi näiteks võib olla kurikuulus Tšernobõli tuumajaam. Sel ajal peeti selle ehitamisel kasutatud tehnoloogiaid kõige arenenumateks ja reaktoritüüpi maailma moodsaimaks. Jutt käib RBMK-1000 reaktorist.

Ühe sellise reaktori soojusvõimsus ulatus 3200 MW-ni, sel on aga kaks turbogeneraatorit, mille elektrivõimsus ulatub 500 MW-ni, seega on ühe jõuallika elektrivõimsus 1000 MW. RBMK kütusena kasutati rikastatud uraandioksiidi. Algolekus enne protsessi algust sisaldab üks tonn sellist kütust umbes 20 kg kütust, nimelt uraani - 235. Uraandioksiidi statsionaarsel laadimisel reaktorisse on aine mass 180 tonni.

Kuid laadimisprotsess ei kujuta endast massi, reaktorisse asetatakse meile juba hästi tuntud kütuseelemendid. Põhimõtteliselt on need torud, mis on valmistatud tsirkooniumisulamist. Sisu on silindrilised uraandioksiidi tabletid. Reaktori tegevustsoonis on need paigutatud kütusesõlmedesse, millest igaüks ühendab 18 kütusevarrast.

Sellises reaktoris on kuni 1700 sellist agregaati ja need on paigutatud grafiitvirnasse, kus vertikaalsed tehnoloogilised kanalid on spetsiaalselt selleks ette nähtud. Just neis ringleb jahutusvedelik, mille rolli RMBK-s mängib vesi. Veekeeris tekib tsirkulatsioonipumpade mõjul, mida on kaheksa. Reaktor asub šahti sees ja graafiline müüritis paikneb 30 mm paksuses silindrilises korpuses. Kogu aparaadi tugi on betoonalus, mille all on bassein - mullitaja, mis aitab õnnetuse lokaliseerida.

Kolmanda põlvkonna reaktorid kasutavad rasket vett

Mille põhielement on deuteerium. Kõige tavalisem disain kannab nime CANDU, see töötati välja Kanadas ja seda kasutatakse laialdaselt kogu maailmas. Selliste reaktorite südamik asub horisontaalasendis ja küttekambri rolli täidavad silindrilised mahutid. Kütusekanal ulatub üle kogu küttekambri, mõlemal kanalil on kaks kontsentrilist toru. Seal on välimised ja sisemised torud.

Sisetorus on kütus jahutusvedeliku rõhu all, mis võimaldab töötamise ajal reaktorit täiendavalt tankida. Aeglustajana kasutatakse rasket vett valemiga D20. Suletud tsükli ajal pumbatakse vett läbi kütusepakke sisaldava reaktori torude. Tuuma lõhustumine tekitab soojust.

Jahutustsükkel raske vee kasutamisel seisneb aurugeneraatorite läbimises, kus raske vee tekitatud soojus keeb tavaline vesi, mille tulemusena tekib aur, mis pääseb alla kõrgsurve. See jaotatakse tagasi reaktorisse, mille tulemuseks on suletud jahutustsükkel.

Seda teed mööda täiustati samm-sammult tuumareaktorite tüüpe, mida kasutatakse ja kasutatakse erinevates riikides üle maailma.

Millal ja kuhu ehitati maailma esimene tuumaelektrijaam?
Maailma esimene tuumaelektrijaam (NPP) ehitati NSV Liidus kümme aastat pärast Hiroshima pommitamist. Selles töös osalesid peaaegu samad spetsialistid, kes Nõukogude aatomipommi loomisel - I. Kurchatov, N. Dollezhal, A. Sahharov, Yu. Khariton jt. Esimene tuumaelektrijaam otsustati ehitada Obninskisse – seal oli juba täielikult töökorras turbogeneraator võimsusega 5000 kW. Tuumaelektrijaama ehitust kontrollis otseselt 1947. aastal asutatud Obninski füüsika- ja energeetikalabor. 1950. aastal valis tehniline nõukogu mitme pakutud variandi hulgast reaktori, mille töötas välja Himmaši uurimisinstituudi, mille juhiks oli N. Dollezhal. 27. juunil 1954 tootis maailma esimene tuumaelektrijaam tööstusvoolu. Praegu see enam ei tööta ja toimib omamoodi muuseumina. Kuid selle ehitamisel saadud kogemusi kasutati seejärel teiste, võimsamate ja arenenumate tuumaelektrijaamade ehitamisel. Tuumaelektrijaamad ei tööta nüüd mitte ainult meil, vaid ka USA-s, Prantsusmaal, Jaapanis ja paljudes teistes riikides.

Mis oli esimene rahumeelne reaktor?
Reaktori tööpõhimõte ja konstruktsioon sai reaktori arendajatele selgeks juba 1940. aastate keskel: metallkesta sisse pandi uraaniplokkide kanalitega grafiitplokid ja juhtvardad – neutronabsorberid. Uraani kogumass pidi saavutama kriitilise massi, mille juures algas kestev uraani aatomite lõhustumise ahelreaktsioon. Veelgi enam, keskmiselt iga tuhande tekitatud neutroni kohta ei lennanud mitu kohe, lõhustumise hetkel välja, vaid veidi hiljem lendasid nad kildude vahelt välja. Nende nn viivitatud neutronite olemasolu osutus kontrollitava ahelreaktsiooni võimalikkuse seisukohalt määravaks.
Kuigi hilinenud neutronite koguarv on vaid 0,75%, aeglustavad need oluliselt (umbes 150 korda) neutronvoo kasvukiirust ja hõlbustavad seeläbi reaktori võimsuse reguleerimist. Selle aja jooksul saate neutroneid neelavate varrastega manipuleerides segada reaktsiooni kulgu, seda aeglustada või kiirendada. Lisaks, nagu selgus, soojendas neutronivoog märkimisväärselt kogu reaktori massi, nii et seda nimetatakse mõnikord "aatomikatlaks".
See skeem oli aluseks tuumaelektrijaama esimese reaktori loomisele. Ehituse käigus võeti aluseks tööstusreaktori projekt. Ainult uraanivarraste asemel olid uraani soojust eemaldavad elemendid - kütusevardad. Nende erinevus seisnes selles, et vesi voolas ümber varda väljastpoolt, samas kui kütusevarras oli kahekordse seinaga toru. Rikastatud uraan asus seinte vahel ja vesi voolas läbi sisemise kanali. Et see ei keeks ja ei muutuks auruks sealsamas kütuseelementides – ja see võib põhjustada reaktori ebanormaalset tööd –, pidi vesi olema 100 atm rõhu all. Kollektorist voolas kuum radioaktiivne vesi torude kaudu soojusvaheti-aurugeneraatorisse, misjärel ringpumba läbimise järel tagasi külma vee kollektorisse. Seda voolu nimetati esimeseks vooluringiks. Vesi (jahutusvedelik) ringles selles suletud ringis ilma välja tulemata. Teises ringis toimis vesi töövedelikuna. Siin oli see mitteradioaktiivne ja teistele ohutu. Soojusvahetis 190 °C-ni soojenenud ja 12 atm rõhuga auruks muutunud suunati see turbiini, kus ta tegi oma kasulikku tööd.Turbiinist väljuv aur tuli kondenseerida ja suunata tagasi aurugeneraator.Kogu elektrijaama kasutegur oli 17%.
Tuumaelektrijaamas mõeldi hoolikalt läbi ka reaktoris toimuvate protsesside juhtimissüsteem, loodi seadmed automaatseks ja manuaalseks. Pult juhtvardad, reaktori hädaseiskamiseks, seadmed kütusevarraste vahetamiseks.

Tuumaelektrijaama eripära on see, et elektrienergia allikaks on aatomi tuum (uraan ja plutoonium).

Nõukogude Liidus ehitati maailma esimene tuumaelektrijaam.

Venemaal töötavad praegu järgmised tuumaelektrijaamad:

• Balakovskaja
• Belojarskaja
• Bilibinskaja
• Kalininskaja
• Koola
• Kursk
• Leningradskaja
• Novovoronežskaja
• Rostovskaja
• Smolenskaja

Suurim arv tuumaelektrijaamu asub Ameerika Ühendriikides

Elektrienergia tootmine tuumaahelreaktsiooni abil Nõukogude Liidus toimus esmakordselt Obninski tuumaelektrijaamas. Võrreldes tänaste hiiglastega oli esimese tuumajaama võimsust vaid 5 MW ja maailma suurimas täna töötavas tuumajaamas Kashiwazaki-Kariwas (Jaapan) 8212 MW.

Obninski tuumaelektrijaam: käivitamisest muuseumini

Nõukogude teadlased eesotsas I. V. Kurchatoviga asusid pärast sõjaliste programmide lõpetamist kohe tuumareaktorit looma, eesmärgiga kasutada soojusenergiat selle elektriks muundamiseks. aastal arendasid nad välja esimese tuumaelektrijaama niipea kui võimalik, ja 1954. aastal käivitati tööstuslik tuumareaktor.

Nii tööstusliku kui ka professionaalse potentsiaali vabastamine pärast tuumarelvade loomist ja katsetamist võimaldas I. V. Kurtšatovil tegeleda temale usaldatud probleemiga, milleks on elektrienergia tootmine kontrollitud tuumareaktsiooni käigus tekkiva soojuse omandamise teel. Tehnilised lahendused tuumareaktori loomiseks omandati juba esimese eksperimentaalse uraan-grafiitreaktori F-1 käivitamisel 1946. aastal. Sellel viidi läbi esimene tuumaahelreaktsioon ja peaaegu kõik hiljutised teoreetilised arengud said kinnitust.

Tööstusliku reaktori jaoks oli vaja leida projektlahendused, mis on seotud paigaldise pideva tööga, soojuse eemaldamisega ja generaatoriga varustamisega, jahutusvedeliku tsirkulatsiooniga ja selle kaitsmisega radioaktiivse saaste eest.

Laboratooriumi nr 2 meeskond, mida juhtis I. V. Kurchatov, töötas koos NIIkhimmashiga N. A. Dollezhali juhtimisel välja kõik struktuuri nüansid. Protsessi teoreetiline väljatöötamine usaldati füüsik E. L. Feinbergile.

Reaktor käivitati (kriitilised parameetrid saavutati) 9. mail 1954, sama aasta 26. juunil ühendati tuumajaam võrku ja detsembris saavutas see oma projekteerimisvõimsuse.

Pärast peaaegu 48 aastat ilma vahejuhtumiteta töötamist tööstusliku elektrijaamana suleti Obninski TEJ 2002. aasta aprillis. Sama aasta septembris lõpetati tuumakütuse mahalaadimine.

Isegi tuumajaama töö ajal tuli palju ekskursioone, jaam töötas nagu klass tulevastele tuumateadlastele. Tänaseks on selle baasis korraldatud tuumaenergeetika memoriaalmuuseum.

Esimene välismaa tuumaelektrijaam

Tuumaelektrijaamu ei hakatud Obninski eeskujul välismaal kohe looma. USA-s otsustati oma tuumajaam ehitada alles 1954. aasta septembris ja alles 1958. aastal käivitati Shippingporti tuumaelektrijaam Pennsylvanias. Shippingporti tuumajaama võimsus oli 68 MW. Väliseksperdid nimetavad seda esimeseks kaubanduslikuks tuumaelektrijaamaks. Tuumajaamade ehitamine on üsna kallis, tuumajaam läks USA riigikassale maksma 72,5 miljonit dollarit.

24 aasta pärast, 1982. aastal, jaam peatati, 1985. aastaks laaditi kütus maha ja alustati selle hiiglasliku 956 tonni kaaluva konstruktsiooni demonteerimist hilisemaks utiliseerimiseks.

Eeldused rahumeelse aatomi tekkeks

Pärast uraani tuuma lõhustumise avastamist Saksa teadlaste Otto Hahni ja Fritz Strassmanni poolt 1938. aastal alustati ahelreaktsioonide uurimisega.

I. V. Kurchatov kirjutas A. B. Ioffe õhutusel koos Yu. B. Kharitoniga Teaduste Akadeemia presiidiumile märkuse tuumaküsimuste ja sellesuunalise töö tähtsuse kohta. I. V. Kurtšatov töötas sel ajal Leningradi Füüsika ja Tehnoloogia Instituudis (Leningradi Füüsika ja Tehnoloogia Instituut), mida juhtis A. B. Ioffe, tuumafüüsika probleemidega.

1938. aasta novembris koostati probleemi uurimise tulemuste põhjal ja pärast I. V. Kurtšatovi kõnet Teaduste Akadeemia (Teaduste Akadeemia) pleenumil Teaduste Akadeemia presiidiumile märge töökorralduse kohta aastal 1938. NSVL aatomituuma füüsika kohta. See otsib põhjust üldistada kõik NSV Liidu erinevad laborid ja instituudid, mis kuulusid eri ministeeriumidesse ja osakondadesse ja tegelevad sisuliselt samade probleemidega.

Tuumafüüsika alase töö peatamine

Osa sellest korralduslikust tööst tehti enne Teist maailmasõda, kuid suuremad edusammud hakkasid toimuma alles 1943. aastal, kui I. V. Kurchatov paluti aatomiprojekti juhiks.

Pärast 1. septembrit 1939 hakkas NSV Liidu ümber järk-järgult tekkima omamoodi vaakum. Teadlased ei tundnud seda kohe, kuigi Nõukogude luureagendid hakkasid kohe hoiatama Saksamaa ja Suurbritannia tuumareaktsioonide uurimise kiirendamise saladuse eest.

Suurepärane Isamaasõda tegi kohe kohandusi kõigi riigi teadlaste, sealhulgas tuumafüüsikute töös. Juba juulis 1941 evakueeriti LFTI Kaasanisse. I. V. Kurchatov hakkas tegelema merelaevade miinitõrje probleemiga (kaitse meremiinide eest). Selleteemalise töö eest sõjatingimustes (kolm kuud laevadel Sevastopolis kuni novembrini 1941, mil linn oli peaaegu täielikult piiramisrõngas) pälvis ta Stalini preemia demagnetiseerimisteenistuse korraldamise eest Potis (Gruusia).

Pärast tugevat külmetust Kaasanisse saabumisel suutis I. V. Kurchatov tuumareaktsiooni teema juurde tagasi pöörduda alles 1942. aasta lõpu poole.

Aatomiprojekt I. V. Kurtšatovi juhtimisel

Septembris 1942 oli I. V. Kurchatov vaid 39-aastane, teaduse vanusestandardite järgi oli ta Ioffe ja Kapitsa kõrval noor teadlane. Just sel ajal määrati projektijuhiks Igor Vassiljevitš. Kõik Venemaa tuumaelektrijaamad ja selle perioodi plutooniumireaktorid loodi tuumaprojekti raames, mida Kurchatov juhtis kuni 1960. aastani.

Tänapäeva vaatenurgast on võimatu ette kujutada, et just siis, kui okupeeritud aladel hävitati 60% tööstusest, kui riigi põhielanikkond töötas rinde heaks, tegi NSV Liidu juhtkond otsuse, mis määras ette. tuumaenergia areng tulevikus.

Pärast luurearuannete hindamist aatomi tuumafüüsika alase töö seisu kohta Saksamaal, Suurbritannias ja USA-s sai Kurtšatov selgeks mahajäämuse ulatuse. Ta hakkas koguma teadlasi üle riigi ja aktiivsetest rinnetest, kes võiksid olla seotud tuumapotentsiaali loomisega.

Uraani, grafiidi, raske vee ja tsüklotroni puudumine teadlast ei peatanud. Töö, nii teoreetiline kui praktiline, algas uuesti Moskvas. Kõrge salastatuse taseme määras riigikaitsekomisjon ( Riigikomitee kaitse). Relvaklassi plutooniumi tootmiseks ehitati reaktor (Kurtšatovi enda terminoloogias "boiler"). Tööd käisid uraani rikastamiseks.

Aastatel 1942–1949 USA-st maha jäänud

2. septembril 1942 viidi USA-s maailma esimeses tuumareaktoris läbi kontrollitud tuumareaktsioon. Selleks ajaks polnud NSV Liidus peale teadlaste teoreetilise arengu ja luureandmete praktiliselt midagi.

Sai selgeks, et riik ei suuda lühikese ajaga USA-le järele jõuda. Personali ettevalmistamiseks (säästmiseks), eelduste loomiseks uraani rikastamise protsesside kiireks arendamiseks, tuumareaktori loomiseks relvade kvaliteediga plutooniumi tootmiseks ja puhta grafiidi tootmise tehaste töö taastamiseks - need olid ülesanded, mida tuli teha sõja ajal ja sõjajärgsel ajal.

Tuumareaktsiooni tekkimine on seotud kolossaalse koguse soojusenergia vabanemisega. USA teadlased – esimesed aatomipommi loojad – kasutasid seda plahvatuse ajal täiendava kahjuliku mõjuna.

Maailma tuumaelektrijaamad

Tänapäeval on tuumaenergia, kuigi see toodab kolossaalses koguses elektrit, laialt levinud piiratud arvus riikides. Selle põhjuseks on tohutud kapitaliinvesteeringud tuumaelektrijaamade ehitusse alates geoloogilisest uuringust, ehitamisest, kaitse loomisest ja lõpetades töötajate koolitamisega. Tasumine võib toimuda kümnete aastate pärast, eeldusel, et jaam jätkab pidevat tööd.

Tuumaelektrijaama ehitamise otstarbekuse määravad reeglina riikide valitsused (loomulikult pärast erinevate võimaluste kaalumist). Tööstuspotentsiaali arendamise kontekstis eelistatakse meie enda sisemiste energiaressursside reservide puudumisel suurtes kogustes või nende kõrget maksumust tuumaelektrijaamade rajamisel.

2014. aasta lõpuks tuumareaktorid töötanud 31 riigis üle maailma. Valgevenes ja AÜE-s on alustatud tuumaelektrijaamade ehitamist.

Tuumaelektrijaamad Venemaal

Täna töötab Vene Föderatsioonis kümme tuumaelektrijaama.

Tänapäeval on Venemaa tuumajaamad osa Rosatomi osariigi korporatsioonist, mis ühendab kõiki tööstuse struktuuriüksusi uraani kaevandamisest ja rikastamisest ning tuumakütuse tootmisest kuni tuumajaamade käitamise ja ehitamiseni. Tuumajaamades toodetud võimsuselt on Venemaa Euroopas Prantsusmaa järel teisel kohal.

Tuumaenergia Ukrainas

Ukraina tuumajaamad ehitati Nõukogude Liidu ajal. Ukraina tuumajaamade installeeritud koguvõimsus on võrreldav Venemaa omadega.

Enne NSV Liidu kokkuvarisemist integreeriti Ukraina tuumaenergia ühtseks tööstusharuks. Nõukogude järgsel perioodil enne 2014. aasta sündmusi töötasid nad Ukrainas tööstusettevõtted, mis toodab komponente Venemaa tuumaelektrijaamadele. Seoses Vene Föderatsiooni ja Ukraina vaheliste töösuhete katkemisega on viibinud 2014. ja 2015. aastaks kavandatud Venemaal ehitatavate jõuplokkide käivitamine.

Ukraina tuumaelektrijaamad töötavad Vene Föderatsioonis toodetud kütusevarrastel (tuumakütusega kütuseelemendid, kus toimub tuumalõhustumise reaktsioon). Ukraina soov minna üle Ameerika kütusele viis 2012. aastal peaaegu õnnetuseni Lõuna-Ukraina tuumaelektrijaamas.

2015. aastaks ei olnud Ida kaevandus- ja töötlemistehast (uraanimaagi kaevandamist) hõlmav riigikontsern “Tuumakütus” veel suutnud oma kütusevarraste tootmise küsimusele lahendust korraldada.

Tuumaenergia väljavaated

Pärast 1986. aastat, kui toimus Tšernobõli avarii, suleti paljudes riikides tuumaelektrijaamad. Ohutustaseme tõstmine tõi tuumaenergiatööstuse välja stagnatsioonist. Kuni 2011. aastani, mil Jaapani Fukushima-1 tuumajaamas tsunami tagajärjel õnnetus juhtus, arenes tuumaenergeetika stabiilselt.

Tänapäeval aeglustavad tuumaelektrijaamades toimuvad pidevad (nii väiksemad kui ka suuremad) avariid seadmete ehitamise või taaskäivitamise üle otsustamist. Maa elanike suhtumist tuumareaktsiooni abil elektrienergia tootmise probleemi võib määratleda ettevaatlikult pessimistlikuna.