Pirmoji atominė elektrinė pasaulyje. Atominių elektrinių kūrimo istorija. Atominis projektas, vadovaujamas I. V. Kurchatovo

Pirmą kartą siūlymas sukurti AM reaktorių būsimai atominei elektrinei buvo išsakytas 1949 metų lapkričio 29 dieną branduolinio projekto mokslinio direktoriaus I.V. posėdyje. Kurchatovas, Fizinių problemų instituto direktorius A.P. Aleksandrovas, NIIkhimash N.A. direktorius. Dollezhal ir pramonės mokslo ir technikos tarybos mokslinis sekretorius B.S. Pozdniakova. Posėdyje buvo rekomenduojama į 1950 m. PGU tyrimų planą įtraukti „mažų matmenų prisodrinto urano reaktorių, skirtą tik energijos tikslams, kurio bendra šiluminė galia yra 300 vienetų, efektyvioji galia apie 50 vienetų“ su grafitu ir vandens aušinimo skysčiu. Kartu buvo duoti nurodymai skubiai atlikti šio reaktoriaus fizikinius skaičiavimus ir eksperimentinius tyrimus.

Vėliau I.V. Kurchatovas ir A.P. AM reaktoriaus pasirinkimą prioritetinei statybai Zavenyaginas aiškino tuo, kad „jame daugiau nei kituose blokuose galima panaudoti įprastų katilų praktikos patirtį: bendras santykinis bloko paprastumas leidžia lengviau ir pigiau statyti“.

Šiuo laikotarpiu galios reaktorių naudojimo galimybės aptariamos įvairiais lygiais.

PROJEKTAS

Buvo manoma, kad patartina pradėti nuo laivo elektrinės reaktoriaus sukūrimo. Pagrįsdamas šio reaktoriaus projektą ir „iš esmės patvirtindamas... praktinę galimybę paversti branduolinių reakcijų šilumą branduoliniai įrenginiai mechaninėje ir elektros energetikoje“ buvo nuspręsta Obninske, laboratorijos „B“ teritorijoje statyti atominę elektrinę su trimis reaktoriais, įskaitant AM elektrinę, kuri tapo Pirmosios AE reaktoriumi).

1950 m. gegužės 16 d. SSRS Ministrų Tarybos nutarimu AM moksliniai tyrimai ir plėtra buvo patikėta LIPAN (I. V. Kurchatovo institutui), NIIKhimmash, GSPI-11, VTI. 1950 metais – 1951 metų pradžioje šios organizacijos atliko preliminarius skaičiavimus (P.E. Nemirovskis, S.M. Feinbergas, Yu.N. Zankovas), preliminarius projektavimo tyrimus ir kt., tada visi darbai prie šio reaktoriaus buvo I. V. sprendimu. Kurchatovas, perkeltas į „B“ laboratoriją. Paskirtas mokslinis direktorius, vyriausiasis dizaineris – N.A. Dollezhal.

Projekte buvo numatyti šie reaktoriaus parametrai: šiluminė galia 30 tūkst. kW, elektrinė galia 5 tūkst. kW, reaktoriaus tipas - terminis neutroninis reaktorius su grafito moderatoriumi ir natūraliu vandens aušinimu.

Iki to laiko šalis jau turėjo patirties kuriant tokio tipo reaktorius (pramoninius reaktorius, skirtus gaminti bombas), tačiau jie labai skyrėsi nuo galios reaktorių, tarp kurių yra ir AM reaktorius. Sunkumai buvo siejami su būtinybe gauti aukštą aušinimo skysčio temperatūrą AM reaktoriuje, o tai reiškė, kad reikės ieškoti naujų medžiagų ir lydinių, kurie atlaikytų šias temperatūras, būtų atsparūs korozijai, nesugeria neutronų dideliais kiekiais ir kt. Atominių elektrinių su AM reaktoriumi statybos iniciatoriams Šios problemos buvo akivaizdžios nuo pat pradžių, kaip greitai ir kaip sėkmingai jas galima įveikti.

SKAIČIAVIMAI IR STOVAS

Tuo metu, kai AM darbai buvo perkelti į laboratoriją „B“, projektas buvo apibrėžtas tik bendrai. Išliko daug fizinių, techninių ir technologinių problemų, kurias reikėjo išspręsti, o jų vis daugėjo vykstant reaktoriaus darbams.

Pirmiausia tai buvo susiję su fiziniais reaktoriaus skaičiavimais, kurie turėjo būti atlikti neturint daug tam reikalingų duomenų. „B“ laboratorijoje kai kuriuos terminių neutroninių reaktorių teorijos klausimus sprendė D.F. Zaretsky, o pagrindinius skaičiavimus atliko M.E. Minašinas A.K. skyriuje. Krasina. M.E. Minashinas buvo ypač susirūpinęs dėl tikslių daugelio konstantų verčių trūkumo. Buvo sunku organizuoti jų matavimą vietoje. Jo iniciatyva dalis jų buvo palaipsniui papildyta daugiausia dėl LIPAN atliktų matavimų, o keletas – laboratorijoje „B“, tačiau apskritai didelio skaičiuojamų parametrų tikslumo garantuoti nepavyko. Todėl 1954 m. vasario pabaigoje – kovo pradžioje buvo surinktas AMF stendas – kritinis AM reaktoriaus mazgas, kuris patvirtino patenkinamą skaičiavimų kokybę. Ir nors surinkimas negalėjo atkurti visų tikro reaktoriaus sąlygų, rezultatai patvirtino sėkmės viltį, nors liko daug abejonių.

Šiame stende 1954 m. kovo 3 d. Obninske pirmą kartą buvo atlikta grandininė urano dalijimosi reakcija.

Bet, atsižvelgiant į tai, kad eksperimentiniai duomenys buvo nuolat tikslinami, buvo tobulinama skaičiavimo metodika, iki pat reaktoriaus paleidimo, buvo tiriamas reaktoriaus kuro įkrovos kiekis, reaktoriaus elgsena nestandartiniais režimais. tęsiamas, buvo skaičiuojami sugeriamųjų strypų parametrai ir kt.

KURO ELEMENTŲ KŪRIMAS

Dar vieną svarbią užduotį – kuro elemento (kuro elemento) sukūrimą – puikiai susitvarkė V.A. Malykh ir laboratorijos „B“ technologinio skyriaus komanda. Kuro strypų kūrime dalyvavo kelios susijusios organizacijos, tačiau tik V. A. pasiūlytas variantas. Mažas, parodė aukštą našumą. Projekto paieška buvo baigta 1952 m. pabaigoje sukūrus naujo tipo kuro elementą (su dispersine urano-molibdeno grūdelių sudėtimi magnio matricoje).

Šio tipo kuro elementas leido juos atmesti priešreaktorių bandymų metu (tam buvo sukurti specialūs stendai „B laboratorijoje“), o tai labai svarbu patikimam reaktoriaus darbui užtikrinti. Naujojo kuro elemento stabilumas neutronų sraute buvo tiriamas LIPAN MR reaktoriuje. Reaktoriaus darbo kanalai buvo sukurti NIIKhimmash.

Taip pirmą kartą mūsų šalyje buvo išspręsta bene svarbiausia ir sunkiausia besikuriančios atominės energetikos pramonės problema - kuro elemento sukūrimas.

STATYBA

1951 m., tuo pačiu metu, kai pradėjo veikti „B“ laboratorija. tiriamasis darbas AM reaktoriui jo teritorijoje pradėtas statyti atominės elektrinės pastatas.

P.I. buvo paskirtas statybos vadovu. Zacharovas, įrenginio vyriausiasis inžinierius - .

Kaip prisiminė D.I Blokhincevo, „atominės elektrinės pastato svarbiausiose dalyse buvo storos sienos iš gelžbetonio monolito, kad būtų užtikrinta biologinė apsauga nuo branduolinės spinduliuotės. Sienose nutiesti vamzdynai, kanalai kabeliams, ventiliacijai ir kt. Akivaizdu, kad pakeitimai buvo neįmanomi, todėl projektuojant pastatą, kur įmanoma, buvo numatyta atsižvelgti į numatomus pakeitimus. Suteiktos mokslinės ir techninės užduotys kurti naujų tipų įrangą ir atlikti mokslinius tyrimus. trečiųjų šalių organizacijos» – institutai, projektavimo biurai ir įmonės. Dažnai šios užduotys negalėjo būti užbaigtos ir buvo patikslintos bei papildytos projektuojant. Pagrindinius inžinerinius ir projektavimo sprendimus... sukūrė projektavimo komanda, vadovaujama N.A. Dollezhalas ir jo artimiausias padėjėjas P.I. Aleščenkovas...

Pirmosios atominės elektrinės statybos darbų stiliui buvo būdingas greitas sprendimų priėmimas, plėtros greitis, tam tikras išplėtotas pradinių tyrimų ir priimtų techninių sprendimų užbaigimo metodų gylis, platus variantų ir draudimo sričių aprėptis. Pirmoji atominė elektrinė buvo sukurta per trejus metus.

PRADĖTI

1954 metų pradžioje buvo pradėti įvairių stočių sistemų bandymai ir bandymai.

1954 m. gegužės 9 d. laboratorijoje „B“ pradėtas atominės elektrinės reaktoriaus aktyviosios zonos pakrovimas kuro kanalais. Įvedant 61-ąjį kuro kanalą kritinė būklė buvo pasiekta 19:40 val. Reaktoryje prasidėjo savarankiška grandininė urano branduolių dalijimosi reakcija. Įvyko fizinis paleidimas atominė elektrinė.

Prisimindamas paleidimą jis rašė: „Pamažu reaktoriaus galia didėjo ir galiausiai kažkur prie šiluminės elektrinės pastato, kur buvo tiekiamas garas iš reaktoriaus, pamatėme garsiai šnypščiant iš vožtuvo išbėgančią čiurkšlę. Baltas paprastų garų debesis, kuris dar nebuvo pakankamai karštas, kad suktų turbiną, mums atrodė kaip stebuklas: juk tai buvo pirmasis atominės energijos gaminamas garas. Jo pasirodymas buvo proga apsikabinti, pasveikinti su „geru garu“ ir net ašaroti džiaugsmo. Mūsų džiaugsmu pasidalino I.V. Kurchatovą, kuris tais laikais dalyvavo darbe. Gavęs garą su 12 atm slėgiu. ir esant 260 °C temperatūrai, atsirado galimybė tirti visus atominės elektrinės komponentus artimomis projektinėms sąlygomis, o 1954 m. birželio 26 d., vakarinės pamainos metu, 17 val. 45 min. atsidarė garo tiekimo vožtuvas į turbogeneratorių, kuris pradėjo gaminti elektrą iš branduolinio katilo. Pirmoji pasaulyje atominė elektrinė patyrė pramoninę apkrovą.

„Sovietų Sąjungoje mokslininkų ir inžinierių pastangomis buvo sėkmingai baigti pirmosios pramoninės 5000 kilovatų naudingosios galios atominės elektrinės projektavimo ir statybos darbai. Birželio 27 d. pradėta eksploatuoti atominė elektrinė, aprūpinta elektros srove pramonei ir žemės ūkis aplinkiniai rajonai“.

Dar prieš paleidimą buvo parengta pirmoji AM reaktoriaus eksperimentinių darbų programa, o iki stoties uždarymo ji buvo viena pagrindinių reaktorių bazių, kurioje buvo vykdomi neutronų fizikos tyrimai, kietojo kūno fizikos tyrimai, kuro strypų bandymai. Atominėje elektrinėje buvo apmokytos pirmųjų branduolinių povandeninių laivų įgulos. branduolinis ledlaužis„Leninas“, sovietų ir užsienio atominių elektrinių personalas.

Atominės elektrinės paleidimas jauniems instituto darbuotojams tapo pirmuoju pasirengimo spręsti naujas ir sudėtingesnes problemas išbandymu.

„Londonas, liepos 1 d. (TASS). Pranešimas apie pirmosios pramoninės atominės elektrinės SSRS paleidimą plačiai pastebimas Anglijos spaudoje, „Daily Worker“ korespondentas Maskvoje rašo, kad šis istorinis įvykis „turi nepamatuojamai didesnę reikšmę nei pirmosios atominės bombos numetimas ant Hirosimos; .

Paryžius, liepos 1 d. (TASS). „Agence France-Presse“ korespondentas Londone praneša, kad pranešimas apie pirmosios pasaulyje branduolinės energijos pramoninės elektrinės paleidimą SSRS buvo sutiktas Londono branduolinės energetikos specialistų sluoksniuose. Anglija, tęsia korespondentas, stato atominę elektrinę Calderhall mieste. Manoma, kad jis galės pradėti tarnybą ne anksčiau kaip po 2,5 metų...

Šanchajus, liepos 1 d. (TASS). Reaguodamas į sovietinės atominės elektrinės paleidimą, Tokijo radijas praneša: JAV ir Anglija taip pat planuoja statyti atomines elektrines, tačiau planuoja jas baigti statyti 1956–1957 m. Tai, kad Sovietų Sąjunga aplenkė Angliją ir Ameriką panaudojant atominę energiją taikiems tikslams, rodo, kad sovietų mokslininkai pasiekė didelę sėkmę atominės energijos srityje. Vienas žymiausių šios srities Japonijos specialistų branduolinė fizika- Profesorius Ioshio Fujioka, komentuodamas pranešimą apie atominės elektrinės paleidimą SSRS, sakė, kad tai yra „naujos eros“ pradžia.

„Įžengė į pasaulio energetikos pramonę nauja era. Tai atsitiko 1954 metų birželio 27 dieną. Žmonija vis dar toli nuo šios naujos eros svarbos suvokimo.

Akademikas A. P. Aleksandrovas

Nuo karinio atomo iki taikaus

Atomo užkariavimą ir pirmosios pasaulyje atominės elektrinės sukūrimą parengė visa ankstesnė fizikos raida ir tapo vienu ambicingiausių šalies ir užsienio mokslo laimėjimų suvokiant pasaulį ir prasiskverbiant į gamtos paslaptis. Mokslininkai nuėjo labai sunkų kelią nuo baimių, kad atlikdami atominius tyrimus gali netyčia susprogdinti visą pasaulį, iki įsitikinimo, kad kontroliuojama branduolinė grandininė reakcija yra įmanoma ir gali būti naudinga žmogui.

Pirmosios atominės elektrinės, pastatytos laboratorijos „B“, kaip tuomet vadinosi Rusijos Federacijos valstybinis mokslo centras „Fizikos ir energetikos institutas“ Obninske, galia buvo maža net pagal to meto standartus. . Nepaisant to, mūsų šaliai jo pristatymas tapo unikaliu technologiniu laimėjimu. Neįprastai didelė buvo ir šio įvykio politinė reikšmė – įsibėgėjusių ginklavimosi varžybų fone po sunkaus karo dar neatsigavusi šalis rado jėgų ne tik sukurti branduolinius atgrasymo ginklus, bet ir taip pat pasiūlė pasauliui alternatyvą, kuri tapo tikras pavyzdys kūrybiškas atominės energijos panaudojimas.

1945 metų spalio mėnesį, kai pagrindinėmis mokslininkų pastangomis ir materialiniai ištekliai buvo siekiama sukurti atominę bombą, Specialiojo komiteto narys akademikas P.L. Kapitsa rašė: „Tai, kas vyksta dabar, kai atominė energija visų pirma laikoma priemone naikinti žmones, yra taip pat menka ir absurdiška, kaip matyti pagrindinę elektros svarbą konstruojant elektrinę kėdę“. Jis manė, kad „pagrindinė atominių procesų techninio panaudojimo reikšmė yra tai, kad žmonijai buvo suteiktas naujas galingas energijos šaltinis“. Kapitsa pirmasis iškėlė Specialiajam komitetui klausimą dėl būtinybės organizuoti taikaus atominės energijos panaudojimo darbą. Pašalinus jį iš Specialiojo komiteto, iniciatyva pereina SSRS mokslų akademijos prezidentui S.I. Vavilovas, kuris 1946 m. ​​balandį pateikė savo pasiūlymus dėl darbo šioje srityje. A.F. dalyvavo jų aptarime ir rengiant pirmuosius planus. Ioffas, I.V. Kurchatovas, A.I. Leypunsky, A.I. Alikhanovas, N.N. Semenovas, Yu.B. Kharitonas, D.V. Skobeltsyn, G.I. Frankas, V.S. Emelyanovas, B.S. Pozdniakovas. Tuo metu pirmą kartą buvo paminėtos temos, susijusios su branduoline energetika ir elektrinių reaktorių kūrimo problema.

1946 metų pabaigoje – 1947 metų pradžioje. PSU Mokslo ir technikos tarybos mokslinis sekretorius B.S. Pozdniakovas, remdamasis SSRS atliktais darbais ir užsienio spaudoje publikuotos medžiagos analize, parengė pastabą „Branduolinėmis reakcijomis pagrįsti elektros įrenginiai“. 1947 m. kovo 24 d., jį išnagrinėjusi NTS, kuri tuo metu buvo pagrindinė visų sovietinio „atominio projekto“ tyrimų darbų koordinavimo ir ekspertų institucija, pripažįsta, kad „šiuo metu būtina pradėti tyrimus. ir parengiamieji darbai“. projektavimo darbai dėl branduolinių reakcijų energijos panaudojimo elektrinėms, siekiant iš anksto pasirengti šios krypties darbų plėtrai“.

Svarbu dėl tolesnė plėtraĮvykiai taip pat apėmė SSRS vidaus reikalų ministerijos laboratorijos „B“ įkūrimą 1946 m., kuri tapo pirmąja jėgainių reaktorių kūrimo mokslinių tyrimų organizacija SSRS. Jau 1946 m. ​​ir 1947 m. pradžioje. Laboratorija „B“ tiria galimybę sukurti „urano mašiną su prisodrintu uranu ir lengvu vandeniu“, kuri „tiektų energiją techniškai tinkamu kiekiu“. SSRS vidaus reikalų ministerijos 9-osios direkcijos viršininko pavaduotojas A.I. Leypunsky, prižiūrėjęs laboratorijos „B“ mokslinį darbą, 1947 m. pradžioje patikėjo jai „išsiaiškinti problemas, susijusias su modeliiniais eksperimentais su urano katilais su beriliu kaip lėtinančia medžiaga“.

Iki 1947 m. pabaigos, remiantis atliktais darbais, buvo nustatyti galios reaktorių tipai, kuriems buvo numatyti išankstiniai tyrimai:

– „Agregatas su helio aušinimu ant prisodrinto urano, kurio galia iki 500 tūkst. kW“ – SSRS mokslų akademijos laboratorija Nr.

– „Dujomis aušinamas agregatas, kuriame naudojamas natūralus arba silpnai prisodrintas uranas, kurio galia iki 200 tūkst. kW“ – SSRS mokslų akademijos Fizinių problemų institutas;

– „Vandens aušinamas blokas, kuriame naudojamas silpnai prisodrintas uranas, kurio galia iki 300 tūkst. kW“ – Laboratorija Nr. 2;

– „Agregatas su toriu ir prisodrintu uranu, su sunkiuoju vandeniu“ – SSRS mokslų akademijos laboratorija Nr.3;

– „Sodrinto urano agregatas su berilio moderatoriumi ir dujų aušinimu, kurio galia iki 500 tūkst. kW“ – SSRS vidaus reikalų ministerijos laboratorija „B“.

Į darbą buvo įtrauktos projektavimo ir tyrimų organizacijos, kurios tapo pagrindu ateityje bendradarbiauti sprendžiant branduolinės energetikos problemas (NIIKhimmash, GSPI-11, VIAM, VTI, OKB Gidropress, TsKTI, GIPH, TsAGI, IFKh, FHI, ENIN).

Pasak S.M. Feinbergas (1949 m. lapkričio 4 d.), 1948–1949 m. laboratorijoje Nr.2 (LIP AS TSRS) „buvo atlikti naujų tipų branduolinių katilų, skirtų branduoliniam kurui iš neaktyvių elementų (urano-238 ir torio-232) gaminti, arba variklių tyrimai“, tačiau, kaip jis pažymi, kad „iki neseniai buvo skubesnių užduočių“. Ir iš tiesų, prieš pirmaujančiose organizacijose išbandant pirmąją atominę bombą, darbas, tiesiogiai nesusijęs su šia užduotimi, vystėsi lėtai. Todėl iki 1949 m. pabaigos iš penkių 1947 m. planuotų projektuoti elektrinių tik dviejose, kurių plėtrą vykdė IPP ir laboratorija „B“, buvo parengta projektavimo medžiaga.

Iškart po atominės bombos bandymo A.I. kreipėsi į PSU dėl galios reaktorių kūrimo problemos. Leypunsky ir S.M. Feinbergas, kuris primygtinai reikalauja skubiai apsvarstyti „B“ laboratorijos, IPP ir LIP AN parengtas galios reaktorių projektines medžiagas.

1949 metų spalį A.I. Leypunsky, D.I. Blokhintsevas, A.D. Zverevas įteikė PSU vadovybei raštą, kuriame atkreipė dėmesį į būtinybę „plačiau plėtoti darbą su įvairiomis energetikos sistemomis, siekiant jas palyginti ir parinkti efektyviausius būdus“, ir pasiūlė šį klausimą aptarti PSU mokslinėje ir mokslinėje konferencijoje. Techninė taryba plėtoti daug žadanti programa. Jie manė, kad „B“ laboratorijoje galima pradėti dirbti su greitųjų ir tarpinių neutronų reaktoriais ir kt.

CM. Feinbergas pastaboje „Atominė energija pramonės reikmėms“ (1949 m. lapkričio 4 d.), išanalizavęs įvairius „atominių variklių“ panaudojimo variantus, daro išvadą, kad šiuo metu atominių elektrinių statyba nėra ekonomiškai pagrįsta, būtina numatyti elektros energijos gamybą iš pramoninių reaktorių. Tarp svarbiausių prioritetų jis išvardijo „povandeninių laivų branduolinio variklio konstrukcijos kūrimą“, „aviacijos branduolinių variklių projektavimo schemų kūrimą“, „jei kuro sąnaudų klausimas bus nukeltas į antrą planą“.

1949 metų lapkričio 18 dieną Specialiojo komiteto pirmininkas L.P. Beria nurodo PSU pateikti pasiūlymus dėl „galimybės sukurti elektrinių ir variklių, naudojančių branduolinę energiją, projektus“. O 1949 m. lapkričio 29 d. NTS PGU peržiūrėjo pirmuosius SSRS parengtus elektrinių reaktorių projektus:

– eksperimentinis reaktorius L, kurio galia yra 10 tūkst. kW sodrinto urano su berilio moderatoriumi ir helio aušinimu – Laboratorija „V“, GSPI-11;

– eksperimentinis Šariko reaktorius, kurio galia 10 tūkst. kW ant silpnai prisodrinto urano su grafito moderatoriumi ir helio aušinimu – IFP, OKB Gidropress.

NTS, išanalizavusi ekspertų nuomones ir diskusiją, rekomenduoja Šariko reaktoriaus projektą prioritetinei statybai ir nusprendžia tęsti berilio reaktoriaus L tyrimus, nukeldama jo statybos pradžią vėlesniam laikui. Antras svarbus šio susirinkimo sprendimas – laboratorija „B“ apibrėžiama kaip eksperimentinių elektrinių statybos bazė su kai kurių jų sistemų integravimu. Šių įrenginių kūrimo tikslas taip pat aiškiai apibrėžtas: „išnagrinėti klausimus apie jų naudojimą pirmiausia kaip jūrų variklius dideliems laivams ir povandeniniams laivams“.

Tą pačią dieną įvyksta dar vienas įvykis, šiek tiek neaiškus motyvuojančiomis priežastimis - po NTS posėdžio vyksta siauros sudėties posėdis (I. V. Kurchatovas, A. P. Aleksandrovas, N. A. Dolležalas, B. S. Pozdnyakovas), kuriame aptariamas N. A. žinutė. Dollezhal "Dėl reaktorių su grafitu projektų". Tai buvo plėtra pagal A.P. nurodymus. Aleksandrovas (tuometinis IPP direktorius) reaktoriaus, naudojančio iki 4,5 % (apie 1 t) prisodrintą uraną, natūralų uraną (15-20 t) ir torį (10-20 t) preliminarų projektą.

Posėdyje rekomendavo į 1950 m. planą įtraukti pramoninio AB reaktoriaus projektą „vienu metu naudojant šilumą energijos tikslams ir plutonio gamybai“ bei projektą „mažų matmenų prisodrinto urano reaktoriaus, skirto tik energetiniams tikslams, projektą. šiluminė galia 300 vnt., efektyvioji galia apie 50 vnt.“ su grafitu ir vandens aušinimo skysčiu. Tai pirmas paminėjimas apie AM reaktorių – būsimos Pirmosios atominės elektrinės reaktorių. Taip pat buvo duoti nurodymai skubiai atlikti fizikinius skaičiavimus ir eksperimentinius šių reaktorių tyrimus.

Vėliau I.V. Kurchatovas ir A.P. Zavenyaginas AM reaktoriaus pasirinkimą prioritetinei statybai paaiškino tuo, kad „jis gali panaudoti įprastų katilų praktikos patirtį daugiau nei kiti blokai: bendras santykinis bloko paprastumas leidžia statyti lengviau ir pigiau“.

Šiek tiek sudėtingesnis nei samovaras

1949 metų pabaigoje – 1950 metų pradžioje. LIPAN, vadovaujant I. V. Kurchatovas atliko fizinius skaičiavimus ir kitus tyrimus, o NIIKhimmash, vadovaujamas N. A. Dollezhal - preliminaraus „laivo reaktoriaus“ projekto kūrimas. „Laivų reaktorius“ – tai aukštos įtampos prisodrinto urano reaktorius, naudojamas laivo elektrinėje, kurio garo turbinos galia yra apie 25 000 kW, su grafito ir vandens aušinimu.

1950 m. vasario 11 d. susitikime su PGU vadovu B.L. Vannikovo „laivinio reaktoriaus“ projektas vertinamas kaip pirminis ir priimamas sprendimas pagrįsti šį projektą laboratorijos „B“ teritorijoje statyti „pusiau pramoninio tipo eksperimentinį įrenginį (AM įrenginys), kurio šilumos atidavimo galia 2008 m. 30 tūkstančių kW ir 5 tūkst. kW in garo turbinaŠiam reaktoriui su grafito moderatoriumi ir vandens aušinimu naudojant uraną, prisodrintą iki 3-5% 300 kg. Toks sprendimas, kaip tikėjo susirinkimo dalyviai, buvo pagrįstas ribotais „skiliųjų medžiagų ištekliais“, taip pat tuo, kad svarbiausia pirmojo laikotarpio užduotis yra „iš esmės patvirtinti […] praktinę galimybę konvertuoti branduolinių įrenginių branduolinių reakcijų į mechaninę ir elektros energiją šilumą. Taigi „laivo reaktoriaus“ energijos komponentas buvo skirtas atskiram eksperimentiniam AM įrenginiui.

Naujų tipų reaktorių projektavimas pareikalavo gerokai išplėsti žinias įvairiose mokslo ir technologijų srityse. 1948 metais žinios apie neutronų fiziką buvo labai ribotos. Urano-235, urano-238 ir konstrukcinių medžiagų skerspjūviai buvo žinomi su 10% paklaida ir tik šiluminiams neutronams; rezonansinė sugertis tirta tik uranui-238, be to, kietiems blokams. Šiluminio neutronų panaudojimo koeficiento skaičiavimo metodai sukurti tik pačioms paprasčiausioms ląstelėms; Urano deginimas ir plutonio kaupimasis buvo tiriami trumpų kampanijų metu.

Prieš pradedant projektuoti elektrinius reaktorius, reikėjo ištirti gilų branduolinio kuro deginimą. Klausimas apie šerdies struktūros įtaką kritinei masei ir neutronų srauto tankio pasiskirstymui buvo tik suformuluotas, o atsakymą į jį dar reikėjo gauti. Reikėjo sukurti galingo reaktoriaus darbui reikalingos didelės pradinės reaktyvumo atsargos kompensavimo sistemą ir nustatyti jos poveikį neutronų srauto tankio pasiskirstymui reaktoriuje.

Reikėjo sukurti kuro elementą – pagrindinę ir svarbiausią reaktoriaus konstrukciją, kuri užtikrintų patikimą aušinimo skysčio pašildymą iki ne žemesnės kaip 250–300 °C temperatūros be pavojingo kuro elementų sunaikinimo ir radioaktyviųjų dalijimosi produktų išsiskyrimo. į atominės elektrinės pirminę grandinę ir patalpas. Tuo metu nebuvo įmanoma pateikti jokių patirtimi pagrįstų rekomendacijų dėl galimo kuro elementų konstrukcijos ir branduolinio kuro, galinčio veikti aukštoje temperatūroje, sudėties.

Taip pat reikėjo užtikrinti būsimos branduolinio kuro sudėties su kuro elemento apvalkalu cheminį suderinamumą ir matmenų stabilumą esant aukštesnei nei 300°C temperatūrai esant intensyviai neutronų spinduliuotei ir kuro sudėties pokyčiams degimo proceso metu. ilgą laiką.

Patikimi metodai, skirti įvertinti apšvitinamų medžiagų savybių pokyčius, kuro sąveikos su apvalkalu kinetiką, patikimi duomenys apie branduolinio kuro dydžio pokyčius (vadinamąjį išsipūtimą) priklausomai nuo sudegimo ir daug kitų techniškai svarbių duomenų, leidžiančių prognozuoti apšvitą. patikimas kuro strypų veikimas tuo metu kūrėjams nebuvo prieinamas.

Ištyrus ir analizuojant tuo metu turimus mokslinius ir techninius duomenis, 1950 m. vasario mėn. buvo pasirašyta I.V. Kurchatovas, N.A. Dollezhal ir S.M. Feinberg, ataskaita, kurioje pateikiamos preliminarios vandeniu aušinamo urano-grafito jėgos reaktoriaus projektavimo medžiagos. Fizinius skaičiavimus atliko P.E.Nemirovskis, o inžinerinius – P.I. Aleščenkovas.

Ataskaitos išvadose teigiama, kad atrodo įmanoma sukurti vandeniu aušinamą urano-grafito reaktorių, skirtą branduolinės reakcijos šilumai panaudoti energetiniais tikslais, todėl buvo pasiūlyta sukurti ir pastatyti eksperimentinį reaktoriaus prototipą, kurio charakteristikos: reaktoriaus terminis reaktorius. galia 30 MW, turbinos veleno galia 5 MW , urano sodrinimas 3–5%.

1950 m. gegužės 16 d. SSRS Ministrų Tarybos nutarimu buvo priimtas eksperimentinės elektrinės su trimis reaktoriais, naudojant prisodrintą uraną-235: vandens, kūrimo darbų planas „B“ laboratorijos vietoje. aušinamas urano-grafito reaktorius, dujomis aušinamas urano-grafito reaktorius ir urano-berilio reaktorius su dujomis arba aušinamu išlydytu metalu. 1950 m. liepos 29 d. N.A. Dollezhal buvo patvirtintas „naujų tipų energijos ir galios branduolinių įrenginių kūrimo darbų vadovu“, D.I. Blokhintsevas - jo pavaduotojas fiziniams klausimams, B.M. Šolkovičius - inžineriniais klausimais.

1950 m. gruodį buvo išleistas preliminarus Pirmosios atominės elektrinės energetinės dalies reaktoriaus ir šiluminės elektrinės projektas. Jame reaktoriaus šiluminė galia buvo paimta 30 MW, aktyviosios zonos skersmuo – 1,5 m, o reaktoriaus kampanija vardine galia – 120–140 dienų. Remiantis skaičiavimais, degalų apkrova buvo nustatyta 500-600 kg, o jo sodrinimas dar buvo tikslinamas kuriant techninis projektas reaktorius, priklausomai nuo pasirinktos galutinės konstrukcijos ir kuro elementų sudėties.

1951 m. pradžioje, remiantis išankstinio reaktoriaus projekto svarstymo rezultatais ir 1951 m. technologinė schema buvo išduota montavimo užduotis projektavimo organizacija galutinės atominės elektrinės šiluminės schemos parengimui, pagrindinės ir pagalbinės įrangos, cirkuliacinių siurblių, garo generatorių, slėgio kompensatorių ir kt. parinkimui, taip pat atominės elektrinės statybos ir įrengimo brėžiniams rengti. .

Pirmenybė teikiama dokumentacijai statybos darbai buvo sukurta jau 1950 m. Tuo pačiu, siekiant paspartinti plėtrą, ji buvo vykdoma remiantis reikalavimu pakankamai rezervuoti pagalbinių sistemų, kurios turėjo užtikrinti, erdvės ir talpos. galimi variantai grandinės ir įranga atitinka iš anksto patvirtintas pagrindines specifikacijas.

50-ųjų pradžioje „B“ laboratorijos vadovai susidūrė su tolesnio instituto plėtros klausimu. Iš atsiminimų apie D.I. Blokhintseva: „I.V. Kurchatovas pasiūlė tolesnę šio reaktoriaus plėtrą ir atominės elektrinės statybą jo pagrindu perduoti Obninsko institutui... tai sukėlė rimtų diskusijų dėl tolesnio Obninsko elektrinių reaktorių plėtros kelio pasirinkimo. Ką kurti: aukštos temperatūros šiluminius neutroninius reaktorius su berilio oksido moderatoriumi? Metalu aušinami reaktoriai? Arba vadovaukitės I. V. pasiūlymu. Kurchatovą, kuris buvo labai nuosaikus? 12 atm slėgio garai įprastoje šiluminėje energetikoje jau buvo praėjęs etapas... Aš ir mano pavaduotojas mokslui A.K. Krasinas palaikė I. V. pasiūlymą. Kurchatova. A.I. Leypunsky manė, kad šis sprendimas yra neteisingas. Leypunsky manė, kad tai nukreiptų pastangas nuo darbo kuriant efektyvesnius reaktorius ir gynė radikalią branduolinės energetikos plėtros kryptį, nors ir padėjo kuriant Pirmąją atominę elektrinę.

I. V. Kurchatovo siūlymu, 1951 m. viduryje Pirmosios atominės elektrinės statybos projekto mokslinis ir techninis valdymas buvo perduotas Fizikos ir energetikos institutui. 1951 m. birželio mėn. SSRS Ministrų Tarybos dekretu už atominės elektrinės statybą buvo paskirti laboratorijos „B“ vadovai D.I. Blokhintsevas (mokslinė priežiūra) ir P.I. Zacharovas (statyba). Tuo pačiu metu visos AM projektavimo medžiagos perkeliamos iš LIP AN į laboratoriją „B“. Taigi nuo šio laiko laboratorija „B“ tampa visų vėlesnių Pirmosios AE projekto plėtros užsakovu ir moksliniu direktoriumi. Pagrindinis reaktoriaus konstruktorius išlieka NIIKhimmash, bendrą atominės elektrinės projektą kuria Leningrado GSPI-11, vadovaujama A.I. Gutovas, garo generatoriai – OKB „Gidropress“, vadovaujama B.M. Šolkovičius.

Blochincevas rašė: „... pagrindinė atominės elektrinės schema yra nepaprastai paprasta, galima sakyti, kad ji yra šiek tiek sudėtingesnė nei samovaro... šiame tariamajame schemos paprastume slypi didžiulis klastingumas... Iš pradžių viskas atrodė labai paprasta, bet netrukus supratome, kad projektas dar tik pirmojo aiškumo stadijoje. Laukė didžiulis darbas... Gilinantis į reaktoriaus darbus, daugėjo problemų, kurias reikėjo išspręsti.

AM reaktoriaus projektinės medžiagos buvo perkeltos į laboratoriją „B“ be techninių sprendimų daugeliui svarbių problemų, ypač kuro elementų. Matyt, todėl ir laiške pavaduotojui. LIP AN direktorius I.N. Golovinas dėl dokumentų perdavimo („siunčiu jums visą projekto medžiagą, kurią turime apie AM“) virš žodžio „visi“ yra klaustukas, išreiškiantis D. I. suglumimą. Blokhintseva. Būtent todėl galutinis atominės elektrinės projektas skyrėsi nuo pirminio, o pagrindinį jos kūrimą atliko laboratorija „B“.

Pagrindinė AM reaktoriaus konstrukcijos idėja buvo vamzdinio kuro elemento naudojimas, kuriame vandens srautas šilumai pašalinti juda vamzdžio viduje, o uranas yra išorėje ir turi turėti patikimą šiluminį kontaktą su vamzdžio sienele. vamzdis. Sukurti tokį kuro elementą (kaip pripažino pats AM reaktoriaus vyriausiasis konstruktorius N. A. Dollezhalas) buvo sunkiausia problema. Kuro elementai – labiausiai įtempta konstrukcija reaktoriuje – turi veikti didelio energijos išskyrimo tankio sąlygomis (iki 1 kW/cm3 kuro), veikiant neutronų srautui, kurio tankis iki 5 1013 neutronų/cm2.sek. . Skaičiavimu, kad reaktorius veiktų patikimai, reikėjo užtikrinti kuro elemente susidariusios šilumos pašalinimą, kad urano temperatūra neviršytų 450°C.

Norint pašalinti tokį šilumos kiekį iš branduolinio kuro ir perduoti jį į pirminio kontūro vandenį neperkaitinant kuro strypo, reikėjo naudoti labai šilumą laidžią kuro sudėtį, plonasienius itin tikslius apvalkalų vamzdžius ir patikimą, ilgalaikį šiluminį kontaktą. kuro strypo apvalkalas su kuru.

Kompozicijos pasirinkimui pirmiausia turėjo įtakos eksperimentai dėl jos suderinamumo su apvalkalo medžiaga. Ypač plonasienius, didelio tikslumo vamzdžius teko gauti iš pramonės, kuri su tokia užduotimi susidūrė pirmą kartą. Patikimas šiluminis kontaktas turėjo būti patvirtintas išbandant kuro strypus ant šiluminių stendų ir RFT reaktoriuje.

Eksperimentiniam darbui atlikti reikėjo pradėti gaminti ypač plonasienius nerūdijančio plieno vamzdžius, kurių išorinis skersmuo 9 mm, sienelės storis 0,4 mm ir ilgis 2500 mm. Vėliau prie šio pagrindinio vamzdžio buvo pridėti vamzdžiai kuro strypų korpusams, kurių išorinis skersmuo 14 mm ir sienelės storis 0,2 mm, taip pat vamzdžiai valdymo strypų kanalams.

Kuro. Pirmieji žingsniai

Nepaisant akivaizdaus pirmosios pasaulyje atominės elektrinės projekto inžinerinių sprendimų paprastumo ir santykinai žemų garo parametrų, projekto kūrėjai susidūrė su daugybe sudėtingų, kartais net iš pažiūros neišsprendžiamų problemų, tarp kurių buvo sudėtingiausios inžineriniu ir technologiniu požiūriu. kuro strypų problema. Kuro strypų kūrime dalyvavo 5 organizacijos, kurios sukūrė apie 10 kuro strypų variantų. Pirmosios kuro strypų versijos neišlaikė bandymų. Sprendimas dėl galutinio IPPE (V.A. Malykh) sukurto kuro elemento pasirinkimo buvo priimtas tik 1953 metų rugsėjo 25 dieną – likus 7 mėnesiams iki fizinio Pirmosios AE reaktoriaus paleidimo. Per tą laiką reikėjo pasiruošti naujas dirbtuves prie Elektrostalsky Mašinų gamybos gamykla, įsisavinti ir pagaminti 514 kuro strypų, patikrinti jų kokybę, išsiųsti į Maskvos chemijos inžinerijos gamyklą, kur bus pagamintos 128 kuro rinklės ir išsiųstos į Obninską. Gamyklos komandoms ir IPPE prireikė sunkaus darbo, kad būtų pagamintos kuro rinklės iki 1954 m. gegužės mėn.

Projektavimo pradžioje vamzdinių kuro strypų gamybos būdas nebuvo žinomas. Remiantis tuo metu turimais medžiagų elgsenos duomenimis, lygiagrečiai buvo sukurti keli kuro elementų projektavimo variantai. Kartu buvo sukurta jų gamybos technologija, prototipai buvo atlikti pilno mastelio arba reprezentatyvaus dydžio kuro strypai ir tuo pačiu metu atlikti medžiagų suderinamumo, šiluminio ciklo ir šilumos laidumo pokyčių autoklaviniai bandymai ant specialių šiluminių stendų. Šiuos tyrimus sėkmingai išlaikę mėginiai buvo išsiųsti tyrimams į Atominės energetikos instituto RFT tyrimų reaktorių artimomis darbo sąlygoms, o po šių tyrimų jiems buvo atlikti metalurginiai tyrimai karštoje laboratorijoje.

Urano temperatūra nustatoma pagal aušinimo vandens temperatūrą ir temperatūrų skirtumus srityse, per kurias paeiliui praeina pašalinta šiluma, būtent: srityje nuo kuro strypo vamzdžio vidinės sienelės iki aušinimo vandens, ant jo sienelės. vamzdžio, vamzdžio sąlyčio su degalų sudėtimi varža ir pačiame kuro sluoksnyje. Visi temperatūros pokyčiai priklauso nuo naudojamų medžiagų šilumos laidumo, sienų ar sluoksnių storio, šilumos srauto dydžio, vandens greičio, o pasirinktai kuro strypo konstrukcijai juos galima pakankamai tiksliai nustatyti iš anksto. pagal skaičiavimą. Temperatūros skirtumas kuro elemento vidinio vamzdžio ir degalų sąlyčio taške negalėjo būti apskaičiuotas ir gali skirtis priklausomai nuo gamybos ir eksploatavimo sąlygų.

Taigi, norint patikimai veikti kuro elementą reaktoriuje, per visą kampaniją reikėjo palaikyti pastovų šiluminį kontaktą vamzdžio sąlyčio su uranu taške. Buvo manoma, kad tai galima pasiekti šiais būdais:

• sukurti difuzinę jungtį tarp plieninio vamzdžio ir urano. Tada šilumos perėjimas iš urano į vamzdelį bus panašus į šilumos perėjimą metale;
• sukurti kontaktą tarp plieninio vamzdžio ir urano plonu sluoksniu skystas metalas. Kad urano temperatūra nepadidėtų, sluoksnio storis turi būti kuo mažesnis.

Dėl patirties stokos nebuvo įmanoma teikti pirmenybės vienai ar kitai kuro elemento versijai, todėl jų kūrimo darbai buvo atliekami lygiagrečiai.

Daugybė įvairių institutų (LIPAN, NII-9, NII-13) bandymų sukurti prototipus, galinčius atlaikyti projektines šilumines apkrovas su terminiu ciklu, baigėsi nesėkmingai. Todėl į darbą įsitraukė „B“ laboratorijos technologai, vadovaujami V. A. Malykh. 1952 m. pabaigoje jie sukūrė kuro elementą, kurio konstrukcija leido atlikti daugybę terminių ciklų ir atlaikė apkrovas, daugiau nei tris kartus didesnes nei projektinės.

Taigi iki 1953 m. vidurio atsirado aiškiai apibrėžta, nedviprasmiška šerdies konstrukcija, naudojant dispersinį kuro elementą, sudarytą iš urano-molibdeno lydinio su magniu, kurio veikimas iki to laiko buvo patvirtintas pakankamu pripažintu tūriu. pirmajai standartinei reaktoriaus apkrovai pagaminti.

Lemiamas vaidmuo pasiekta sėkmė suvaidino didžiulį vaidmenį kūrimo procese, kuris buvo skirtas žaliavų ir vamzdžių kokybės kontrolės klausimams, taip pat valdymo technologijai kuro strypų gamybos procese. Pradedant originalių vamzdžių vidinio paviršiaus kokybės tikrinimu specialiai sukurtais periskopais ir baigiant „paskutinio“ patikrinimu. suvirinti ant kuro strypų – visi valdymo metodai ir priemonės iš esmės buvo arba vėl sukurti, arba gerokai patobulinti, atsižvelgiant į griežtesnius branduolinių gaminių švaros, tikslumo ir patikimumo reikalavimus. Lygiagrečiai su gamybos technologijos kūrimu ir veiklos kontrole gamybos proceso metu buvo kuriami ir diegiami metodai ir priemonės neardomieji bandymai gatavų kuro strypų kokybė. Eksploatacinė patirtis parodė, kad toks dėmesys kontrolės klausimams visiškai pasiteisino – per ilgus eksploatavimo metus Pirmosios AE kuro strypai demonstravo itin patikimą veikimą.

Pirmas patikrinimas

Galutiniame projekte reaktoriaus konstrukcija atrodė taip. 3000 mm skersmens ir 4500 mm aukščio grafito kaminą sudarė dviejų tipų blokai. Aktyvioji zona buvo sudaryta iš vertikaliai stovinčių šešiakampių blokų su centrinėmis 65 mm skersmens skylutėmis, į kurias buvo įkišti kuro kanalai. Atšvaitas buvo pagamintas iš horizontalių blokų, suvertų ant 24 vertikalių stovų, per kuriuos cirkuliavo vanduo, pašalindamas grafito reflektoriuje susidariusią šilumą.

Instituto teoriniame skyriuje buvo nagrinėjami individualūs, subtiliausi šiluminio neutroninio reaktoriaus teorijos klausimai. Pagrindiniai fiziniai atominių elektrinių reaktoriaus skaičiavimai buvo sutelkti A. K. skyriuje. Krasin (mokslinio direktoriaus pavaduotojas atominių elektrinių kūrimui, koordinavęs eksperimentinius ir skaičiavimo tyrimus) ir juos atliko M.E. Minašina. Pagrindinė užduotisšie skaičiavimai buvo apibrėžimas ir pasirinkimas fizines savybes reaktoriaus, reikalingos reaktoriaus kuro apkrovos nustatymas, jo elgsenos kaitinimo metu tyrimas ir kt. Pateikė pasiūlymą sukurti eksperimentinį stendą.

Šis stovas yra labai svarbus AM reaktoriaus aktyviosios zonos mazgas, pagamintas iš grafito, urano ir vandens, su vamzdiniais kuro strypais, vėliau vadinamas „fiziniu. AMF stendas“, vyko tiesiai po Blokhintsevo biuru. Tikslas buvo gauti eksperimentinius duomenis skaičiavimo metodo ir parametrų pasirinkimo teisingumui patikrinti. AMF pasiekė kritinė būklė 1954 metų kovo 3 dieną Obninske pirmą kartą jame buvo atlikta grandininė urano dalijimosi reakcija. Eksperimentai parodė, kad didelių klaidų, bent jau AE kampanijos pradžioje, nebus.

Didelę pagalbą laboratorijai „B“ kuriant Pirmąją AE suteikė PSU vadovai ir patyrę mokslininkai bei specialistai iš kitų institutų ir įmonių.

Kaip prisiminė M. E. Minashin, nuo pat įrangos montavimo pradžios E. P. beveik nuolat buvo stotyje. Atėjo Slavskis, I.V Kurchatovas, A.P. Aleksandrovas, vyriausiasis reaktoriaus konstruktorius N.A. Dollezhalas ir jo artimiausias padėjėjas P.I. Aleščenkovas. Slavskis faktiškai ėmėsi vadovauti montavimo darbams, Kurchatovas daugiau buvo susijęs su reaktoriaus fizika, Aleksandrovas „papildė“ Kurchatovą inžineriniais ir gamybos klausimais.

Žinoma, Kurchatovo, kuris atliko bendrą mokslinį vadovavimą sovietiniam „atominiam projektui“, vaidmuo buvo daug didesnis, o kartais ir lemiamas. „Vienu metu, kai atominė elektrinė jau buvo statoma, – prisiminė Blokhintsevas dvidešimt metų nuo elektrinės paleidimo, – staiga buvo suabejota visa projekto prasme. Labai autoritetinga mokslininkų grupė, gerai susipažinusi su projektu, išsakė nuomonę, kad darbus reikia stabdyti, motyvuojant tuo, kad stotis bus neekonomiška (tarsi anuomet tai būtų efektyvumo reikalas!)... Didžiųjų laimei. priežastis, I. V. Kurchatovas... nesutiko su šia nuomone...“.

Bendravimas su LIPAN po projekto perdavimo nenutrūko, o šio instituto darbuotoja P.E. Nemirovskis dalyvavo „B“ laboratorijos teorinio skyriaus darbe. Didelę reikšmę turėjo patyrusių specialistų perkėlimas iš kitų pramonės institutų ir įmonių į „B“ laboratoriją. Taigi, B.G. atvyko iš LIPAN. Dubovskis iš Čeliabinsko-40 - pirmasis atominės elektrinės vadovas N.A. Nikolajevas, tarnybų vadovai I. Morozovas, A. Popovas, P. Zabelinas ir kt.

Nuo statybų iki kuro pakrovimo

Pradėjimo eksploatuoti laikotarpiu dėmesį atominei elektrinei skyrė ir ministerijos vadovybė, ir I. V. Kurchatovas buvo dar didesnis. Nepaisant esminio projekto naujumo, rimtų problemų ir sunkumų, kuriuos teko spręsti ir įveikti jį įgyvendinant, atominės elektrinės projektavimas ir statyba buvo atlikta per itin trumpą laiką.

Pirmąjį kibirą žemių statybvietėje ekskavatorius išvežė 1951 metų rugsėjį, o reaktorius ir įranga pradėti montuoti 1953 metų spalį. Iki 1954 m. kovo mėnesio iš esmės buvo baigtos stoties grandinių, šiluminės-mechaninės įrangos ir kitų sistemų įrengimas. 1954 m. kovo mėn. prasidėjo sistemų derinimas ir įrangos testavimas pagal technines specifikacijas ir paleidimo programas. Kai derinimas buvo baigtas, sistemos pagaliau buvo priimtos veikti.

Bet kokio įrengimo patikimumas labai priklauso nuo įrengimo kultūros ir kokybės. Atsižvelgiant į unikalų ir iš esmės naują įrenginio pobūdį, montuojant atominę elektrinę, o ypač reaktorių, pirminę grandinę ir ruošiant technologinius kanalus pakrovimui, buvo taikomos specialaus režimo ir technologinės priemonės, kuri užtikrino būtiną švarą, technologijų laikymąsi ir griežtą veiklos kontrolę atliekant pačius svarbiausius darbus. Ši priemonių sistema galiojo montuojant, pradedant eksploatuoti ir ruošiantis paleisti visas atominės elektrinės sistemas ir įrenginius. Dėl to buvo galima beveik visiškai išvengti pirminės grandinės ir reaktoriaus instaliacinio užteršimo nuosėdomis, nuolaužomis, tarpiklių, elektrodų likučiais, suvirinimo viela ir kitų pašalinių daiktų. Ačiū už gerą organizaciją montavimo darbai Pirmojoje AE griežta kontrolė, kaip laikomasi nustatytų įrengimo taisyklių ir įrangos gamybos ir tiekimo technologinių sąlygų, rimtų vėlavimų ar veikimo sutrikimų paleidimo darbai ir paleidimo, taip pat įrangos gedimų nepastebėta.

Tuo pačiu metu per 1952–1953 m. Laboratorijoje „B“ buvo atlikti teoriniai tyrimai AM fiziniais skaičiavimais buvo suformuota jos komanda. Šiuo metu buvo pasirinktas ir paskirtas atominės elektrinės vadovas N.A. Nikolajevas, anksčiau dirbęs pramoninio reaktoriaus AV-1 vadovu gamykloje Nr.817 (Čeliabinskas-40), ir atominės elektrinės vadovo pavaduotoju A.N. Grigoriantai.

Iki 1954 metų kovo buvo baigtos įrengti atominės elektrinės sistemos, o gegužės 5 dieną pradėtas reaktoriaus krovimas kuru. 1954-05-06 įsakymu D.I. Blokhincevas, budintys moksliniai vadovai (A. K. Krasinas, B. G. Dubovskis, M. E. Minašinas) ir jų padėjėjai (V. A. Konovalovas, E. I. Inyutinas, M. N. Lantsovas, A. V. Kamajevas). Dar anksčiau N. A. įsakymu. Nikolajevas, buvo patvirtintos budėjimo pamainos ir paskirti jų viršininkai (Ju.V.Arkhangelskis, B.B.Baturovas, V.A.Remizovas, G.N.Ušakovas).

Gegužės 9 d., 19:07, pakraunant 61 kuro kanalą, reaktorius pasiekė kritinį lygį ir tada buvo apkrautas visu kanalų skaičiumi (128).

Pirmoje kuro kanalų partijoje, pakrautoje į reaktorių, buvo 546 kg urano, prisodrinto 5% uranu-235. Moderatorių branduolių (anglies ir vandenilio) skaičiaus santykis su urano branduolių skaičiumi darbinėje būsenoje buvo atitinkamai 174 ir 4,2. Nerūdijantis plienas 1Х18Н9Т buvo naudojamas kaip kuro kanalų, valdymo ir apsaugos sistemų kanalų, kuro elementų apkalų konstrukcinė medžiaga. Iš viso šerdyje buvo 204 kg plieno, 54,3 kg molibdeno ir 62 kg magnio.

Fizinis paleidimas ir pagal jo programą atlikti eksperimentai parodė patenkinamą sutapimą tarp apskaičiuotų reaktoriaus charakteristikų ir eksperimentinių, o tai, žinoma, laikytina dideliu pasiekimu. Pagrindinės reaktoriaus charakteristikos buvo patvirtintos priimtinu tikslumu – tai buvo susiję su kuro padavimu, veikimo laiku, neutronų srautų pasiskirstymu ir kt. Sėkmingai užbaigus fizinio paleidimo plano darbus, buvo galima pereiti prie maitinimo paleidimo. - atominės elektrinės pastatymas 1954 m. birželio mėn.

Yra „branduolinė“ elektra!

Pirmoji atominė elektrinė buvo vieno reaktoriaus instaliacija, aktyvios zonos aukštis 1,7 m, skersmuo 1,5 m, elektros galia 5000 kW, šiluminė galia 30 000 kW. Antroje reaktoriaus grandinėje buvo gaminamas perkaitintas garas, kurio slėgis 12,5 atm, o temperatūra 2600C garai pateko į turbiną, ant kurios veleno buvo sumontuotas elektros generatorius. Tai buvo pirmoji patirtis, kai urano branduolių dalijimosi energija paverčiama elektros energija per garo turbinos ciklą.

17 val. 45 min. 1954 m. birželio 26 d. buvo atidarytas garo tiekimo vožtuvas turbogeneratoriui ir jis pradėjo gaminti elektrą iš branduolinio „katilo“.

Pirmoji pasaulyje atominė elektrinė patyrė pramoninę apkrovą. Elektros generatoriaus galia siekė 1500 kW. Birželio 27 d. pramonės ir žemės ūkio vartotojai aplinkiniuose rajonuose jau gaudavo elektros energiją iš pirmą kartą deginančio branduolinio kuro turbinos. Nuo tada ši diena iš esmės pradėta laikyti branduolinės energetikos gimtadieniu.

Atominės elektrinės projektiniams pajėgumams sukurti prireikė keturių mėnesių. Tai buvo mėnesiai atkaklaus ir intensyvaus darbo, kai buvo tiriama atominė elektrinė, nustatomi projektavimo trūkumai ir įrangos trūkumai, atliekami būtini ir galimi atskirų komponentų ir sistemų patobulinimai. Iš esmės viskas klostėsi sklandžiai, iškilusios problemos pašalintos, kai kurios konstrukcijos buvo pakeistos, padidėjo atominės elektrinės elektros galia. 1954 m. spalį atominės elektrinės turbogeneratorius buvo padidintas iki projektinės 5 MW galios.

Jau pirmasis elektrinės eksploatavimo etapas parodė, kad pagrindiniai konstrukciniai komponentai, tokie kaip reaktoriaus mūras, kuro kanalai su kuro strypais, garo generatoriai, siurbliai, pirminės grandinės vamzdynai su juose sumontuotomis jungiamosiomis detalėmis, buvo sėkmingai parinkti ir užtikrins reaktoriaus darbą. elektrinę savo projektiniu pajėgumu. Visų komandų, visų dalyvių pastangos kuriant pirmąją pasaulyje atominę elektrinę buvo sėkmingai užbaigtos.

Blokhintsevo pranešimas apie Pirmąją AE tapo pagrindiniu 1-ojo pranešimu tarptautinė konferencija apie taikų atominės energijos naudojimą Ženevoje (1955).

Nuo 1956 m. stotis atvira atvykstančioms sovietų ir užsienio delegacijoms. Pirmąją atominę elektrinę aplankė daug iškilių politinių veikėjų, mokslininkų, taip pat dešimtys tūkstančių paprastų žmonių iš beveik visų pasaulio šalių.

1957 m. už dalyvavimą kuriant, pradedant eksploatuoti ir plėtoti Pirmąją AE D.I. Blokhintsevas, N.A. Dollezhal, A.K. Krasinas, V.A. Malykh buvo apdovanotas Lenino premija, o didelis būrys darbo dalyvių buvo apdovanoti SSRS ordinais ir medaliais.

Reaktorius mokslui

Pirmuoju eksploatacijos laikotarpiu atominė elektrinė buvo laikoma eksperimentine elektrine. Juose mokėsi ir treniravosi pirmųjų pramoninių stočių specialistai, pirmųjų branduolinių povandeninių laivų ir atominio ledlaužio „Leninas“ įgulos, stažavosi specialistai iš VDR, Čekoslovakijos, Kinijos, Rumunijos. Tačiau nuo 1956 m. stoties paskirtis pradėjo palaipsniui keistis. Pirmosios AE kūrimo, kūrimo ir eksploatavimo patirtis padėjo aiškiau apibrėžti artimiausios ateities uždavinius, susijusius su branduolinių reaktorių panaudojimu tiek energetikos sektoriuje, tiek kitose pramonės srityse. Buvo nuspręsta reaktorių daugiausia naudoti kaip laidumo neutronų šaltinį moksliniai tyrimai, ypač reikalingas galingesnėms atominėms elektrinėms sukurti.

Tokios mažos galios stotis kaip Pirmoji atominė elektrinė negali konkuruoti su tradiciniais elektros energijos tiekimo šaltiniais, ir apie tai apskritai nebūtų galima kalbėti, jei kai kurios joje įgyvendintos ir sąnaudų mažinimo idėjos nebūtų priimtos tuomet. visos atominės elektrinės. Pavyzdžiui, dalinių reaktoriaus perkrovų metodas leido beveik dvigubai padidinti vidutinį kuro sudegimą ir taip smarkiai sumažinti kuro komponentą tiekiamos elektros sąnaudose.

Metodo esmė ta, kad vietoj to, kad vienu metu būtų pakeisti visi šerdies kuro kanalai (būtent tai buvo numatyta projekte), pakeičiama tik dalis kanalų. Šiuo atveju silpnai išdegę kanalai iš išorinių mūro eilių perstatomi į centrą, kur neutronų srauto tankis turi didžiausią reikšmę. Švieži kanalai įrengti zonos periferijoje. Šis pertvarkymas užtikrina tolygesnį neutronų srauto tankio pasiskirstymą per reaktoriaus spindulį ir gilesnį kuro degimą. Ir nors veikimo laikas tarp perkrovų sutrumpėja, efektyvumo padidėjimas toks didelis, kad šis metodas vienokiomis ar kitokiomis modifikacijomis naudojamas visur kuriant naujus reaktorius.

Per visą eksploatavimo laiką AM reaktoriuje buvo pastatyta 17 įvairios paskirties kilpų moksliniams ir inžineriniams eksperimentams atlikti. Tarp darbų, susijusių su šiomis kilpomis, visų pirma reikėtų pažymėti tyrimus, atliktus siekiant pagrįsti reaktorių įrengimą Belojarsko (AMB-1 ir AMB-2 reaktorių) ir Bilibino (EGP-6 reaktoriaus) pirmojo etapo reaktoriams. AE. AM buvo išbandyti atskiri Leningrado, Kursko, Smolensko, Černobylio ir Ignalinos atominių elektrinių RBMK reaktorių elementai. Taigi Pirmosios AE reaktorius tapo kanalinių urano-grafito reaktorių krypties įkūrėju.

1962 m. AM reaktoriuje pradėjo veikti kilpos blokas, skirtas terminei energijai konvertuoti. Šiame įrenginyje pirmą kartą SSRS branduolinė energija buvo tiesiogiai paversta elektros energija. Kilpoje gauti rezultatai buvo panaudoti projektuojant ir 1970 m. paleidžiant pirmąjį pasaulyje TOPAZ konverterinį reaktorių, skirtą kosminėms atominėms elektrinėms.

Be kilpinių bandymų, AM reaktoriuje buvo tiriamas daugelio reaktoriaus medžiagų elgesys radiacijos laukuose. Tyrimai buvo atlikti naudojant neutronų pluoštus iš reaktoriaus, įskaitant kietojo kūno fiziką. Pastaraisiais metais AM įsitvirtino dirbtinio molibdeno radionuklido gamyba, todėl IPPE tapo pagrindine medicinoje naudojamų technecio-99 generatorių onkologinių ligų diagnostikai gamintoja ir tiekėja.

Dėl "išėjimo į pensiją"

2002 m. balandžio 29 d., vadovaujantis Atominės energetikos ministro 2002 m. kovo 13 d. įsakymu Nr. 132, Pirmoji atominė elektrinė buvo sustabdyta, o tiksliau, jos darbas su elektros energijos gamyba dėl grandininio dalijimosi 2002 m. urano branduoliai buvo sustabdyti. Stotis veikė maitinimo režimais beveik 48 metus. Reaktoriaus įrengimo laikas vis dar rekordinis.

Žinoma, kuriant atominę elektrinę ir ją eksploatuojant nepavyko išvengti daugybės įrangos defektų ir personalo klaidų, tačiau per visą įrenginio eksploatavimo laiką nebuvo pavojingo perteklinio personalo apšvitos, viršijančios nustatytą. standartus; aplinka, įskaitant miestą, esantį už 1,5-4,5 km nuo reaktoriaus, nebuvo veikiama radiacinės taršos virš esamo gamtinio fono.

Per pastaruosius metus reaktorius buvo visapusiškai išbandytas, veikė visomis leistinomis sąlygomis ir įrodė, kad yra pats geriausias geriausia pusė. Reaktoriaus veikimo patikimumą pirmiausia lemia patikimas kuro elementų veikimas ir visa darbinio kanalo konstrukcija. Taigi per pirmuosius 20 eksploatavimo metų sugedo ne vienas iš daugelio tūkstančių reaktoriuje veikiančių kuro strypų, jei buvo laikomasi jų veikimo sąlygų. Be to, naudojant tą patį kuro kiekį, dalinės perkrovos ilgą laiką užtikrino reaktoriaus darbą (2-2,5 karto daugiau nei projektinis). Atskiruose kanaluose buvo pasiektas 32% degimo gylis, o jų veikimo laikas viršijo 40 000 valandų. Taigi buvo sukurta ir sukurta technologija, leidžianti pagaminti dispersinio tipo vamzdinį kuro elementą iš urano-molibdeno lydinio su patikimu. terminis, iki difuzijos, kontaktas su nerūdijančio plieno apvalkalu tapo vienu iš svarbių Pirmosios atominės elektrinės kūrėjų pasiekimų.

Pirmoji atominė elektrinė, kurios pagrindinis indėlis į pasaulio civilizaciją yra tai, kad ji paskatino taikiai panaudoti atominę energiją ir prisidėjo prie žmonių požiūrio į atominę problemą keitimo, tęs savo daugiau nei pusę amžiaus trukusį stebėjimą naujais pajėgumais.

Sąrašuose nėra

Remiantis „Pirmosios pasaulyje atominės elektrinės eksploatavimo nutraukimo koncepcija“, buvo priimtas stoties tyrimų reaktoriaus eksploatavimo nutraukimo variantas, ilgalaikis įrenginio išsaugojimas prižiūrint. Visas darbų ciklas turėjo būti atliktas keturiais etapais:

1 etapas – pasirengimas eksploatacijos nutraukimui (2002-2010);

2 etapas – paruošimas ilgalaikiam saugojimui prižiūrint ir lokalizavimas (2010-2015);

3 etapas – stebimas ilgalaikis išsaugojimas (2015-2080 m.);

4 etapas – finalas (po 2080 m.).

Per visą AM reaktoriaus galios veikimo laikotarpį buvo naudojamos įvairios kuro sudėties kuro rinklės:

• OM-9 - urano lydinys su 9% molibdeno su 5; 6; 6,5 ir 7% sodrinimas;
• urano dioksidas su magnio posluoksniu su 4,4 ir 10 % sodrinimo;
• UC pagrįstas;
• remiantis U(AlSi)3.

IPPE specialistai kuro strypus iš panaudoto kuro rinklių rūšiavo į normalius ir sugedusius su nesandariomis apkalomis, turinčiomis matomų pažeidimų. Sugedę standartinių ir eksperimentinių panaudoto branduolinio kuro rinklių kuro strypai buvo supakuoti į specialiai tam skirtus sandarius kanistrus, kurie buvo sumontuoti standartinėse AM įvorėse ir išsiųsti į instituto panaudoto kuro saugyklą.

Taip pat buvo iškirpta apie 80 eksperimentinių kanalų ir mazgų, kurie buvo išbandyti eksperimentinėse IR AM kilpose.

Visi elektros energijos gamybos kanalai yra visiškai atskirti, įskaitant pavojingų darbo terpių (Cs, Na, Na-K) neutralizavimą ir kuro dalių atskyrimą. Iš šių kanalų izoliuoti kuro elementai buvo supakuoti į sandarius kanistrus, o kanistrai išsiųsti į instituto panaudoto kuro saugyklą.

Dėl 2008 m. birželio mėn. atliktų darbų AM tyrimų reaktorius buvo perkeltas į saugią branduolinę būseną ir išbrauktas iš pavojingų branduolinių zonų sąrašo.

Pagarba už pasiekimus

Vertinant pagrindinius Pirmosios pasaulyje atominės elektrinės darbo rezultatus ir jos indėlį į branduolinės energetikos plėtrą mūsų šalyje ir visame pasaulyje, pažymėtina, kad jos konstrukcijos patikimumas ir eksploatavimo saugumas atvėrė plačias perspektyvas. tolesnis visų tipų galios reaktorių mokslinis ir projektinis tobulinimas. Pirmoji atominė elektrinė leido įveikti tam tikrą tuo metu egzistavusią psichologinį barjerą, susijusį su atominio sprogimo nenumaldomumu, taip pat su baime, kad prasiskverbianti spinduliuotė tyliai ir nepastebimai atims joje dirbančių žmonių sveikatą. branduolinė energija.

Pirmosios, iš esmės eksperimentinės, atominės elektrinės eksploatavimo patirtis visiškai patvirtino branduolinės pramonės specialistų pasiūlytus inžinerinius ir techninius sprendimus, kurie leido pradėti įgyvendinti plataus masto naujų atominių elektrinių statybos SSRS programą.

Šimtai tūkstančių žmonių, kurie daugelį metų lankėsi atominėje elektrinėje, galėjo įsitikinti jos efektyvumu ir saugumu. Branduoliniai mokslininkai, mokslininkai, ekologai ir rašytojai, menininkai ir iškilūs valstybės veikėjai iš Rusijos ir užsienio šalių, pagerbti žmones, kurie tolimais metais sukūrė taikų energijos „stebuklą“ Obninsko žemėje.

Atominės elektrinės yra branduoliniai įrenginiai gaminant energiją, tam tikromis sąlygomis stebint nurodytus režimus. Šiems tikslams naudojama projekte apibrėžta teritorija, kurioje branduoliniai reaktoriai naudojami kartu su reikiamomis sistemomis, įrenginiais, įranga ir konstrukcijomis pavestoms užduotims atlikti. Tikslinėms užduotims atlikti pasitelkiamas specializuotas personalas.

Visos atominės elektrinės Rusijoje

Branduolinės energetikos istorija mūsų šalyje ir užsienyje

Antroji 40-ųjų pusė buvo pažymėta pirmojo projekto, apimančio taikių atomų naudojimą elektros energijai gaminti, sukūrimo pradžia. 1948 metais I.V. Kurchatovas, vadovaudamasis partijos ir sovietų vyriausybės nurodymais, pasiūlė pradėti praktinį atominės energijos panaudojimą elektros gamybai.

Po dvejų metų, 1950 m., Netoli Obninskoye kaimo, esančio Kalugos srityje, buvo pradėta statyti pirmoji planetoje atominė elektrinė. Pirmoji pasaulyje pramoninė atominė elektrinė, kurios galia buvo 5 MW, buvo paleista 1954 m. birželio 27 d. Sovietų Sąjunga tapo pirmąja galia pasaulyje, panaudojusia atomą taikiems tikslams. Stotis buvo atidaryta Obninske, kuris tuo metu buvo gavęs miesto statusą.

Tačiau sovietų mokslininkai tuo nesustojo, o ypač tik po ketverių metų, 1958 m., prasidėjo pirmasis Sibiro atominės elektrinės etapas. Jo galia buvo daug kartų didesnė nei Obninsko stoties ir siekė 100 MW. Tačiau vietiniams mokslininkams tai nebuvo riba, baigus visus darbus, projektinė stoties galia buvo 600 MW.

Sovietų Sąjungos platybėse atominių elektrinių statyba tuo metu buvo didžiulė. Tais pačiais metais pradėta statyti Belojarsko atominė elektrinė, kurios pirmasis etapas jau 1964 m. balandį aprūpino pirmuosius vartotojus. Atominių elektrinių statybos geografija tais pačiais metais į savo tinklą įpainiojo visą šalį, Voroneže paleistas pirmasis atominės elektrinės blokas, jo galia – 210 MW, antrasis – po penkerių metų; 1969 m., galėjo pasigirti 365 MW galia. Atominės elektrinės statybos bumas nenuslūgo per visą sovietmetį. Naujos stotys arba papildomi jau pastatytų blokai buvo paleisti kelerių metų intervalais. Taigi jau 1973 metais Leningradas gavo savo atominę elektrinę.

Tačiau sovietų valdžia nebuvo vienintelė pasaulyje, kuri sugebėjo plėtoti tokius projektus. JK jie taip pat nemiegojo ir, supratę šios srities pažadą, aktyviai studijavo šią problemą. Vos po dvejų metų, atidarius stotį Obninske, britai pradėjo savo projektą, skirtą taikaus atomo vystymui. 1956 m. Calder Hall miestelyje britai paleido savo stotį, kurios galia viršijo sovietinę ir siekė 46 MW. Jie neatsiliko ir kitoje Atlanto pusėje, po metų amerikiečiai iškilmingai pradėjo eksploatuoti stotį Shippingport mieste. Objekto galia buvo 60 MW.

Tačiau taikaus atomo vystymasis buvo kupinas paslėptų grėsmių, apie kurias netrukus sužinojo visas pasaulis. Pirmasis ženklas buvo didelė avarija Trijų mylių saloje, įvykusi 1979 m., tačiau po jos įvyko nelaimė, kuri ištiko visą pasaulį, Sovietų Sąjungą, 1979 m. mažas miestelis 1986 metais Černobylyje įvyko didžiulė nelaimė. Tragedijos pasekmės buvo nepataisomos, tačiau, be to, šis faktas privertė visą pasaulį susimąstyti apie branduolinės energijos panaudojimo taikiems tikslams tikslingumą.

Pasaulio lyderiai šioje pramonės šakoje rimtai galvoja apie branduolinių objektų saugos gerinimą. Rezultatas – 1989 m. gegužės 15 d. Sovietų sostinėje surengtas steigiamasis susirinkimas. Asamblėja nusprendė įkurti Pasaulinę asociaciją, kuri apimtų visus atominių elektrinių operatorius. Įgyvendindama savo programas, organizacija sistemingai stebi atominių elektrinių saugos lygio gerinimą pasaulyje. Tačiau nepaisant visų įdėtų pastangų, net moderniausi ir iš pirmo žvilgsnio saugūs objektai neatlaiko stichijų antpuolio. Būtent dėl ​​endogeninės nelaimės, pasireiškusios žemės drebėjimo ir vėliau kilusio cunamio pavidalu, 2011 m. Fukušima-1 stotyje įvyko avarija.

Atominis užtemimas

AE klasifikacija

Atominės elektrinės klasifikuojamos pagal du kriterijus: gaminamos energijos rūšį ir reaktoriaus tipą. Priklausomai nuo reaktoriaus tipo, nustatomas generuojamos energijos kiekis, saugos lygis, taip pat kokios žaliavos naudojamos stotyje.

Pagal energijos rūšį, kurią gamina stotys, jos skirstomos į du tipus:

Jų pagrindinė funkcija yra elektros energijos gamyba.

Branduolinės šiluminės elektrinės. Dėl ten įrengtų šildymo įrenginių, naudojant stotyje neišvengiamus šilumos nuostolius, tampa įmanomas tinklo vandens šildymas. Taigi, be elektros, šios stotys gamina šiluminę energiją.

Išnagrinėję daugybę variantų, mokslininkai priėjo prie išvados, kad racionaliausios yra trys jų veislės, kurios šiuo metu naudojamos visame pasaulyje. Jie skiriasi keliais būdais:

1. Sunaudotas kuras;
2. Naudojami aušinimo skysčiai;
3. Aktyvios zonos, veikiančios norint palaikyti reikiamą temperatūrą;
4. Moderatoriaus tipas, kuris sumažina neutronų, kurie išsiskiria skilimo metu, greitį ir yra būtini grandininei reakcijai palaikyti.

Labiausiai paplitęs tipas yra reaktorius, naudojantys prisodrintą uraną kaip kurą. Paprastas arba lengvas vanduo čia naudojamas kaip aušinimo skystis ir moderatorius. Tokie reaktoriai vadinami lengvaisiais vandens reaktoriais, yra dviejų tipų. Pirmajame garai, naudojami turbinoms sukti, generuojami šerdyje, vadinamoje verdančio vandens reaktoriumi. Antruoju atveju garai susidaro išorinėje grandinėje, kuri per šilumokaičius ir garo generatorius yra prijungta prie pirmosios grandinės. Šis reaktorius buvo pradėtas kurti praėjusio amžiaus šeštajame dešimtmetyje, jų pagrindas buvo JAV armijos programa. Lygiagrečiai maždaug tuo pačiu metu Sąjunga sukūrė virimo reaktorių, kuriame grafito strypas veikė kaip moderatorius.

Būtent tokio tipo reaktorius su tokio tipo moderatoriumi buvo pritaikytas praktikoje. Kalbame apie dujomis aušinamą reaktorių. Jos istorija prasidėjo XX amžiaus ketvirtojo dešimtmečio pabaigoje ir šeštojo dešimtmečio pradžioje, iš pradžių tokio tipo gaminiai buvo naudojami branduolinių ginklų gamyboje. Šiuo atžvilgiu jam tinka dviejų rūšių kuras: ginklų klasės plutonis ir natūralus uranas.

Paskutinis projektas, lydėjęs komercinės sėkmės, buvo reaktorius, kuriame kaip aušinimo skystis naudojamas sunkusis vanduo, o kaip kuras – mums jau pažįstamas natūralus uranas. Iš pradžių tokius reaktorius suprojektavo kelios šalys, tačiau galiausiai jų gamyba buvo sutelkta Kanadoje, o tai yra dėl to, kad šioje šalyje yra didžiulių urano telkinių.

Torio atominės elektrinės – ateities energija?

Branduolinių reaktorių tipų tobulinimo istorija

Pirmosios planetos atominės elektrinės reaktorius buvo labai pagrįstas ir perspektyvus projektas, kuris buvo įrodytas per daugelį metų nepriekaištingai eksploatuojant stoties. Tarp jo sudedamųjų dalių buvo:

1. šoninė vandens apsauga;
2. mūrinis korpusas;
3. viršutiniame aukšte;
4. surinkimo kolektorius;
5. kuro kanalas;
6. viršutinė plokštė;
7. grafito mūras;
8. apatinė plokštė;
9. paskirstymo kolektorius.

Nerūdijantis plienas buvo pasirinktas kaip pagrindinė kuro strypų korpusų ir technologinių kanalų konstrukcinė medžiaga, nebuvo žinių apie cirkonio lydinius, kurie galėtų turėti savybių, tinkamų darbui esant 300°C temperatūrai. Toks reaktorius buvo aušinamas vandeniu, o slėgis, kuriuo jis buvo tiekiamas, buvo 100 at. Šiuo atveju garai buvo išleisti 280°C temperatūros, o tai yra gana vidutiniškas parametras.

Branduolinio reaktoriaus kanalai buvo suprojektuoti taip, kad juos būtų galima visiškai pakeisti. Taip yra dėl išteklių apribojimo, kuris nustatomas pagal laiką, kai kuras išlieka veiklos zonoje. Projektuotojai nerado pagrindo tikėtis, kad konstrukcinės medžiagos, esančios apšvitinamoje veiklos zonoje, gali išnaudoti visą savo tarnavimo laiką, ty apie 30 metų.

Kalbant apie TVEL dizainą, buvo nuspręsta naudoti vamzdinę versiją su vienpusiu aušinimo mechanizmu.

Tai sumažino tikimybę, kad sugadinus kuro strypą dalijimosi produktai pateks į grandinę. Kuro elemento korpuso temperatūrai reguliuoti buvo naudojama urano-molibdeno lydinio kuro sudėtis, kuri buvo grūdelių pavidalo, išsklaidyta per šilto vandens matricą. Taip apdorotas branduolinis kuras leido gauti labai patikimus kuro strypus. kurios galėjo veikti esant didelėms šiluminėms apkrovoms.

Kito taikių branduolinių technologijų plėtros etapo pavyzdys gali būti liūdnai pagarsėjusi Černobylio atominė elektrinė. Tuo metu jo statyboje naudojamos technologijos buvo laikomos pažangiausiomis, o reaktoriaus tipas – moderniausiu pasaulyje. Mes kalbame apie RBMK-1000 reaktorių.

Vieno tokio reaktoriaus šiluminė galia siekė 3200 MW, o jame yra du turbogeneratoriai, kurių elektrinė galia siekia 500 MW, taigi vieno jėgos agregato elektros galia siekia 1000 MW. Prisodrintas urano dioksidas buvo naudojamas kaip RBMK kuras. Pradinėje būsenoje prieš proceso pradžią vienoje tonoje tokio kuro yra apie 20 kg kuro, o būtent urano - 235. Stacionariai kraunant urano dioksidą į reaktorių, medžiagos masė yra 180 tonų.

Tačiau pakrovimo procesas nėra masinis kuro elementai, kurie mums jau gerai žinomi kaip kuro strypai, dedami į reaktorių. Iš esmės tai yra vamzdžiai, pagaminti iš cirkonio lydinio. Juose yra cilindro formos urano dioksido tabletės. Reaktoriaus veiklos zonoje jie dedami į kuro rinkles, kurių kiekviena sujungia po 18 kuro strypų.

Tokių mazgų tokiame reaktoriuje yra iki 1700, jie dedami į grafito kaminą, kur specialiai šiems tikslams suprojektuoti vertikalūs technologiniai kanalai. Būtent juose cirkuliuoja aušinimo skystis, kurio vaidmenį RMBK atlieka vanduo. Vandens sūkurys susidaro veikiant cirkuliaciniams siurbliams, kurių yra aštuoni. Reaktorius yra šachtos viduje, o grafinis mūras yra cilindriniame 30 mm storio korpuse. Viso aparato atrama yra betoninis pagrindas, po kuriuo yra baseinas - burbuliatorius, kuris padeda nustatyti avarijos vietą.

Trečios kartos reaktoriuose naudojamas sunkusis vanduo

Pagrindinis jo elementas yra deuteris. Labiausiai paplitęs dizainas vadinamas CANDU, jis buvo sukurtas Kanadoje ir yra plačiai naudojamas visame pasaulyje. Tokių reaktorių šerdis yra horizontalioje padėtyje, o šildymo kameros vaidmenį atlieka cilindrinės talpyklos. Kuro kanalas driekiasi per visą šildymo kamerą, kiekvienas iš šių kanalų turi du koncentrinius vamzdelius. Yra išoriniai ir vidiniai vamzdžiai.

Vidiniame vamzdyje kuras turi aušinimo skysčio slėgį, o tai leidžia papildomai papildyti reaktorių eksploatacijos metu. Sunkusis vanduo, kurio formulė D20, naudojamas kaip lėtintuvas. Uždarojo ciklo metu vanduo pumpuojamas per reaktoriaus, kuriame yra kuro ryšuliai, vamzdžius. Branduolio dalijimasis gamina šilumą.

Aušinimo ciklas naudojant sunkųjį vandenį susideda iš praėjimo per garo generatorius, kur užverda sunkiojo vandens išskiriama šiluma paprastas vanduo, dėl ko susidaro garai, išbėgantys po aukšto slėgio. Jis paskirstomas atgal į reaktorių, todėl uždaromas aušinimo ciklas.

Būtent šiuo keliu buvo žingsnis po žingsnio tobulinami branduolinių reaktorių tipai, kurie buvo ir yra naudojami įvairiose pasaulio šalyse.

Kada ir kur buvo pastatyta pirmoji pasaulyje atominė elektrinė?
Pirmoji pasaulyje atominė elektrinė (AE) buvo pastatyta SSRS praėjus dešimčiai metų po Hirosimos bombardavimo. Šiame darbe dalyvavo beveik tie patys specialistai, kaip ir kuriant sovietinę atominę bombą – I. Kurčatovas, N. Dolležalis, A. Sacharovas, J. Charitonas ir kt. Pirmąją atominę elektrinę nuspręsta statyti Obninske – ten jau buvo pilnai veikiantis 5000 kW galingumo turbogeneratorius. Atominės elektrinės statybą tiesiogiai prižiūrėjo 1947 metais įkurta Obninsko fizikos ir energetikos laboratorija. 1950 metais techninė taryba iš kelių pasiūlytų variantų pasirinko N. Dolležalo vadovaujamo Khimmašo tyrimų instituto sukurtą reaktorių. 1954 m. birželio 27 d. pirmoji pasaulyje atominė elektrinė gamino pramoninę srovę. Šiuo metu jis nebeveikia ir tarnauja kaip savotiškas muziejus. Tačiau jo statybos metu įgyta patirtis vėliau buvo panaudota statant kitus, galingesnius ir pažangesnius branduolinius blokus. Atominės elektrinės dabar veikia ne tik mūsų šalyje, bet ir JAV, Prancūzijoje, Japonijoje ir daugelyje kitų šalių.

Koks buvo pirmasis taikus reaktorius?
Reaktoriaus veikimo principas ir sandara reaktoriaus kūrėjams tapo aišku dar ketvirtojo dešimtmečio viduryje: į metalinį korpusą buvo dedami grafito blokai su kanalais urano blokams ir valdymo strypais – neutronų absorberiais. Bendra urano masė turėjo pasiekti kritinę masę, kuriai esant prasidėjo ilgalaikė grandininė urano atomų dalijimosi reakcija. Be to, vidutiniškai kiekvienam tūkstančiui susidariusių neutronų keli išskrido ne akimirksniu, dalijimosi momentu, o kiek vėliau išskrido iš fragmentų. Šių vadinamųjų uždelstų neutronų egzistavimas pasirodė esąs lemiamas kontroliuojamos grandininės reakcijos galimybei.
Nors bendras uždelstų neutronų skaičius yra tik 0,75%, jie žymiai (apie 150 kartų) sulėtina neutronų srauto didėjimo greitį ir taip palengvina reaktoriaus galios reguliavimo užduotį. Per tą laiką, manipuliuodami neutronus sugeriančiais strypais, galite trukdyti reakcijos eigai, ją sulėtinti arba pagreitinti. Be to, kaip paaiškėjo, neutronų srautas žymiai įkaitino visą reaktoriaus masę, todėl kartais jis vadinamas „atominiu katilu“.
Ši schema buvo pagrindas sukurti pirmąjį atominės elektrinės reaktorių. Statybos metu buvo remiamasi pramoninio reaktoriaus projektu. Tik vietoj urano strypų buvo numatyti urano šilumą šalinantys elementai – kuro strypai. Skirtumas tarp jų buvo tas, kad vanduo aplink strypą tekėjo iš išorės, o kuro strypas buvo dvisienis vamzdis. Tarp sienų buvo prisodrintas uranas, o vanduo tekėjo vidiniu kanalu. Kad jis neužvirtų ir nevirstų garais čia pat kuro elementuose – o tai gali sukelti nenormalų reaktoriaus veikimą – vandens slėgis turėjo būti 100 atm. Iš kolektoriaus karštas radioaktyvus vanduo vamzdžiais tekėjo į šilumokaitį-garo generatorių, po kurio, praėjęs pro žiedinį siurblį, grįžo į šalto vandens kolektorių. Ši srovė buvo vadinama pirmąja grandine. Vanduo (aušinimo skystis) joje cirkuliavo uždaru ratu neišeidamas. Antroje grandinėje vanduo veikė kaip darbinis skystis. Čia jis buvo neradioaktyvus ir saugus kitiems. Šilumokaityje įkaitintas iki 190 °C ir pavirtęs į 12 atm slėgio garus, jis buvo tiekiamas į turbiną, kur atliko savo naudingą darbą. Iš turbinos išeinantys garai turėjo būti kondensuojami ir grąžinami atgal garo generatorius visos elektrinės efektyvumas siekė 17 proc.
Atominėje elektrinėje taip pat buvo kruopščiai apgalvota reaktoriuje vykstančių procesų valdymo sistema, sukurti įrenginiai automatiniams ir rankiniams. nuotolinio valdymo pultas valdymo strypai, avariniam reaktoriaus išjungimui, kuro strypų keitimo įtaisai.

Atominės elektrinės ypatumas yra tas, kad elektros energijos šaltinis yra atomo branduolys (uranas ir plutonis).

Sovietų Sąjungoje buvo pastatyta pirmoji pasaulyje atominė elektrinė.

Šiuo metu Rusijoje veikia šios atominės elektrinės:

• Balakovskaja
• Belojarskaja
• Bilibinskaja
• Kalininskaja
• Kola
• Kurskas
• Leningradskaja
• Novovoronežskaja
• Rostovskaja
• Smolenskaja

Daugiausia atominių elektrinių yra JAV

Sovietų Sąjungoje elektros energija, naudojant branduolinę grandininę reakciją, pirmą kartą buvo pradėta gaminti Obninsko atominėje elektrinėje. Palyginti su šiandienos milžinais, pirmoji atominė elektrinė turėjo tik 5 MW, o didžiausia šiandien pasaulyje veikianti atominė elektrinė Kašivazaki Kariva (Japonija) – 8212 MW.

Obninsko AE: nuo paleidimo iki muziejaus

Sovietų mokslininkai, vadovaujami I. V. Kurchatovo, baigę karines programas, nedelsdami pradėjo kurti branduolinį reaktorių, siekdami panaudoti šiluminę energiją, kad ją paverstų elektra. Pirmąją atominę elektrinę jie sukūrė m kuo greičiau, o 1954 metais buvo paleistas pramoninis branduolinis reaktorius.

Sukūrus ir išbandžius branduolinius ginklus, išlaisvintas tiek pramoninis, tiek profesionalus potencialas leido I. V. Kurchatovui spręsti jam patikėtą elektros energijos gamybos problemą, valdant kontroliuojamos branduolinės reakcijos metu susidarančią šilumą. Techniniai branduolinio reaktoriaus sukūrimo sprendimai buvo įsisavinti paleidus pirmąjį eksperimentinį urano-grafito reaktorių F-1 1946 m. Jame buvo atlikta pirmoji branduolinė grandininė reakcija ir buvo patvirtinti beveik visi naujausi teoriniai pokyčiai.

Pramoniniam reaktoriui reikėjo rasti projektinius sprendimus, susijusius su nuolatiniu įrenginio darbu, šilumos šalinimu ir tiekimu į generatorių, aušinimo skysčio cirkuliacija ir apsauga nuo radioaktyviosios taršos.

2 laboratorijos komanda, vadovaujama I. V. Kurchatovo, kartu su NIIkhimmash, vadovaujama N. A. Dollezhal, išsprendė visus struktūros niuansus. Fizikui E. L. Feinbergui buvo patikėta teorinė proceso plėtra.

Reaktorius buvo paleistas (pasiekti kritiniai parametrai) 1954 m. gegužės 9 d., atominė elektrinė prijungta prie tinklo, o gruodį pasiekė projektinį pajėgumą.

Po to Obninsko AE beveik 48 metus be incidentų veikė kaip pramoninė elektrinė, ji buvo uždaryta 2002 m. balandžio mėn. Tų pačių metų rugsėjį buvo baigtas branduolinio kuro iškrovimas.

Net ir dirbant atominėje elektrinėje atvažiuodavo daug ekskursijų, stotis dirbo kaip klasėje būsimiems branduolinės energijos mokslininkams. Šiandien jos bazėje įkurtas memorialinis branduolinės energetikos muziejus.

Pirmoji užsienio atominė elektrinė

Atominės elektrinės, Obninsko pavyzdžiu, ne iš karto pradėtos kurti užsienyje. Jungtinėse Amerikos Valstijose sprendimas statyti nuosavą atominę elektrinę buvo priimtas tik 1954 metų rugsėjį, o tik 1958 metais buvo paleista Shippingport atominė elektrinė Pensilvanijoje. Shippingport atominės elektrinės galia buvo 68 MW. Užsienio ekspertai tai vadina pirmąja komercine atomine elektrine. Atominių elektrinių statyba yra gana brangi, JAV iždui atominė elektrinė kainavo 72,5 mln.

Po 24 metų, 1982 m., stotis buvo sustabdyta, iki 1985 m. buvo iškrautas kuras ir pradėtas šios didžiulės, 956 tonas sveriančios konstrukcijos, išmontavimas tolesniam utilizavimui.

Būtinos sąlygos taikaus atomo sukūrimui

1938 metais vokiečių mokslininkams Otto Hahnui ir Fritzui Strassmannui atradus urano branduolio dalijimąsi, pradėti tirti grandininės reakcijos.

I. V. Kurchatovas, paskatintas A. B. Ioffe, kartu su Yu. B. Khariton parengė pastabą Mokslų akademijos prezidiumui apie branduolinius klausimus ir darbo šia kryptimi svarbą. I. V. Kurchatovas tuo metu dirbo Leningrado fizikos ir technologijos institute (Leningrado fizikos ir technologijos institute), kuriam vadovavo A. B. Ioffe.

1938 m. lapkritį, remiantis problemos tyrimo rezultatais ir po I. V. Kurchatovo kalbos Mokslų akademijos (Mokslų akademijos) plenume, buvo surašytas pranešimas Mokslų akademijos prezidiumui dėl darbo organizavimo. SSRS dėl atomo branduolio fizikos. Jame apibendrinamas visų skirtingų SSRS laboratorijų ir institutų, priklausančių skirtingoms ministerijoms ir departamentams, iš esmės sprendžiančių tas pačias problemas, pagrindimas.

Branduolinės fizikos darbų sustabdymas

Dalis šio organizacinio darbo buvo atlikta prieš Antrąjį pasaulinį karą, tačiau didelė pažanga prasidėjo tik 1943 m., kai I. V. Kurchatovas buvo paprašytas vadovauti atominiam projektui.

Po 1939 metų rugsėjo 1-osios aplink SSRS pamažu pradėjo formuotis savotiškas vakuumas. Mokslininkai tai ne iš karto pajuto, nors sovietų žvalgybos agentai nedelsdami ėmė įspėti apie paslaptį paspartinti branduolinių reakcijų Vokietijoje ir Didžiojoje Britanijoje tyrimą.

Puiku Tėvynės karas nedelsdamas pakoregavo visų šalies mokslininkų, tarp jų ir branduolinių fizikų, darbus. Jau 1941 metų liepą LFTI buvo evakuotas į Kazanę. I. V. Kurchatovas pradėjo spręsti jūrų laivų išminavimo problemą (apsaugą nuo jūros minų). Už darbą šia tema karo sąlygomis (trys mėnesiai laivuose Sevastopolyje iki 1941 m. lapkričio, kai miestas buvo beveik visiškai apgultas) buvo apdovanotas Stalino premija už išmagnetinimo tarnybos organizavimą Potyje (Gruzija).

Po stipraus šalčio, atvykęs į Kazanę, tik 1942 m. pabaigoje I. V. Kurchatovas sugebėjo grįžti prie branduolinės reakcijos temos.

Atominis projektas, vadovaujamas I. V. Kurchatovo

1942 m. rugsėjį I. V. Kurchatovui buvo tik 39 metai, jis buvo jaunas mokslininkas šalia Ioffės ir Kapitsos. Būtent tuo metu Igoris Vasiljevičius buvo paskirtas į projekto vadovo pareigas. Visos šio laikotarpio atominės elektrinės Rusijoje ir plutonio reaktoriai buvo sukurti įgyvendinant branduolinį projektą, kuriam Kurchatovas vadovavo iki 1960 m.

Iš požiūrio taško šiandien Neįmanoma įsivaizduoti, kad būtent tada, kai okupuotose teritorijose buvo sunaikinta 60% pramonės, kai pagrindiniai šalies gyventojai dirbo frontui, SSRS vadovybė priėmė sprendimą, nulėmusį branduolinės energetikos plėtrą ateityje. .

Įvertinus žvalgybos ataskaitas apie padėtį atominės branduolinės fizikos srityje Vokietijoje, Didžiojoje Britanijoje ir JAV, Kurchatovui paaiškėjo atsilikimo mastas. Jis pradėjo telkti mokslininkus iš visos šalies ir aktyvius frontus, kurie galėtų dalyvauti kuriant branduolinį potencialą.

Urano, grafito, sunkaus vandens trūkumas ir ciklotrono trūkumas mokslininko nesustabdė. Darbas – tiek teorinis, tiek praktinis – atnaujintas Maskvoje. Aukštą slaptumo lygį nustatė Valstybės gynimo komitetas. Valstybinis komitetas gynyba). Ginkliniam plutoniui gaminti buvo pastatytas reaktorius („katilas“ paties Kurchatovo terminologija). Vyko urano sodrinimo darbai.

Atsilikęs nuo JAV nuo 1942 iki 1949 m

1942 metų rugsėjo 2 dieną JAV, pirmame pasaulyje branduoliniame reaktoriuje, buvo atlikta kontroliuojama branduolinė reakcija. Iki to laiko SSRS, be teorinės mokslininkų raidos ir žvalgybos duomenų, praktiškai nieko nebuvo.

Tapo aišku, kad šaliai per trumpą laiką nepavyks pasivyti JAV. Parengti (taupyti) personalą, sudaryti prielaidas sparčiai plėtoti urano sodrinimo procesus, sukurti branduolinį reaktorių ginklų plutoniui gaminti ir atkurti gamyklų, gaminančių gryną grafitą, veiklą – tai buvo užduotys, kurias reikėjo atlikti karo ir pokario laikais.

Branduolinės reakcijos atsiradimas yra susijęs su didžiulio šiluminės energijos kiekio išsiskyrimu. JAV mokslininkai – pirmieji atominės bombos kūrėjai – panaudojo tai kaip papildomą žalingą poveikį sprogimo metu.

Pasaulio atominės elektrinės

Šiandien branduolinė energija, nors ir gamina didžiulį kiekį elektros energijos, yra plačiai paplitusi nedaugelyje šalių. Taip yra dėl didžiulių kapitalo investicijų į atominių elektrinių statybą, pradedant geologiniais tyrinėjimais, statybomis, apsaugos kūrimu ir baigiant darbuotojų mokymais. Atsipirkimas gali įvykti per dešimtis metų, jei stotis ir toliau veiks nuolat.

Atominės elektrinės statybos galimybes paprastai nustato nacionalinės vyriausybės (natūralu, apsvarsčius įvairias galimybes). Plėtojant pramonės potencialą, nesant mūsų pačių vidinių energijos išteklių rezervų dideliais kiekiais arba jų brangiai, pirmenybė teikiama atominių elektrinių statybai.

Iki 2014 m. pabaigos branduoliniai reaktoriai dirbo 31 pasaulio šalyje. Baltarusijoje ir JAE pradėtos statyti atominės elektrinės.

Atominės elektrinės Rusijoje

Šiandien Rusijos Federacijoje veikia dešimt atominių elektrinių.

Šiandien Rusijos atominės elektrinės priklauso valstybinei korporacijai „Rosatom“, kuri vienija visus struktūrinius pramonės padalinius nuo urano gavybos ir sodrinimo bei branduolinio kuro gamybos iki atominių elektrinių eksploatavimo ir statybos. Pagal atominių elektrinių pagamintą galią Rusija yra antroje vietoje Europoje po Prancūzijos.

Branduolinė energetika Ukrainoje

Ukrainos atominės elektrinės buvo pastatytos Sovietų Sąjungos laikais. Ukrainos atominių elektrinių bendra instaliuota galia prilygsta Rusijos.

Iki SSRS žlugimo branduolinė energetika Ukrainoje buvo integruota į vieną pramonės šaką. Posovietiniu laikotarpiu iki 2014 metų įvykių jie dirbo Ukrainoje pramonės įmonės, gaminanti komponentus Rusijos atominėms elektrinėms. Nutrūkus Rusijos Federacijos ir Ukrainos gamybiniams santykiams, 2014 ir 2015 metais planuojami Rusijoje statomų jėgainių paleidimai vėluoja.

Atominės elektrinės Ukrainoje veikia ant kuro strypų (kuro elementai su branduoliniu kuru, kur vyksta branduolio dalijimosi reakcija), pagamintų Rusijos Federacijoje. Ukrainos noras pereiti prie amerikietiško kuro vos neprivedė prie avarijos Pietų Ukrainos atominėje elektrinėje 2012 m.

Valstybinis koncernas „Branduolinis kuras“, kuriam priklauso Rytų kasybos ir perdirbimo gamykla (urano rūdos kasyba), iki 2015 metų dar nesugebėjo suorganizuoti savo kuro strypų gamybos klausimo sprendimo.

Branduolinės energetikos perspektyvos

Po 1986 m., kai įvyko Černobylio avarija, atominės elektrinės buvo uždarytos daugelyje šalių. Saugos lygio gerinimas išvedė branduolinės energijos pramonę iš sąstingio. Iki 2011 m., kai dėl cunamio įvyko avarija Japonijos atominėje elektrinėje Fukušima-1, branduolinė energetika vystėsi stabiliai.

Šiandien nuolatinės (ir nedidelės, ir didelės) avarijos atominėse elektrinėse sulėtins sprendimų dėl įrenginių statybos ar aktyvinimo priėmimą. Žemės gyventojų požiūris į elektros energijos gamybos per branduolinę reakciją problemą gali būti apibūdinamas kaip atsargiai pesimistinis.