Obninsko AE – pirmosios pasaulyje atominės elektrinės istorija

1954 m. birželio 27 d. netoli Maskvos, Obninsko mieste, buvo pradėta eksploatuoti pirmoji pasaulyje atominė elektrinė (AE-1), kurios naudingoji galia 5000 kW.

Uraną 1789 m. atrado vokiečių chemikas Martinas Klaprothas ir pavadino Urano planetos vardu. Po kelių dešimtmečių, 1951 m. gruodį, EBR-I Eksperimentiniame veisimo reaktoriuje Arco mieste, Aidaho valstijoje, JAV, branduolinė energija pirmą kartą gamino elektrą, kad įjungtų keturias elektros lemputes. Tačiau EBR-I nėra skirtas elektros gamybai.

AE-1 Obninske yra pirmoji pasaulyje atominė elektrinė, gaminanti elektros energiją komerciniam naudojimui.

Pirmoji pasaulyje atominė elektrinė

Kuriant pirmąjį pasaulyje atominė jėgainė dalyvavo pirmaujantys SSRS institutai, projektavimo biurai ir gamyklos. Mokslinį problemos valdymą vykdo Atominės energetikos institutas (IAE) ir asmeniškai akademikas I. V. Kurchatovas. Nuo 1951 m. mokslinis ir techninis valdymas buvo patikėtas Fizikos ir energetikos institutui ir jo direktoriui profesoriui D. I. Blohincevui.

A. K.Krasinas yra pirmasis direktoriaus pavaduotojas. Kuro elementų (kuro strypų) kūrimui vadovavo V.A. Malykh. Reaktoriaus projektavimą atliko komanda, kuriai vadovavo akademikas N. A. Dolezhal ir jo artimiausias padėjėjas P. I. Aleshenkov. Viena iš svarbiausių sistemų – reaktoriaus valdymo ir apsaugos sistema – buvo sukurta vadovaujant SSRS mokslų akademijos nariui korespondentam I. Ya. Emelyanovui.

Obnisko atominės elektrinės pastatas 1950 m

1950 metų vasarį mokslininkai pasiūlė Maskvos srityje pastatyti eksperimentinį reaktorių, kuris generuotų 30 000 kW šilumos ir 5 000 kW elektros energijos. SSRS Ministrų Taryba projektui pritarė 1950 metų gegužę.

1950 metų gruodžio pabaigoje buvo išleistas reaktoriaus ir šiluminės elektrinės projektas, o kitų metų pabaigoje pradėtas detalus įrangos projektavimas ir gamyba. Statybos prasidėjo 1951 m. liepos mėn.

Pirmajai atominei elektrinei buvo pasirinktas vandens-grafito kanalo reaktorius. Jame moderatorius yra grafitas, o vanduo pasitarnauja kuro elementuose išsiskiriančiai šilumai pašalinti (beje, dalyvauja ir neutronų reguliavime).

SSRS. Kalugos sritis. Obninskas. Pirmosios pasaulyje atominės elektrinės reaktorius. TASS / Valentin Kunov nuotr

Pagrindinė galios reaktoriaus struktūra – sudėtinga ir brangi techninė struktūra – yra gana paprasta.

Vandens-grafito kanalų reaktoriai, pirmosios atominės elektrinės pirmtakai, susideda iš grafito blokų, pradurtų vertikaliomis skylėmis, krūvos. Skylės sudaro vienodą tinklelį. Juose yra kuro kanalai su kuro elementais ir valdymo bei apsaugos įtaisai (CPS).

Grafito paketas dedamas į sandarią reaktoriaus erdvę, kuri užpildyta inertinėmis dujomis. Reaktoriaus erdvę sudaro apatinė plokštė, ant kurios remiasi mūras, šoninis apvalkalas ir viršutinė plokštė su angomis, atitinkančiomis mūro angas.

Pirmosios AE kuro elementuose išsiskiriančiai šilumai pašalinti buvo numatytos dvi cirkuliacinės grandinės.

Pirmoji grandinė yra sandari. Jame vanduo (aušinimo skystis) iš viršaus paduodamas į kiekvieną kuro kanalą, kur pašildomas, po to, atvėsęs, patenka į šilumokaitį – garo generatorių, kuriame siurbliai grąžina jį į reaktorių.

Antrame kontūre, garo generatoriuje, generuojamas garas, varantis įprastą turbiną, todėl energetinis reaktorius pakeičia šiluminės elektrinės garo katilą. Dėl šios priežasties ji dažnai vadinama garą gaminančia atomine elektrine.

Pirmosios atominės elektrinės reaktoriaus konstrukcinė schema

Dabar pirmosios atominės elektrinės įrenginys atrodo paprastas ir įprastas. Ypač specialistams. Tačiau prieš beveik 70 metų, kai jis buvo sukurtas, nebuvo nei analogo, nei modelio, nei suoliuko, ant kurio būtų galima patikrinti skaičiavimų rezultatus.

Ir klausimų buvo daug. Kaip paskirstyti vandenį iš pirminės grandinės į visus 128 kuro kanalus ir dar keturis kuro elementus iš kiekvieno kanalo ir kaip šis pasiskirstymas pasikeis pasikeitus kanalo galiai (neišvengiama eksploatacijos metu)?

Kaip elgsis reaktorius, kai vėl neišvengiamai pasikeis vandens tankis kanale, ypač kai jis pašildomas paleidimo metu ir aušinamas išjungimo metu, kai reaktorius pereina nuo vieno padavimo prie kito ir pan.?

Pradėjus eksploatuoti pirmąją atominę elektrinę, buvo gauti atsakymai į šiuos ir daugelį kitų klausimų, kurie visiškai patvirtino mokslininkų ir elektrinės kūrėjų lūkesčius.

Pirmosios atominės elektrinės projektavimo sprendimai pasirodė tokie sėkmingi, kad net ir dabar, po keturiasdešimties metų eksploatacijos, ji ir toliau sėkmingai naudojama moksliniams ir techniniams eksperimentams.

1956 m. Calder Hall 1, pirmoji komercinė atominė elektrinė, buvo prijungta prie Didžiosios Britanijos nacionalinio tinklo. 1958 metais buvo atidaryta pirmoji komercinė JAV atominė elektrinė – Shipport Nuclear Power Plant. 1964 m. Činone prie Luaros upės veikė pirmasis prancūzų elektrinis reaktorius EDF1.

Apie 4 metus iki Sibiro atominės elektrinės atidarymo Tomske Obninskas liko vieninteliu branduoliniu reaktoriumi Sovietų Sąjungoje. Kita sovietinė atominė elektrinė, kuri buvo prijungta prie jų tinklo, buvo 100 MW Belojarsko elektrinė Nr. 1 1964 m. Rusijos atominės elektrinės).

Belojaro AE pirmosios pakopos ir Bilibino AE reaktoriai buvo arčiausiai Obninsko reaktoriaus. Tačiau yra ir esminių skirtumų. Belojarsko AE pirmą kartą pasaulinėje praktikoje buvo panaudotas branduolinis garo perkaitinimas.

Kanalinių reaktorių kūrimo ir dešimtmečio eksploatavimo patirtis leido parengti serijinio galios reaktoriaus RBMK (didelės galios virimo reaktoriaus) projektą. Jo šiluminė schema tokia pati kaip reaktorių su vandens-grafito kanalais, tačiau kuro elementai yra ne vamzdiniai, o lazdelės formos, su cirkonio lydinio pamušalu, kuris silpnai sugeria neutronus.

18 tokių kuro strypų sujungiami į kuro rinkinį, kuris viršuje sumontuotas cirkonio vamzdyje, suformuojant kuro kanalą. Apsaugos ir valdymo įtaisai eina tais pačiais vamzdžiais.

Kuro kanalų konstrukcija leidžia perkrauti kurą (naudojant specialią mašiną) neišjungiant reaktoriaus, o tai yra neišvengiama beveik visų kitų tipų reaktoriuose. Pailgėja reaktoriaus veikimo laikas esant galiai, o urano panaudojimo efektyvumas labai padidėja.

Kanalinio vandens-grafito reaktoriaus RBMK konstrukcinė schema

Pirmasis RBMK, kurio elektrinė galia 1000 MW, buvo įrengtas Leningrado atominėje elektrinėje, kuri pradėta eksploatuoti 1973 m. Tokie pat reaktoriai buvo sumontuoti ir Černobylio atominėje elektrinėje.

1983 metų pabaigoje Ignalinos AE pradėtas eksploatuoti pirmasis RBMK-1500. Taigi per mažiau nei 30 metų vienetinė reaktorių galia išaugo 300 kartų. Vieno RBMK-1500 galia yra tokia pati kaip ir visų pagal GOELRO planą pastatytų elektrinių. Ignalinos reaktorius keletą metų buvo galingiausias pasaulyje.

Tarptautinės atominės energijos agentūros duomenimis, šiuo metu pasaulyje veikia 443 civiliniai branduoliniai reaktoriai, dar 51 statomas.

Pagrindinis Obninsko AE valdymo pultas

Obninsko AE buvo uždaryta ir uždaryta 2002 m. balandį, t. y. veikė 48 metus be incidentų, tai yra 18 metų ilgiau nei planuota iš pradžių, o per tą laiką stotyje buvo atliktas tik vienas kapitalinis remontas.

Vargu ar galima pervertinti pirmosios atominės elektrinės svarbą.Jo vaidmuo didžiulis plėtojant branduolinę energetiką, pagrindžiant techninius sprendimus, įtrauktus į kitų stočių projektus, rengiant aukštos kvalifikacijos personalą.

2009 m. Obninsko AE pagrindu buvo įkurtas branduolinės energetikos muziejus.