NEK Obninsk — povijest prve nuklearne elektrane na svijetu

27. lipnja 1954. u blizini Moskve, u gradu Obninsku, puštena je u pogon prva nuklearna elektrana u svijetu (NPP-1) korisne snage 5000 kW.

Uran je 1789. otkrio njemački kemičar Martin Klaproth i nazvao ga je po planetu Uran. Desetljećima kasnije, u prosincu 1951., u eksperimentalnom oplodnom reaktoru EBR-I u Arcu, Idaho, SAD, nuklearna je energija po prvi put proizvela električnu energiju — za pogon četiri žarulje. Međutim, EBR-I nije dizajniran za proizvodnju električne energije.

NPP-1 u Obninsku prva je nuklearna elektrana na svijetu koja proizvodi električnu energiju za komercijalnu upotrebu.

Prva nuklearna elektrana na svijetu

U stvaranju prve u svijetu nuklearna elektrana sudjelovali su vodeći instituti, dizajnerski biroi i tvornice SSSR-a. Znanstveno upravljanje problemom provodi Institut za atomsku energiju (IAE) i osobno akademik I. V. Kurchatov. Od 1951. znanstveno-tehničko vodstvo povjereno je Institutu za fiziku i energetiku i njegovom ravnatelju prof. D. I. Blohintsevu.

A. K.Krasin je prvi zamjenik ravnatelja. Razvoj gorivih elemenata (gorivih šipki) vodio je V.A. Malykh. Projektiranje reaktora proveo je tim predvođen akademikom N. A. Doležalom i njegovim najbližim pomoćnikom P. I. Alešenkovim. Jedan od najvažnijih sustava - sustav upravljanja i zaštite reaktora - razvijen je pod vodstvom I. Ya. Emelyanova, dopisnog člana Akademije znanosti SSSR-a.

Zgrada nuklearne elektrane Obnisk 1950-ih

U veljači 1950. znanstvenici su predložili izgradnju eksperimentalnog reaktora u moskovskoj regiji za proizvodnju 30 000 kW topline i 5 000 kW električne energije. Vijeće ministara SSSR-a odobrilo je projekt u svibnju 1950.

Krajem prosinca 1950. godine izašao je projekt reaktora i termoelektrane, a krajem sljedeće godine krenulo se u glavni projekt i proizvodnju opreme. Gradnja je započela u srpnju 1951.

Za prvu nuklearnu elektranu odabran je vodeno-grafitni kanalni reaktor. U njemu je moderator grafit, a voda služi za odvođenje topline koja se oslobađa u gorivim elementima (usput, također sudjeluje u moderaciji neutrona).

SSSR. Kaluška regija. Obninsk. Reaktor prve nuklearne elektrane na svijetu. Foto TASS / Valentin Kunov

Osnovna struktura energetskog reaktora - složena i skupa tehnička struktura - prilično je jednostavna.

Vodeno-grafitni kanalski reaktori, praotac prve nuklearne elektrane, sastoje se od hrpe grafitnih blokova probušenih okomitim rupama. Rupe tvore jednoliku mrežu. Sadrže kanale za gorivo s gorivim elementima i uređaje za upravljanje i zaštitu (CPS).

Grafitni paket se stavlja u zatvoreni prostor reaktora koji je ispunjen inertnim plinom. Prostor reaktora sastoji se od donje ploče na koju se oslanja zid, bočnog plašta i gornje ploče s otvorima koji odgovaraju otvorima u zidu.

Za uklanjanje topline koja se oslobađa u gorivim elementima prve nuklearne elektrane predviđena su dva cirkulacijska kruga.

Prvi krug je zapečaćen. U njemu se voda (rashladna tekućina) dovodi odozgo u svaki kanal za gorivo, gdje se zagrijava, zatim ulazi u izmjenjivač topline - generator pare, nakon hlađenja, u kojem je pumpe vraćaju u reaktor.

U drugom krugu, u generatoru pare, stvara se para koja pokreće klasičnu turbinu, čime energetski reaktor zamjenjuje parni kotao termoelektrane. Zbog toga se često naziva i nuklearna elektrana na paru.

Strukturni dijagram reaktora prve nuklearne elektrane

Sada uređaj prve nuklearne elektrane izgleda jednostavno i obično. Posebno za specijaliste. Ali prije gotovo 70 godina, kada je nastao, nije postojao analog, model ili stol na kojem bi se mogli provjeriti rezultati izračuna.

A pitanja je bilo mnogo. Kako distribuirati vodu iz primarnog kruga na svih 128 kanala za gorivo i još četiri gorive ćelije iz svakog kanala, i kako će se ta raspodjela promijeniti kada se promijeni snaga kanala (neizbježna tijekom rada)?

Kako će se reaktor ponašati kada ponovno dođe do neizbježne promjene gustoće vode u kanalu, posebno tijekom njegovog zagrijavanja tijekom pokretanja i hlađenja tijekom gašenja, kada reaktor prelazi s jednog napajanja na drugo itd.?

S početkom rada prve nuklearne elektrane dobiveni su odgovori na ova i mnoga druga pitanja, čime su u potpunosti potvrđena očekivanja znanstvenika i projektanata elektrana.

Rješenja uključena u dizajn prve nuklearne elektrane pokazala su se toliko uspješnima da se i sada, nakon četrdeset godina rada, nastavlja uspješno koristiti za znanstvene i tehničke pokuse.

Godine 1956. Calder Hall 1, prva komercijalna nuklearna elektrana, spojena je na britansku nacionalnu mrežu. Godine 1958. otvorena je prva komercijalna nuklearna elektrana u SAD-u, nuklearna elektrana Shipport. Godine 1964. prvi francuski energetski reaktor EDF1 radio je u Chinonu na rijeci Loire.

Oko 4 godine, prije otvaranja sibirske nuklearne elektrane u Tomsku, Obninsk je ostao jedini nuklearni reaktor u Sovjetskom Savezu. Sljedeća sovjetska nuklearna elektrana koja je bila spojena na njihovu mrežu bila je Belojarska elektrana br. 1 od 100 MW 1964. (vidi — Nuklearne elektrane Rusije).

Reaktori prve faze NE Belojar i NE Bilibin bili su najbliži reaktoru u Obninsku. Ali postoje i temeljne razlike. U Belojarskoj nuklearnoj elektrani prvi je put u svjetskoj praksi korišteno nuklearno pregrijavanje pare.

Iskustvo stvaranja i desetljeće rada kanalnih reaktora omogućilo je razvoj projekta serijskog energetskog reaktora RBMK (reaktor velike snage s ključanjem). Toplinska shema mu je ista kao kod reaktora s vodeno-grafitnim kanalima, ali gorivi elementi nisu cjevasti, već štapićasti, s oblogom od legure cirkonija, koja slabo apsorbira neutrone.

18 takvih gorivnih šipki spojeno je u gorivni sklop, koji je montiran na vrhu u cirkonij cijevi, tvoreći kanal za gorivo. Uređaji za zaštitu i upravljanje izvode se u istim cijevima.

Dizajn kanala za gorivo omogućuje ponovno punjenje goriva (pomoću posebnog stroja) bez gašenja reaktora, što je neizbježno za gotovo sve druge tipove reaktora. Vrijeme rada reaktora na snazi ​​se povećava, a učinkovitost iskorištavanja urana znatno se povećava.

Strukturni dijagram kanalnog vodeno-grafitnog reaktora RBMK

Prvi RBMK s električnim kapacitetom od 1000 MW instaliran je u Lenjingradskoj nuklearnoj elektrani, koja je puštena u rad 1973. Isti reaktori instalirani su u nuklearnoj elektrani Černobil.

Krajem 1983. prvi RBMK-1500 pušten je u pogon u NE Ignalina. Tako je u manje od 30 godina jedinična snaga reaktora povećana 300 puta. Jedan RBMK-1500 ima isti kapacitet kao sve elektrane izgrađene prema planu GOELRO. Reaktor Ignalina je nekoliko godina bio najsnažniji na svijetu.

Prema podacima Međunarodne agencije za atomsku energiju, trenutno u svijetu rade 443 civilna nuklearna reaktora, a još 51 je u izgradnji.

Glavna kontrolna ploča nuklearne elektrane Obninsk

NE Obninsk zatvorena je i stavljena izvan pogona u travnju 2002. godine, odnosno radila je 48 godina bez incidenata, što je 18 godina duže od prvobitnog plana, a za to vrijeme stanica je imala samo jedan remont.

Važnost prve nuklearne elektrane teško se može precijeniti.Njegova je uloga ogromna u razvoju nuklearne energije, u opravdavanju tehničkih rješenja uključenih u projekte sljedećih stanica, u školovanju visokostručnog kadra.

Godine 2009. na temelju NE Obninsk osnovan je muzej nuklearne energije.