Obninsk NPP — istoria primei centrale nucleare din lume
La 27 iunie 1954, lângă Moscova, în orașul Obninsk, a fost pusă în funcțiune prima centrală nucleară (NPP-1) din lume cu o putere utilă de 5000 kW.
Uranus a fost descoperit în 1789 de chimistul german Martin Klaproth și a fost numit după planeta Uranus. Decenii mai târziu, în decembrie 1951, la Reactorul Experimental Breeder EBR-I din Arco, Idaho, SUA, energia nucleară a produs electricitate pentru prima dată – pentru a funcționa patru becuri. Cu toate acestea, EBR-I nu este conceput pentru a genera energie electrică.
NPP-1 din Obninsk este prima centrală nucleară din lume care produce energie electrică pentru uz comercial.
Prima centrală nucleară din lume
În crearea primului din lume centrală nucleară au participat institutele de conducere, birourile de proiectare și fabricile din URSS. Managementul științific al problemei este realizat de Institutul de Energie Atomică (IAE) și personal de academicianul I. V. Kurchatov. Din 1951, conducerea științifică și tehnică a fost încredințată Institutului de Fizică și Energie și directorului acestuia, profesorul D. I. Blohintsev.
A.K.Krasin este primul director adjunct. Dezvoltarea elementelor de combustibil (tije de combustibil) a fost condusă de V.A. Malykh. Proiectarea reactorului a fost realizată de o echipă condusă de academicianul N. A. Dolezhal și cel mai apropiat asistent al său P. I. Aleshenkov. Unul dintre cele mai importante sisteme - sistemul de control și protecție a reactorului - a fost dezvoltat sub conducerea lui I. Ya. Emelyanov, membru corespondent al Academiei de Științe a URSS.
Construcția centralei nucleare Obnisk în anii 1950
În februarie 1950, oamenii de știință au propus să construiască un reactor experimental în regiunea Moscovei pentru a genera 30.000 kW de căldură și 5.000 kW de electricitate. Consiliul de Miniștri al URSS a aprobat proiectul în mai 1950.
La sfârșitul lunii decembrie 1950, a fost lansat un proiect al reactorului și al centralei termice, iar la sfârșitul anului următor a început proiectarea detaliată și producția de echipamente. Construcția a început în iulie 1951.
Pentru prima centrală nucleară a fost ales un reactor cu canal apă-grafit. În ea, moderatorul este grafitul, iar apa servește la îndepărtarea căldurii eliberate în elementele de combustibil (apropo, participă și la moderarea neutronilor).
URSS. Regiunea Kaluga. Obninsk. Reactorul primei centrale nucleare din lume. Fotografie de TASS / Valentin Kunov
Structura de bază a unui reactor de putere — o structură tehnică complexă și costisitoare — este destul de simplă.
Reactoarele cu canal apă-grafit, precursoarele primei centrale nucleare, constau dintr-un teanc de blocuri de grafit străpunse cu găuri verticale. Găurile formează o grilă uniformă. Acestea conțin canale de combustibil cu elemente de combustibil și dispozitive de control și protecție (CPS).
Pachetul de grafit este plasat într-un spațiu etanș al reactorului care este umplut cu un gaz inert. Spațiul reactorului este format dintr-o placă inferioară pe care se sprijină zidăria, o manta laterală și o placă superioară cu deschideri corespunzătoare deschiderilor din zidărie.
Pentru a elimina căldura degajată în elementele de combustibil ale primei CNE, au fost prevăzute două circuite de circulație.
Primul circuit este sigilat. În ea, apa (lichidul de răcire) este alimentată de sus în fiecare canal de combustibil, unde este încălzită, apoi intră într-un schimbător de căldură - un generator de abur, după răcire, în care pompele îl returnează în reactor.
În cel de-al doilea circuit, în generatorul de abur, se generează abur care antrenează o turbină convențională.Astfel, reactorul energetic înlocuiește cazanul de abur al centralei termice. Din acest motiv, este adesea numită o centrală nucleară generatoare de abur.
Schema structurală a reactorului primei centrale nucleare
Acum, dispozitivul primei centrale nucleare arată simplu și obișnuit. Mai ales pentru specialiști. Dar acum aproape 70 de ani, când a fost creat, nu exista un analog, model sau banc pe care să se verifice rezultatele calculelor.
Și au fost multe întrebări. Cum se distribuie apa din circuitul primar către toate cele 128 de canale de combustibil și încă patru celule de combustibil din fiecare canal și cum se va schimba această distribuție atunci când puterea canalului se schimbă (inevitabil în timpul funcționării)?
Cum se va comporta reactorul când va exista din nou o schimbare inevitabilă a densității apei din canal, în special în timpul încălzirii acesteia în timpul pornirii și răcirii în timpul opririi, când reactorul trece de la o alimentare la alta etc.?
Odată cu începerea funcționării primei centrale nucleare, s-au primit răspunsuri la aceste și multe alte întrebări, care au confirmat pe deplin așteptările oamenilor de știință și ale dezvoltatorilor de centrale electrice.
Soluțiile implicate în proiectarea primei centrale nucleare s-au dovedit a fi atât de reușite încât și acum, după patruzeci de ani de funcționare, aceasta continuă să fie folosită cu succes pentru experimente științifice și tehnice.
În 1956, Calder Hall 1, prima centrală nucleară comercială, a fost conectată la rețeaua națională britanică. În 1958, s-a deschis prima centrală nucleară comercială din SUA, Shipport Nuclear Power Plant. În 1964, primul reactor de putere francez EDF1 funcționa la Chinon, pe râul Loira.
Timp de aproximativ 4 ani, înainte de deschiderea centralei nucleare din Siberia de la Tomsk, Obninsk a rămas singurul reactor nuclear din Uniunea Sovietică. Următoarea centrală nucleară sovietică care a fost conectată la rețeaua lor a fost centrala electrică de 100 MW Beloyarsk nr. 1 în 1964 (vezi - Centralele nucleare din Rusia).
Reactoarele din prima etapă a CNE Beloyar și CNE Bilibin au fost cele mai apropiate de reactorul din Obninsk. Dar există și diferențe fundamentale. La CNE Beloyarsk, supraîncălzirea nucleară a aburului a fost folosită pentru prima dată în practica mondială.
Experiența creării și un deceniu de funcționare a reactoarelor cu canal au făcut posibilă dezvoltarea unui proiect pentru un reactor de putere în serie RBMK (reactor cu fierbere de mare putere). Schema sa termică este aceeași cu cea a reactoarelor cu canale apă-grafit, dar elementele de combustibil nu sunt tubulare, ci în formă de tijă, cu o căptușeală din aliaj de zirconiu, care absoarbe slab neutronii.
18 astfel de bare de combustibil sunt combinate într-un ansamblu de combustibil, care este montat deasupra într-un tub de zirconiu, formând un canal de combustibil. Dispozitivele de protecție și control rulează în aceleași conducte.
Designul canalelor de combustibil face posibilă reîncărcarea combustibilului (folosind o mașină specială) fără a opri reactorul, ceea ce este inevitabil pentru aproape toate celelalte tipuri de reactoare. Timpul de funcționare a reactorului la putere este crescut și eficiența utilizării uraniului este mult crescută.
Schema structurală a reactorului canal apă-grafit RBMK
Primul RBMK cu o capacitate electrică de 1000 MW a fost instalat la Centrala Nucleară Leningrad, care a fost pusă în funcțiune în 1973. Aceleași reactoare au fost instalate la Centrala Nucleară de la Cernobîl.
La sfârșitul anului 1983, primul RBMK-1500 a fost pus în funcțiune la CNE Ignalina. Astfel, în mai puțin de 30 de ani, puterea unitară a reactoarelor a crescut de 300 de ori. Un RBMK-1500 are aceeași capacitate ca toate centralele electrice construite conform planului GOELRO. Reactorul Ignalina a fost cel mai puternic din lume timp de câțiva ani.
Potrivit Agenției Internaționale pentru Energie Atomică, în lume funcționează în prezent 443 de reactoare nucleare civile, iar alte 51 sunt în construcție.
Panoul de control principal al NPP Obninsk
CNE Obninsk a fost închisă și dezafectată în aprilie 2002, adică a funcționat timp de 48 de ani fără incidente, ceea ce este cu 18 ani mai mult decât era planificat inițial, iar în acest timp stația a avut o singură revizie.
Importanța primei centrale nucleare poate fi cu greu supraestimată.Rolul său este uriaș în dezvoltarea energiei nucleare, în justificarea soluțiilor tehnice cuprinse în proiectele următoarelor stații, în pregătirea personalului de înaltă calificare.
În 2009, pe baza CNE Obninsk a fost înființat un muzeu al energiei nucleare.