Обнинская АЭС
Первая в мире атомная электростанция, запущена в промышленную эксплуатацию. Расположена в г. Обнинске (Калужская обл.). На станции действовал один энергоблок с реактором АМ-1 мощностью 5 МВт. Начало строительства — январь 1951 г., начало эксплуатации — 27 июня 1954 г. В апреле 2002 года выведена из эксплуатации.
Создание команды
Впервые темы атомной энергетики и энергетических реакторов стали появляться в документах советского атомного проекта в 1946 году. В конце 1946 года – начале 1947 года ученый-секретарь НТС ПГУ
Б.С. Поздняков на основе выполненных в СССР работ и анализа материалов, опубликованных в зарубежной печати, подготовил записку «Энергосиловые установки
на ядерных реакциях». 24 марта 1947 года, рассмотрев ее, Научно-технический совет ПГУ, главный координирующий и экспертный орган по научно-исследовательским работам в рамках советского атомного проекта,
постановил, что «в настоящее время следует приступить к научно-исследовательским и подготовительным проектным работам по использованию энергии ядерных реакций для энергосиловых установок, имея в виду
заблаговременно подготовить развитие работ в этом направлении».
17 апреля 1947 года появилось письмо
М.Г. Первухина,
И.В. Курчатова и
А.П. Завенягина, адресованное
Л.П. Берия, о перспективе использования атомных энергосиловых установок. В этом письме ставился вопрос о разрешении приступить к разработке проектов
электростанции, самолетов и морских судов с использованием энергии ядерных реакций.
Важной вехой в истории первой АЭС стало создание в 1946 году Лаборатории «В» МВД СССР – научно-исследовательской организации по разработке энергетических реакторов. Практически сразу специалисты Лаборатории «В»
приступили к изучению возможности создания «урановой машины с обогащенным ураном и легкой водой, …дающей энергию в технически применимом количестве».
В октябре 1949 года, после успешного испытания советской атомной бомбы, ученые
А.И. Лейпунский,
Д.И. Блохинцев и
А.Д. Зверев передали руководству Первого главного управления записку, в которой обращали внимание на необходимость «шире развить работы по различным
энергетическим системам с целью их сопоставления и выбора наиболее эффективных путей». Они считали возможным начать в Лаборатории «В» работы по реакторам на быстрых и промежуточных нейтронах и др.
Вместе с тем у нового направления науки и техники были и противники. Так,
С.М. Фейнберг, начальник теоретического сектора Лаборатории № 2 (ЛИПАН СССР) и впоследствии руководитель проекта Первой в мире АЭС, в записке «Атомная энергия
для промышленных целей» от 4 ноября 1949 года, проанализировав различные варианты использования «атомных двигателей», пришел к выводу, что на данный момент строительство атомных электростанций экономически
нецелесообразно и следует предусмотреть получение электроэнергии на промышленных реакторах.
В феврале 1950 года
И.В. Курчатовым и
Н.А. Доллежалем на совещании в ПГУ при СМ СССР под руководством
Б.Л. Ванникова были доложены результаты поисковых исследований и конструкторских работ по вариантам атомной электростанции, а 16 мая 1950 года вышло первое
Постановление правительства о сооружении в районе нынешнего г. Обнинска экспериментальной установки полупромышленного типа – агрегата «АМ». В нем, в частности, было предписано: «Принять предложение ПГУ об
организации работ по изысканию использования атомной энергии для мирных целей в направлении разработки тепловых энергетических установок с обогащенным ураном и с тремя типами реакторов».
В основу постановления легли выводы и предложения отчета, содержащего предварительные проектные материалы по реактору, физические расчеты П.Э. Немировского (ЛИПАН СССР) и теплогидравлические – П.И. Алещенкова
(НИИхиммаш). В отчете предлагалось построить реактор тепловой мощностью 30 МВт, что обеспечивало бы работу турбогенератора мощностью 5 МВт. Такой турбогенератор, сделанный еще в начале XX века германской фирмой
MAN, как удалось установить, имелся в наличии на МОГЭС и не использовался (впоследствии эксплуатационники ласково называли турбину «Маня»).
29 июля 1950 года начальник «Гидросектора»
Н.А. Доллежаль был утвержден руководителем работ по разработке новых типов энергетических и силовых атомных установок, директор Лаборатории «В»
Д.И. Блохинцев – его заместителем по физическим вопросам, начальник ОКБ «Гидропресс»
Б.М. Шолкович – по инженерным вопросам. Научное руководство проектом осталось за ЛИПАН. Строительным проектом будущей атомной электростанции стал заниматься
ГСПИ-11 (ВНИПИЭТ, г. Ленинград), имеющий опыт проектирования промышленных реакторов на предприятиях ПГУ. Разработка проекта энергетической части теплосиловой установки была в дальнейшем поручена Всесоюзному
теплотехническому институту им. Ф.Э. Дзержинского.
Выбор
В августе 1950 года на совещании под руководством
И.В. Курчатова, после рассмотрения данных по проекту реактора и вариантов технологических схем станции, принимается решение о реализации двухконтурной схемы
отвода тепла от реактора. В качестве топлива берется обогащенный до 3-5% уран в количестве 300 кг (для сравнения, в первом промышленном реакторе «А» проектом предусматривалась загрузка 120-150 тонн урана). Такое
решение обосновывалось ограниченностью «ресурсов расщепляющихся материалов», а также тем, что важнейшей задачей проекта является «принципиальное подтверждение …практической возможности преобразования тепла
ядерных реакций атомных установок в механическую и электрическую энергии».
В декабре 1950 года конструкторами «Гидросектора» был выпущен эскизный проект реактора и тепловой части АЭС. При этом в целях ускорения разработка велась исходя из требования достаточного резервирования площадей
и мощностей вспомогательных систем, которые должны были обеспечить возможные варианты схемы и оборудования в рамках предварительно утвержденных основных характеристик.
Реактор получил обозначение «АМ», которое впоследствии расшифровывался как «Атом Мирный». По иному мнению, это была аббревиатура «Атом Морской», так как изначально реактор был составной частью проекта создания
атомной подводной лодки.
В проекте тепловая мощность реактора была принята равной 30 МВт, диаметр активной зоны – 1,5 м, кампания реактора на номинальной мощности – 120-140 суток. Согласно расчетам, загрузка топлива определялась уже в
500-600 кг, а его обогащение подлежало дальнейшему уточнению при разработке технического проекта реактора в зависимости от выбора окончательной конструкции и композиции тепловыделяющих элементов.
В начале 1951 года по итогам рассмотрения эскизного проекта реактора и технологической схемы установки было выдано задание проектным организациям на разработку окончательной тепловой схемы атомной электростанции,
выбор основного и вспомогательного оборудования, циркуляционных насосов, парогенераторов, компенсаторов давления и т.п., а также на разработку строительно-монтажных чертежей АЭС.
В июне 1951 года по постановлению СМ СССР научно-техническое руководство проектом сооружения Первой АЭС было передано Лаборатории «В», ответственными за сооружение АЭС назначаются руководители Лаборатории «В»
Д.И. Блохинцев (научное руководство) и П.И. Захаров (строительство). Тогда же все проектные материалы по реактору «АМ» передаются из ЛИПАН в Лабораторию «В».
Таким образом, с этого времени Лаборатория «В» становится и заказчиком, и научным руководителем всех последующих разработок по проекту Первой АЭС. Главным конструктором реактора остается «Гидросектор», общий
проект АЭС разрабатывается Ленинградским ГСПИ-11, парогенераторы – ОКБ «Гидропресс».
Стройка
Приказом начальника ПГУ от 8 августа 1950 года директор Лаборатории «В» Д.И. Блохинцев в рамка строительства первой АЭС обязывался приступить к подготовительным работам: переносу деревни Пяткино на другую сторону
реки Протвы, сооружению плотины и береговой насосной станции на реке Протве, ТЭЦ, где будет расположена турбина, здания вентцентра с вентиляционной трубой, подстанции и линии энергоснабжения стройки и др.
Большая открытая площадка на месте бывшей деревни Пяткино была огорожена забором под строительство АЭС.
Закладка фундамента и сооружение бетонных стен здания Первой АЭС по чертежам ГСПИ-11 началось в 1951 году – первый ковш земли на строительной площадке был вынут экскаватором в сентябре. Строительные работы велись
параллельно с разработкой технического и рабочего проектов атомной электростанции, что значительно сократило сроки сооружения объекта, но требовало формирования осознанного резерва. Если бы строительство велось
полностью «по правилам», то есть началось после завершения строительного проекта, то АЭС вступила бы в строй на несколько лет больше.
Здание в важнейших своих частях имело толстые стены из железобетонного монолита, чтобы обеспечить биологическую защиту от ядерного излучения. В стены закладывались трубопроводы, каналы для кабеля, для вентиляции
и т.п. Учитывая сжатые сроки, отведенные на реализацию проекта, строительные переделки в дальнейшем были невозможны, поэтому при проектировании здания, по возможности, предусматривались запасы с расчётом на
предполагаемые изменения.
Как и многие объекты ПГУ, строили Первую АЭС заключенные, среди которых оказалось немало хороших мастеров.
Ход строительства объектов Первой в мире АЭС находился под постоянным контролем руководителей ПГУ, куратором всего проекта выступал
Е.П. Славский, в то время заместитель начальника ПГУ.
Тем не менее, ход работ постоянно отставал от плана. О состоянии строительных работ можно судить по отчету Лаборатории «В» за 1 квартал 1952 года, в соответствии с которым строительная готовность объектов
составляла:
- главный корпус (котлован) – 9,4%;
- казарма со столовой для строителей-заключенных – 72%;
- ТЭЦ – 8,9%;
- железная дорога – 98,5%;
- береговая насосная – 0%;
- четыре 30-квартирных жилых дома – 82%…
Решающим в строительстве стал 1953 год. За сравнительно короткий срок доделывается, а в некоторых случаях перерабатывается практически заново проектная документация, завершаются строительные и монтажные работы,
формирование и подготовка эксплуатационного коллектива.
В январе и сентябре 1953 года выходят два Постановления правительства, касающиеся станции.
В первом из них отмечена неудовлетворительная работа строителей и проектантов, установлены ответственность и сроки завершения работ по линии 110 кВ от г. Наро-Фоминска, газопроводу и пр. Сроком завершения
строительно-монтажных работ и начала пуска АЭС был назван III квартал 1953 года.
Однако в результате проведенной экспертизы состояния проекта, выполненных дополнительных расчетных исследований, в том числе аварийных ситуаций, в процессе выполнения монтажных работ были выявлены серьезные
недоработки проекта. В частности, на основании проведенных в Лаборатории «В» расчетов было принято решение дополнить в некоторых направлениях биологическую защиту реактора и спроектировать специальную систему
охлаждения нижней стальной плиты и бетонного основания. Все это потребовало срочных и достаточно значительных изменений и дополнений проекта.
В конце сентября 1953 года выходит второе Постановление Правительства, где устанавливается новый срок пуска АЭС – март 1954 года. Стройка названа важнейшей в составе Минсредмаша.
Монтаж реактора и оборудования был начат в октябре 1953 года, монтажными работами руководил инженер В.Ф. Гусев.
Монтажные работы на Обнинской площадке в тот период осуществляли несколько монтажных организаций:
- трест «Спецхиммашмонтаж» – монтаж технологического оборудования и трубопроводов;
- трест «Главпромстрой» – монтаж строительных конструкций, наружных коммуникаций и сантехнических систем всех объектов;
- трест «Теплоконтроль» – монтаж КИП, автоматики и электротехнических устройств.
Для ускорения работ коллективы монтажных организаций были усилены специалистами, которые перед этим прошли школу монтажа атомных реакторов на объектах ПО «Маяк».
На вспомогательных работах монтажные подразделения использовали и спецконтингент (заключенных), но следует отметить, что это был отфильтрованный МВД персонал, который как по своему поведению, так и по
квалификации резко отличался от спецконтингента других строек.
Надежность работы любого агрегата в решающей степени зависит от культуры и качества монтажа. Учитывая уникальный и принципиально новый характер установки, при монтаже АЭС, а в особенности реактора, первого
контура и при подготовке технологических каналов к загрузке были осуществлены специальные режимные и технологические мероприятия, которые обеспечили необходимую чистоту, соблюдение технологии и строгий
пооперационный контроль при ведении наиболее ответственных работ. Эта система мероприятий действовала при монтаже, наладке и подготовке к пуску всех систем и оборудования АЭС. В результате удалось практически
полностью избежать монтажного загрязнения первого контура и реактора окалиной, гратом, остатками прокладок, электродов, сварочной проволоки и другими инородными предметами. Благодаря хорошей организации монтажных
работ на Первой АЭС, строгому контролю за соблюдением разработанных правил монтажа и технологических условий на изготовление и поставку оборудования серьезных задержек или неполадок при проведении наладочных
работ и пуске, а также отказов оборудования не наблюдалось.
Ежедневные оперативные совещания на завершающем этапе строительства и жесткий спрос со всех участников за результаты труда объединили строителей, монтажников и эксплуатационников в единую команду. С началом
монтажа оборудования на станции почти безотлучно находился
Е.П. Славский, чей рабочий стол стоял в середине реакторного зала, приезжали
И.В. Курчатов,
А.П. Александров, главный конструктор реактора
Н.А. Доллежаль и его ближайший помощник П.И. Алещенков. Они решали различные вопросы, которые замедляли темпы строительства.
Е.П. Славский фактически взял на себя руководство монтажными работами,
И.В. Курчатов занимался физикой реактора, а
А.П. Александров «дополнял» Курчатова в части инженерно-производственных вопросов.
Режим работы у монтажников в 1954 году был ненормированным: рабочий день 8-12 часов, выходной – один раз в две недели. К этому выходному дирекция выделяла крытые грузовые машины, которые доставляли сотрудников,
проживающих в г. Москве, к их семьям, или они сами на поезде, тогда с паровой тягой, добирались до Москвы и поселков Подмосковья. Конечно, большинство работников, исключая высокое начальство, не знало, что за
объект они строят.
К марту 1954 года на станции в основном был закончен монтаж контуров, тепломеханического оборудования и других систем, начата отладка систем и обкатка оборудования в соответствии с техническими условиями и
пусковыми программами. По мере окончания отладки производилась окончательная приемка систем в эксплуатацию.
Новое топливо для нового реактора
Одновременно в течение 1951-1953 гг. в Лаборатории «В» проводились теоретические исследования по физическим расчетам реактора АМ и формировался ее коллектив. В это время были назначены начальник АЭС – Н.А.
Николаев, работавший до этого начальником промышленного реактора АВ-1 на комбинате № 817 (ПО «Маяк»), и А.Н. Григорьянц, заместитель начальника АЭС.
Параллельно со строительством решались многие проблемы нового объекта, главной из которых была проблема атомного топлива. Идея проекта реактора АМ состояла в применении трубчатого тепловыделяющего элемента –
твэла, в котором поток воды для теплосъема движется внутри трубки, а уран находится снаружи. Тепловыделяющие элементы являлись самой напряженной частью атомного реактора, так как должны были работать в условиях
большой плотности энерговыделения (до 1 кВт/см3 топлива) под воздействием нейтронного потока плотностью до 5х1013 нейтрон/см2 сек. Согласно расчетам, для надежной работы реактора
необходимо было обеспечить отвод выделяющегося в твэле тепла так, чтобы температура урана не превышала 450°С, что требовало применения высокотеплопроводной топливной композиции, тонкостенных высокой точности
оболочечных труб и надежного, сохраняющегося во времени теплового контакта оболочки твэла с топливом.
К началу проектирования способ изготовления подобных трубчатых твэлов не был известен. Разрабатывалось параллельно несколько вариантов конструкций на основе тех данных о поведении материалов, которые к тому
времени имелись. Многочисленные попытки ряда институтов (ЛИПАН, НИИ-9, НИИ-13) изготовить опытные образцы, способные выдержать проектные тепловые нагрузки с термоциклированием, заканчивались неудачами. Поэтому в
работу включились технологи Лаборатории «В» под руководством
В.А. Малых. В конце 1952 года они разработали твэл, конструкция которого допускала осуществление многих термоциклов и выдерживала нагрузки, в три с лишним
раза превышающие проектные. К середине 1953 года появилась уже вполне определенная однозначная конструкция активной зоны с использованием дисперсионного твэла на основе уран-молибденового сплава (9% молибдена) с
магнием, работоспособность которого к этому времени была подтверждена в объеме, признанном достаточным для изготовления первой штатной загрузки реактора.
Решение об окончательном выборе варианта твэла было принято лишь 25 сентября 1953 года. – за 7 месяцев до физического пуска реактора Первой АЭС. За это время необходимо было наладить новый цех по изготовлению
топлива на Заводе № 12 в г. Электростали, освоить производство и изготовить 514 твэлов, проверить их качество и отправить на Московский завод химического машиностроения, который должен собрать из них 128
топливных сборок. Потребовался напряженный труд коллективов заводов и Лаборатории «В», чтобы топливные сборки были изготовлены до мая 1954 года.
Решающую роль в достигнутом успехе сыграло огромное внимание, которое в процессе разработки уделялось вопросам контроля качества исходных материалов и труб, а также технологии контроля в процессе изготовления
твэлов. Начиная с проверки качества внутренней поверхности исходных труб специально созданными перископами и кончая проверкой «последнего» сварного шва на твэле – все методы и средства контроля по существу были
либо оригинальные, либо серьезно усовершенствованными применительно к более жестким требованиям чистоты, точности и надежности для изделий ядерного класса. Параллельно с созданием технологии изготовления и
пооперационного контроля в процессе производства были разработаны и внедрены методы и средства неразрушающего контроля качества готовых твэлов. Опыт их эксплуатации показал, что такое внимание к вопросам контроля
вполне себя оправдало – в течение многих лет эксплуатации твэлы Первой АЭС продемонстрировали исключительно надежную работу.
Первая проверка
В окончательном проекте конструкция реактора выглядела следующим образом. Графитовая кладка реактора диаметром 3000 мм и высотой 4500 мм состояла из блоков двух типов. Активная зона высотой 1,7 м и диаметром 1,5
м была набрана из вертикально стоящих шестигранных блоков с центральными отверстиями диаметром 65 мм, в которые вводились топливные каналы. Отражатель был выполнен в виде горизонтальных блоков, нанизанных на 24
вертикальных стояка, по которым циркулировала вода для отвода выделяемого в графитовом отражателе тепла.
В теоретическом отделе Лаборатории «В» изучались отдельные, наиболее тонкие вопросы теории реактора на тепловых нейтронах. Основные физические расчеты реактора для АЭС были сосредоточены в отделе
А.К. Красина (заместитель научного руководителя по созданию АЭС, координировавший экспериментальные и расчетные исследования) и выполнялись группой М. Е.
Минашина. Главными задачами этих расчетов были выбор физических характеристик реактора, определение необходимой загрузки реактора топливом, изучение его поведения при разогреве и др. Ими было выдвинуто
предложение о создании экспериментального стенда.
Этот стенд – критическая сборка активной зоны реактора АМ из графита, урана и воды, с трубчатыми твэлами, названная впоследствии «физическим стендом АМФ», – собирался прямо под кабинетом Д.И. Блохинцева. Целью
являлось получение экспериментальных данных, позволяющих проверить правильность методики расчета и выбора параметров. Стенд АМФ достиг критического состояния 3 марта 1954 года, на нем впервые в Лаборатории «В»
была осуществлена цепная реакция деления урана. Эксперименты показали, что больших ошибок, по крайней мере, на начало кампании АЭС, не будет.
5 мая 1954 года началась загрузка реактора топливом. 6 мая Д.И. Блохинцев подписывает приказ «О начале и порядке пусковых физических работ на аппарате АЭС», где детально расписываются научные, пусковые и
оперативные вопросы. Для проведения пусковых работ назначаются дежурные научные руководители
(А.К. Красин,
Б.Г. Дубовский, М.Е. Минашин) и их помощники (В.А. Коновалов, Е.И. Инютин, М.Н. Ланцов, А.В. Камаев). Еще раньше приказом Н.А. Николаева были утверждены
дежурные смены и назначены их начальники (Ю.В. Архангельский, Б.Б. Батуров, В.А. Ремизов, Г.Н. Ушаков).
9 мая в 19 часов 7 минут при загрузке 61 топливного канала реактор достиг критичности и затем был загружен полным числом каналов (128 штук).
В первой партии топливных каналов, загруженных в реактор, содержалось 546 кг урана 5%-ного обогащения ураном-235. Отношение числа ядер замедлителя (углерода и водорода) к числу ядер урана в рабочем состоянии
составляло соответственно 174 и 4,2. В качестве конструкционного материала для топливных каналов, каналов системы управления и защиты и оболочек твэлов была использована нержавеющая сталь 1Х18Н9Т. Всего в
активной зоне содержалось 204 кг стали, 54,3 кг молибдена и 62 кг магния.
Физический пуск и эксперименты, выполненные по его программе, показали удовлетворительное совпадение расчетных характеристик реактора с опытными, что, безусловно, следует считать большим достижением. Основные
характеристики реактора подтвердились с приемлемой точностью – это касалось запаса горючего, времени работы, распределения потоков нейтронов и др. Успешное завершение работ по плану физического пуска позволило
перейти в июне 1954 года к энергетическому пуску АЭС.
12 июня 1954 года пусковая комиссия в составе:
Е.П. Славский,
Б.С. Поздняков,
А.И. Алиханов,
Д.И. Блохинцев,
В.С. Фурсов,
Н.А. Доллежаль и др., рассмотрев готовность установки в целом, дает заключение о возможности эксплуатации установки. Комиссия устанавливает следующий режим ее
работы: водо-водяной режим с постепенным подъемом мощности до 75% и затем переход в паровой режим. С 13-го по 23 июня 1954 года реактор выводится последовательно на уровни мощности 10% (17 час), 25% (72 час), 50%
(13 час) и 75% (45 час). За это время реактор останавливался 18 раз с общим временем в заглушенном состоянии 133 час, в том числе 16 июня реактор был остановлен в связи с потерей герметичности и течью одной из
трубок технологического канала (ячейка 06-25). Аварийный канал был извлечен из реактора.
Первое «атомное» электричество
В связи с завершением программы испытаний на водо-водяном режиме, в ночь на 24 июня реакторная установка переводится в нормальный паровой режим. Режим выхода: мощность 10%, работа на этой мощности 17 час, пар
подается на технологический конденсатор, подъем мощности до 25%, работа на этой мощности в течение 2 час, постепенный подъем мощности до 57%.
На этой мощности 26 июня 1954 года в 17 час. 30 мин. пар переведен на турбину, и генератор синхронизирован с сетью Мосэнерго. В пусковом оперативном журнале, где дежурные научные руководители фиксировали ход
проводимых посменно экспериментов, в этот день появилась запись, сделанная Д.И. Блохинцевым: «17 часов 45 минут. Пар подан на турбину». На мощности 57% реактор работал в июне и июле вплоть до остановки на ППР.
Первая в мире АЭС встала под промышленную нагрузку. Этот день по праву стал считаться днем рождения атомной энергетики.
В сообщении ТАСС от 1 июля 1954 года говорилось: «В Советском Союзе усилиями ученых и инженеров успешно завершены работы по проектированию и строительству первой промышленной электростанции на атомной энергии
полезной мощностью 5000 киловатт. 27 июня 1954 года атомная электростанция была пущена в эксплуатацию и дала электрический ток для промышленности и сельского хозяйства прилежащих районов».
Сообщение о пуске первой в мире АЭС стало полной неожиданностью для советской и мировой общественности, ведь о её разработке и строительстве в открытой печати ничего не публиковалось, все держалось в строгом
секрете. Как позднее высказался Д.И. Блохинцев, «так возникла еще одна легенда о непорочном зачатии».
Освоение проектной мощности АЭС заняло четыре месяца. Это были месяцы упорного и напряженного труда, когда шло изучение АЭС, выявление недостатков проекта и слабых мест оборудования, вносились необходимые и
возможные усовершенствования в отдельные узлы и системы. В основном все шло гладко, возникавшие неполадки устранялись, вносились изменения в некоторые конструкции, а электрическая мощность АЭС все возрастала. В
октябре 1954 года турбогенератор АЭС был выведен на проектную мощность 5 МВт.
Уже первый этап работы станции показал, что основные конструктивные узлы, такие, как кладка реактора, топливные каналы с твэлами, парогенераторы, насосы, трубопроводы первого контура с установленной в нем
арматурой, выбраны удачно и обеспечат работу электростанции на расчетной мощности. Усилия всех коллективов, всех участников создания первой в мире АЭС успешно завершились.
В начале эксплуатации первой АЭС проявились и некоторые дефекты. Главным из них было коррозионное растрескивание тонкостенных трубок в каналах со стержнями-поглотителями и технологических каналах, но в то же
время без существенных замечаний работали парогенераторы, трубчатка которых также выполнена из нержавеющей стали. После принятых мер коррозионные явления не повторялись.
Через некоторое время первую атомную электростанцию посетили члены правительства СССР. К их визиту реактор «подхватил» очередное недомогание – происходили частые сбросы аварийной защиты реактора из-за ложных
срабатываний сигналов СРВ (снижение расхода воды по каналам). Два сброса АЗ произошли в самый канун визита – когда уже сообщили о приезде правительства. Оперативный персонал вывел реактор на мощность в рекордные
сроки, и к моменту входа в помещение пультовой членов правительства – Маленкова, Булганина, Молотова, Ворошилова, Кагановича, Микояна и др. – реактор работал на полной мощности. Работавший в это время начальником
смены В.Б. Лыткин несколько задержался на нижней отметке здания из-за выхода на мощность и не был впущен в помещение пульта управления охраной.
С 1956 года станция была открыта для посещения советских и зарубежных делегаций. Первую АЭС посетило много видных политических деятелей, ученых, а также десятки тысяч простых людей почти из всех стран мира.
В 1957 году за участие в разработке, пуске и освоении Первой АЭС
Д.И. Блохинцеву,
Н.А. Доллежалю,
А.К. Красину,
В.А. Малых была присуждена Ленинская премия, а большая группа участников работ награждена орденами и медалями СССР.
Реактор для науки
В первый период работы АЭС рассматривалась как опытная энергетическая станция. На ней учились и проходили подготовку специалисты первых промышленных станций, экипажи первых атомных подводных лодок и атомного
ледокола «Ленин», стажировались специалисты из ГДР, Чехословакии, Китая, Румынии. Но, начиная с 1956 года, назначение станции стало постепенно меняться. Опыт разработки, создания и эксплуатации Первой АЭС помог
более четко определить задачи ближайшего будущего по использованию ядерных реакторов как в энергетике, так и в других промышленных направлениях. Реактор решено было использовать в основном как источник нейтронов
для проведения научных исследований, в частности, необходимых для создания более мощных АЭС.
Станции такой небольшой мощности, как Первая АЭС, невозможно конкурировать с традиционными источниками электроснабжения, и об этом можно было бы не говорить вообще, если бы некоторые идеи, реализованные на ней и
обеспечивающие снижение себестоимости, не были взяты затем на вооружение всеми атомными электростанциями. Например, метод частичных перегрузок реактора позволил почти вдвое увеличить среднее выгорание топлива и
тем самым резко снизить топливную составляющую в себестоимости отпускаемой электроэнергии.
Суть метода состоит в том, что вместо замены сразу всех топливных каналов активной зоны (а именно так предусматривалось в проекте) заменяется только часть каналов. При этом слабо выгоревшие каналы из крайних
рядов кладки переставляются в центр, где плотность потока нейтронов имеет максимальное значение. Свежие каналы устанавливаются на периферию зоны. Такая перестановка обеспечивает более равномерное распределение
плотности нейтронного потока по радиусу реактора и более глубокое выгорание топлива. И хотя время работы между перегрузками при этом уменьшается, выигрыш в экономичности оказался настолько велик, что этот метод в
тех или иных модификациях применяется повсеместно на действующих энергоблоках.
За все время работы для проведения научных и инженерных экспериментов на реакторе АМ было сооружено 17 исследовательских петель различного назначения. Среди работ следует отметить, прежде всего, исследования,
проведенные в обоснование реакторных установок для первой очереди Белоярской (реакторы АМБ-1 и АМБ-2) и Билибинской (реактор ЭГП-6) АЭС. На реакторе «АМ» отрабатывались отдельные элементы реакторов РБМК
Ленинградской, Курской, Смоленской, Чернобыльской и Игналинской АЭС. Таким образом, реактор Первой АЭС стал основоположником направления энергетических канальных уран-графитовых реакторов.
В 1962 году на реакторе «АМ» начала эксплуатироваться петлевая установка термоэмиссионного преобразования энергии. На ней впервые в СССР ядерная энергия была непосредственно преобразована в электрическую.
Полученные на петле результаты были использованы при проектировании и пуске в 1970 году первого в мире реактора-преобразователя ТОПАЗ для космических ядерных энергетических установок.
Кроме петлевых испытаний, в реакторе «АМ» исследовалось поведение ряда реакторных материалов в радиационных полях. На нейтронных пучках реактора проводились исследования, в том числе по физике твердого тела.
Затем на реакторе «АМ» было налажено производство искусственного радионуклида молибдена, что превратило ФЭИ в главного изготовителя и поставщика генераторов технеция-99, применяемых в медицине для диагностики
онкологических заболеваний.
На «пенсию»
29 апреля 2002 года в соответствии с приказом министра по атомной энергии № 132 от 13.03.2002 года реактор Первой АЭС был остановлен, точнее – была прекращена его эксплуатация с генерацией мощности за счет
цепного процесса деления ядер урана.
Останов реактора произошел в 11 час. 34 мин. В торжественной обстановке заместитель генерального директора, главный инженер ГНЦ РФ – Физико-энергетический институт им. А.И. Лейпунского В.В. Кузин зачитал приказ,
и ветеран атомной энергетики, советник генерального директора Л.А. Кочетков нажал кнопку на пульте управления, прекратив цепную реакцию. Так завершилась 48-летняя безаварийная эксплуатация первой в мире атомной
электростанции, что является рекордным сроком эксплуатации реакторной установки.
В сентябре 2002 года из реактора извлечена последняя топливная сборка. Установка перешла в режим окончательного останова, согласно принятой концепции осуществляется поэтапный вывод из эксплуатации её реактора с
длительным сохранением для наблюдения.
В июне 2008 года после проведения регламентных работ реактор «АМ» был приведен в ядерно-безопасное состояние и выведен из перечня ядерно-опасных участков России.
Конечно, при создании АЭС и при ее эксплуатации не удалось избежать и многочисленных дефектов оборудования, и ошибок персонала, но за все время эксплуатации установки не было случая опасного переоблучения
персонала сверх установленных норм; окружающая местность, в том числе город, расположенный в 1,5-4,5 км от реактора, не подвергались радиационному загрязнению выше существующего природного фона.
За прошедшие годы реактор прошел всесторонние испытания, проработав при всех допустимых режимах, и зарекомендовал себя с самой лучшей стороны. Надежность эксплуатации реактора в первую очередь обусловлена
надежностью работы твэлов и всей конструкции рабочего канала. Так, за первые 20 лет эксплуатации ни один из многих тысяч работавших в реакторе твэлов не вышел из строя, если соблюдались условия их эксплуатации.
Более того, на том же количестве топлива длительное время частичные перегрузки обеспечивали работу реактора (в 2-2,5 раза больше проектного). На отдельных каналах была достигнута глубина выгорания 32%, а время их
работы превысило 40 тыс. часов. Таким образом, создание конструкции и разработка технологии изготовления трубчатого твэла дисперсионного типа из сплава урана с молибденом с надежным тепловым, вплоть до
диффузионного, контактом с оболочкой из нержавеющей стали одним из важных достижений создателей Первой АЭС.
Оценивая основные результаты работы Первой в мире АЭС и её вклад в развитие атомной энергетики нашей страны и всего мира, необходимо отметить, что надежность её конструкции и безопасность эксплуатации открыли
широкие перспективы для дальнейшей научной и конструкторской разработки энергетических реакторов всех типов. Первая АЭС позволила преодолеть и существовавший в то время определенный психологический барьер,
связанный с неукротимостью атомного взрыва, а также с опасением, что всепроникающая радиация будет тихо и незаметно отнимать здоровье у людей, работающих в атомной энергетике.
Литература
Первопроходцы атомной энергетики. Воспоминания о строительстве, пуске и начале работы Первой в мире атомной электростанции
(Обнинск 1952-1958 годы). — 2004. — 172 с., [28] л. ил.
Николаев Н.А. Первая атомная электростанция Советского Союза.
— Москва : Знание, 1956. — 31 с. : ил.
Музейный комплекс «Первая в мире АЭС».
Альбом-каталог / Авт. коллектив: Братанова М.В., Гайдин М.М., Громыко А.Ю. и др.. – М.: Бослен, 2019. – 272 с., ил.
Архивные документы
Как попасть на экскурсию на Первую В мире АЭС?
НАЧАЛО
Предложение о создании реактора АМ будущей АЭС впервые прозвучало 29 ноября 1949 г. на совещании научного руководителя атомного проекта И.В. Курчатова, директора Института физпроблем А.П. Александрова, директора НИИХимаша Н.А. Доллежаля и учёного секретаря НТС отрасли Б.С. Позднякова. Совещание рекомендовало включить в план НИР ПГУ на 1950 г. «проект реактора на обогащённом уране с небольшими габаритами только для энергетических целей общей мощностью по тепловыделению в 300 единиц, эффективной мощностью около 50 единиц» с графитом и водяным теплоносителем. Тогда же были даны поручения о срочном проведении физических расчётов и экспериментальных исследований по этому реактору.
Позднее И.В. Курчатов и А.П. Завенягин объясняли выбор реактора АМ для первоочередного строительства тем, «что в нём может быть более, чем в других агрегатах, использован опыт обычной котельной практики: общая относительная простота агрегата облегчает и удешевляет строительство».
В этот период на разных уровнях обсуждаются варианты использования энергетических реакторов.
ПРОЕКТ
Было признано целесообразным начать с создания реактора для корабельной энергетической установки. В обосновании проекта этого реактора и для «принципиального подтверждения… практической возможности преобразования тепла ядерных реакций атомных установок в механическую и электрическую энергии» было решено построить в Обнинске, на территории Лаборатории «В», атомную электростанцию с тремя реакторными установками, в том числе и установкой АМ, ставшей реактором Первой АЭС.
Постановлением СМ СССР от 16 мая 1950 г. НИОКР по АМ поручались ЛИПАН (институт И.В. Курчатова), НИИХиммаш, ГСПИ-11, ВТИ). В 1950 – начале 1951 гг. эти организации провели предварительные расчёты (П.Э. Немировский, С.М. Фейнберг, Ю.Н. Занков), предварительные проектные проработки и др., затем все работы по этому реактору были, по решению И.В. Курчатова, переданы в Лабораторию «В». Научным руководителем назначен Д.И. Блохинцев, главным конструктором – Н.А. Доллежаль.
Проектом были предусмотрены следующие параметры реактора: тепловая мощность 30 тыс. кВт, электрическая мощность – 5 тыс. кВт, тип реактора – реактор на тепловых нейтронах с графитовым замедлителем и охлаждением натуральной водой.
К этому времени в стране уже был опыт создания реакторов такого типа (промышленные реакторы для наработки бомбового материала), но они существенно отличались от энергетических, к которым относится реактор АМ. Сложности были связаны с необходимостью получения в реакторе АМ высоких температур теплоносителя, из чего следовало, что придётся вести поиск новых материалов и сплавов, выдерживающих эти температуры, устойчивых к коррозии, не поглощающих нейтроны в больших количествах и др. Для инициаторов строительства АЭС с реактором АМ эти проблемы были очевидны изначально, вопрос был в том, как скоро и насколько удачно их удастся преодолеть.
РАСЧЁТЫ И СТЕНД
К моменту передачи работы по АМ в Лабораторию «В» проект определился только в общих чертах. Оставалось много физических, технических и технологических проблем, которые предстояло решить, и их число возрастало по мере работы над реактором.
Прежде всего, это касалось физических расчётов реактора, которые приходилось вести, не имея многих необходимых для этого данных. В Лаборатории «В» некоторыми вопросами теории реакторов на тепловых нейтронах занимался Д.Ф. Зарецкий, а основные расчёты проводились группой М.Е. Минашина в отделе А.К. Красина. М.Е. Минашина особенно беспокоило отсутствие точных значений многих констант. Организовать их измерение на месте было сложно. По его инициативе часть из них постепенно пополнялась в основном за счёт измерений, проведённых ЛИПАН и немногих в Лаборатории «В», но в целом нельзя было гарантировать высокую точность рассчитываемых параметров. Поэтому в конце февраля – начале марта 1954 г. был собран стенд АМФ – критсборка реактора АМ, которая подтвердила удовлетворительное качество расчётов. И хотя на сборке нельзя было воспроизвести все условия реального реактора, результаты поддержали надежду на успех, хотя сомнений оставалось много.
На этом стенде 3 марта 1954 г. была впервые в Обнинске осуществлена цепная реакция деления урана.
Но, учитывая, что экспериментальные данные постоянно уточнялись, совершенствовалась методика расчётов, вплоть до запуска реактора продолжалось изучение величины загрузки реактора топливом, поведение реактора в нестандартных режимах, вычислялись параметры поглощающих стержней и др.
СОЗДАНИЕ ТВЭЛА
С другой важнейшей задачей – созданием тепловыделяющего элемента (твэла) – блестяще справились В.А. Малых и коллектив технологического отдела Лаборатории «В». Разработкой твэла занималось несколько смежных организаций, но только вариант, предложенный В.А. Малых, показал высокую работоспособность. Поиск конструкции был завершён в конце 1952 г. разработкой нового типа твэла (с дисперсионной композицией уран-молибденовой крупки в магниевой матрице).
Этот тип твэла позволял проводить их отбраковку на предреакторных испытаниях (в Лаборатории «В» для этого были созданы специальные стенды), что очень важно для обеспечения надёжной работы реактора. Устойчивость нового твэла в нейтронном потоке изучалась в ЛИПАН на реакторе МР. В НИИХиммаше были разработаны рабочие каналы реактора.
Так впервые в нашей стране была решена, пожалуй, самая главная и самая сложная проблема зарождающейся атомной энергетики – создание тепловыделяющего элемента.
СТРОИТЕЛЬСТВО
В 1951 г., одновременно с началом в Лаборатории «В» исследовательских работ по реактору АМ, на её территории началось строительство здания атомной станции.
Начальником строительства был назначен П.И. Захаров, главным инженером объекта – Д.М. Овечкин.
Как вспоминал Д.И. Блохинцев, «здание АЭС в важнейших своих частях имело толстые стены из железобетонного монолита, чтобы обеспечить биологическую защиту от ядерного излучения. В стены закладывались трубопроводы, каналы для кабеля, для вентиляции и т. п. Ясно, что переделки были невозможны, и поэтому при проектировании здания, по возможности, предусматривались запасы с расчётом на предполагаемые изменения. На разработку новых видов оборудования и на выполнение научно-исследовательских работ давались научно-технические задания для «сторонних организаций» – институтов, конструкторских бюро и предприятий. Часто эти сами задания не могли быть полными и уточнялись и дополнялись по мере проектирования. Основные инженерно-конструкторские решения… разрабатывались конструкторским коллективом во главе с Н.А. Доллежалем и его ближайшим помощником П.И. Алещенковым…»
Стиль работы по строительству первой АЭС характеризовался быстрым принятием решений, скоростью разработок, определённой выработанной глубиной первичных проработок и способами доработки принимаемых технических решений, широким охватом вариантных и страхующих направлений. Первая АЭС была создана за три года.
ПУСК
В начале 1954 г. началась проверка и опробование различных систем станции.
9 мая 1954 года в Лаборатории «В» началась загрузка активной зоны реактора АЭС топливными каналами. При внесении 61-го топливного канала было достигнуто критическое состояние, в 19 ч. 40 мин. В реакторе началась цепная самоподдерживающаяся реакция деления ядер урана. Состоялся физический пуск атомной электростанции.
Вспоминая о пуске, Д.И. Блохинцев писал: «Постепенно мощность реактора увеличивалась, и наконец где-то около здания ТЭЦ, куда подавался пар от реактора, мы увидели струю, со звонким шипением вырывавшуюся из клапана. Белое облачко обыкновенного пара, и к тому же еще недостаточно горячего, чтобы вращать турбину, показалось нам чудом: ведь это первый пар, полученный на атомной энергии. Его появление послужило поводом для объятий, поздравлений «с легким паром» и даже для слез радости. Наше ликование разделял и И.В. Курчатов, принимавший участие в работе в те дни. После получения пара с давлением 12 атм. и при температуре 260 °C стало возможным изучение всех узлов АЭС в условиях, близких к проектным, а 26 июня 1954 г., в вечернюю смену, в 17 час. 45 мин., была открыта задвижка подачи пара на турбогенератор, и он начал вырабатывать электроэнергию от атомного котла. Первая в мире атомная электростанция встала под промышленную нагрузку».
«В Советском Союзе усилиями ученых и инженеров успешно завершены работы по проектированию и строительству первой промышленной электростанции на атомной энергии полезной мощностью 5000 киловатт. 27 июня атомная станция была пущена в эксплуатацию и дала электрический ток для промышленности и сельского хозяйства прилежащих районов.»
Ещё до пуска была подготовлена первая программа экспериментальных работ на реакторе АМ, и вплоть до закрытия станции он был одной из основных реакторных баз, на которых проводились нейтронно-физические исследования, исследования по физике твёрдого тела, испытания твэлов, ЭГК, наработка изотопной продукции и др. На АЭС прошли подготовку экипажи первых атомных подводных лодок, атомного ледокола «Ленин», персонал советских и зарубежных АЭС.
Пуск АЭС для молодого коллектива института стал первой проверкой на готовность к решению новых и более сложных задач.
В начальные месяцы работы доводили отдельные агрегаты и системы, подробно изучали физические характеристики реактора, тепловой режим оборудования и всей станции, дорабатывали и исправляли различные устройства. В октябре 1954 г. станция была выведена на проектную мощность.
«Лондон, 1 июля (ТАСС). Сообщение о пуске в СССР первой промышленной электростанции на атомной энергии широко отмечается английской печатью, Московский корреспондент «Дейли уоркер» пишет, что это историческое событие «имеет неизмеримо большее значение, чем сброс первой атомной бомбы на Хиросиму.
Париж, 1 июля (ТАСС). Лондонский корреспондент агентства Франс Пресс передает, что сообщение о пуске в СССР первой в мире промышленной электростанции, работающей на атомной энергии, встречено в лондонских кругах специалистов-атомников с большим интересом. Англия, продолжает корреспондент, строит атомную электростанцию в Колдерхолле. Полагают, что она сможет вступить в строй не ранее чем через 2,5 года…
Шанхай, 1 июля (ТАСС). Откликаясь на пуски в эксплуатацию советской электростанции на атомной энергии, токийское радио передает: США и Англия также планируют строительство атомных электростанций, но завершение их строительства они намечают на 1956-1957 годы. То обстоятельство, то Советский Союз опередил Англию и Америку в деле использования атомной энергии в мирных целях, говорит о том, что советские ученые добились больших успехов в области атомной энергии. Один из выдающихся японских специалистов в области ядерной физики – профессор Иосио Фудзиока, комментируя сообщение о пуске в СССР электростанции на атомной энергии, заявил, что это является началом «новой эры».
Газета «Правда» от 1 июля 1954 г.
Успешный пуск Первой АЭС вызвал широкий международный резонанс и стал поворотом от чисто военных программ к мирному использованию атомной энергии. Восторженно был встречен доклад Д.И. Блохинцева о её создании и работе на Первой Женевской конференции, и Обнинск на долгие годы стал местом паломничества учёных, специалистов, политиков и экскурсантов из многих стран мира.
Академик Н.А. Доллежаль: «Проектирование и создание реакторной установки Первой в мире АЭС было первым и, вероятно, самым значительным достижением в области ядерной энергетики. Ее пуск доказал и продемонстрировал практическую возможность получения электроэнергии на АЭС».
Академик А.П. Александров: «Энергетика мира вступила в новую эпоху. Это случилось 27 июня 1954 г. Человечество еще далеко не осознало важности этой новой эпохи».
ГОСТИ ПЕРВОЙ АЭС
Среди гостей, в разное время посетивших Обнинскую АЭС, были выдающиеся ученые, политические и общественные деятели. За первые 20 лет работы Первую АЭС посетили около 60 тысяч человек.
ПЕРВАЯ АЭС ОСТАНОВЛЕНА
Первая АЭС была остановлена, точнее – была прекращена ее эксплуатация с генерацией мощности за счет цепного процесса деления ядер урана. Станция находилась в эксплуатации на энергетических режимах почти 48 лет.
Срок для реакторной установки пока рекордный. Сейчас принят вариант вывода из эксплуатации реактора АМ с длительным сохранением установки под наблюдением.
Операция по остановке реактора в Обнинске прошла штатно, без нарушений, в присутствии научной общественности и ветеранов отечественной ядерной энергетики.
Результаты, полученные в ходе выполнения этой операции, будут использованы при выполнении аналогичных процедур на других реакторах.
26.06.2019
«Первая в мире Обнинская АЭС»
Отраслевой мемориальный комплекс Первая в мире АЭС
Сегодня достижения ядерной физики незаменимы для медицины, археологии, пищевой промышленности, систем безопасности (например, аппаратов для досмотра в аэропорту или метро), а также производства космических аппаратов, новых материалов и еще многих других направлений развития науки и техники, в которых без «мирного атома» не обойтись. Конечно, особое место в длинном перечне созданных ядерными физиками технологий занимает атомная энергетика. Прорыв человечества в этой сфере произошел в 1954 г. в Обнинске — маленьком городке Калужской области. Советские ученые создали первую в мире атомную электростанцию.
Обнинская АЭС. (wikipedia.org)
Энергию, выделяющуюся при делении ядра, использовали для создания атомной бомбы, но практически сразу после старта разработок ядерного оружия в СССР начался и поиск методов ее гражданского применения. Вообще, ученые рассматривали именно такое ее использование как приоритетное (это эпоха и политика внесли свои коррективы в их планы). Знаменитый советский физик П. Л. Капица писал: «То, что происходит сейчас, когда атомную энергию расценивают первым делом как средство уничтожения людей, так же мелко и нелепо, как видеть главное значение электричества в возможности постройки электрического стула». А вот получение нового могущественного источника энергии — истинная цель физики. В то же верил и Игорь Васильевич Курчатов — руководитель атомного проекта СССР: «Я глубоко верю и твердо знаю, что наш народ, наше правительство только благу человечества отдадут достижения этой науки». Курчатов был ученым, который уже тогда искал решение проблемы истощения органических источников энергии — угля, нефти, торфа и т. д.
И. В. Курчатов. (edu.spb.com)
Именно академик Курчатов поручил в 1946 г. начать разработку ядерного реактора для выработки электрической энергии и курировал первые соответствующие исследования и предварительные расчеты. Он же стал общим научным руководителем проекта создания АЭС с уран-графитовым реактором «АМ-1» («Атом мирный») канального типа с водяным теплоносителем. После нескольких лет разработок в 1950 г. началась подготовка к строительству станции в Обнинске под руководством Курчатовского института (тогда — ЛИПАН). Надо было торопиться — за рубежом уже велись аналогичные работы. Так что трудились советские физики быстро и с огромным энтузиазмом, без проволочек (иногда даже без выходных), но уверенно, осторожно и точно. Проводили необходимые теоретические и расчетные исследования, различные эксперименты и испытания новых материалов и элементов реакторов, решали вопросы ядерной безопасности АЭС.
Второй справа — И. В. Курчатов на Обнинской АЭС. (альбом-каталог «Первая в мире АЭС»)
Роль Курчатова в создании первой в мире АЭС трудно переоценить — он не только инициировал эту работу и предложил идею конструкции, но и непосредственно участвовал в процессе ее реализации, довел дело до самого конца и участвовал в пуске станции. Курчатов приложил свой ум и к решению одной из самых важных проблем проекта — аварийности и биологической защиты.
А. П. Александров. (ras.ru)
Обнинское начинание потребовало мобилизации лучших ученых мира. Курчатов собрал идеальный «ядерный отряд». Конечно, нельзя не отметить вклад академика Анатолия Петровича Александрова — незаменимого научного соратника Курчатова и его заместителя, который участвовал во всем, что тот делал. Александров тоже надеялся, что ядерная энергия станет «орудием невиданного технического прогресса» и занимался инженерно-производственными вопросами создания станции. Александров продолжал и после 1954 г. работу над совершенствованием технологии АЭС. В 1968 г. он констатировал грандиозный успех физики: «Дамоклов меч топливной недостаточности, угрожавшей развитию материальной культуры уже в сравнительно недалеком будущем, устранен на практически неограниченное время».
Д. А. Блохинцев. (jinr.ru)
Непосредственное руководство сооружением АЭС осуществлял Дмитрий Иванович Блохинцев — научный руководитель АЭС. Блохинцев говорил: «схема АЭС проста «как самовар» — вместо угля горит уран, а пар идет на вырабатывающую энергию турбину. Но все гораздо сложнее именно из-за урана, который «горит» совсем по-другому, а процесс этот тонко настраивается и испытывает влияние десятков и сотен факторов». Под руководством Блохинцева проводились важнейшие физические исследования работы реактора: необходимо было учесть множество ситуаций в работе АМ-1. Блохинцеву приходилось выполнять самые разные инженерные задачи и работать по 15 часов в сутки во время создания станции. Ученый заслужил своими исследованиями звание Героя Социалистического труда и Ленинскую премию.
Н. А. Доллежаль. (zurnalist.io.ua)
Главным конструктором реактора АМ-1 стал Николай Антонович Доллежаль — он решал основные инженерно-конструкторские задачи, фактически в деталях создал схему реактора. Ученый уже разработал до этого реакторную установку для подводных лодок и теперь использовал свой опыт на АЭС. Вклад Доллежала был отмечен Ленинской премией. После Обнинска Доллежаль стал главой НИИ-8, проектировавшего множество различных реакторов.
В. А. Малых. (альбом-каталог «Первая в мире АЭС»)
Одну из ключевых проблем АЭС решил Владимир Александрович Малых — создатель так называемого твэла (тепловыделяющего элемента) для реактора АЭС. На тот момент молодой конструктор-технолог не имел даже законченного высшего образования, но выдвинулся благодаря своим знаниям. Практически по своей инициативе взялся за разработку твэла — «сердца» реактора (справиться с этим не смогли ни НИИ-9, ни ЛИПАН). Спроектированный им трубчатый твэл был устойчив в нейтронном потоке и «принят на вооружение» АЭС. За этот «решающий успех» Малых был удостоен ордена Ленина и Ленинской премии.
Схема. (edu.strana-rosatom.ru)
Примечание: в твэлах реактора происходит деление ядер урана, сопровождающееся выделением тепла. Твэл передает полученное тепло теплоносителю (в данной случае это была простая вода), вода испаряется, пар подается на турбину, вращается ротор электрогенератора и дает электрический ток.
В создании АЭС принимали участие десятки других ученых, инженеров, расчетчиков и строителей. Сложнейшую задачу, к примеру, выполнили начальник строительства здания АЭС П. И. Захаров и инженер Д. М. Овечкин. Здание строили с учетом потенциальных будущих потребностей в усовершенствовании станции. Оно было выстроено из толстого железобетонного монолита, обеспечивающего биологическую защиту от ядерного облучения. Внутри монтажные работы координировал Е. П. Славский, инженер. Он же руководил пуском станции. В создание АЭС внесли вклад еще множество институтов, КБ и предприятий. Общий проект АЭС разрабатывали также в Ленинграде (ГСПИ-11 под руководством А. И. Гутова), а парогенераторы конструировали в ОКБ «Гидропресс» под началом Б. М. Шолковича.
Персонал АЭС, 1950-е. (альбом-каталог «Первая в мире АЭС»)
Основная работа была проделана в 1953 г. — изготовлено и смонтировано все оборудование, завершены строительные и монтажные работы, обучен персонал станции. Команда, работавшая в Обнинске, доказала всему миру, что создание атомных электростанций возможно (а сегодня энергетику без АЭС уже не представить). Это случилось 26 июня 1954 в 17 часов 45 минут: на турбину был подан пар, выработанный за счет ядерной реакции, и первая в мире АЭС начала вырабатывать энергию. Увидев это, Игорь Васильевич Курчатов поздравил своих коллег: «С легким паром!»
В 1954 году под Обнинском была запущена первая в мире атомная электростанция. Это достижение советской науки стало настоящим прорывом и всемирной сенсацией, прославившей наших ученых на весь мир!
Научные сотрудники советских институтов смогли в кратчайшие сроки разработать и построить Обнинскую АЭС. Они были первыми, кто смог покорить «мирный атом» и подарить планете новый вид энергетики — неиссякаемой, мощной и экологически безопасной.
Новость о запуске атомной электростанции в СССР прогремела на весь мир. Журналисты разных стран в унисон восхищались этим достижением советской науки. Тысячи ученых, политиков и обычных людей приезжали в Обнинск, чтобы лично посмотреть на устройство АЭС. Доклады наших ученых на Женевской конференции потрясли мировое научное сообщество.
Благодаря достижениям отечественной науки сегодня по всему миру успешно действует почти 200 атомных электростанций. Наши ученые первыми использовали атомную энергию для созидания, тем самым прославив русскую науку в веках!
Создание атомной электростанции в СССР в 1954 году
Изучение атома в СССР
Работа ученых, связанная с разработкой способов применения энергии урана, началась в Советском Союзе еще в первой половине прошлого века. Государственный научный совет сначала учредил Радиевый институт при Академии наук, а позже провел I Всесоюзную конференцию по ядерной физике. В 1940 году даже утвердили программу научных исследований по изучению реакции деления урана и тех возможностей, которые она дает.
Иными словами, научная ядерная отрасль СССР бурно развивалась. Однако развязанная нацистской Германией Великая Отечественная война неизбежно затормозила работу ученых — вся промышленность была мобилизована на поддержку фронта.
Тем не менее руководство страны осознавало важность исследований в этой области: потенциал атома в сферах вооружения и энергетики был чрезвычайно высок. Поэтому еще в 1943 году была основана специальная лаборатория под руководством физика Игоря Курчатова.
Первый атомный реактор
Великая Отечественная война завершилась победой советского народа. А значит, стало возможным возобновление полномасштабных работ над ядерной энергетикой и ядерным оружием. Тут же был создан специальный Государственный комитет, куда вошли физики-ядерщики и государственные деятели.
Не более чем через полтора года после конца Второй мировой войны советские ученые во главе с Курчатовым запустили первый на всем евразийском континенте атомный реактор — Ф-1. Скорость и эффективность, с которой работали советские ученые, поразительны. Особенно если учесть, что первые испытания ядерного оружия в СССР прошли уже в 1949 году, то есть меньше чем через три года после запуска первого реактора.
Первые разработки советских научных сотрудников в сфере атомной энергетики легли в основу одного из главнейших событий XXI века — запуска Обнинской атомной электростанции.
Рождение «мирного атома» в СССР
В 1950 году Правительство СССР постановило начать исследования по применению энергии атома в мирных целях. Работу снова возглавил академик Курчатов, а также ученые из Лаборатории «В». Началось строительство первой в мире атомной электростанции.
Изначально планировалось, что АЭС будет состоять из трех реакторов с разным типом охлаждения. Они должны были поочередно работать на паровую турбину. Впоследствии ученые выбрали конструкцию промышленного реактора с водяным охлаждением.
Как работает АЭС
Стенки атомного реактора под воздействием реакций ядерного распада нагревались и передавали тепло воде, которая протекала по ним снаружи. Вода, в свою очередь, испарялась, пар переходил в турбину и оттуда в генератор, который и вырабатывал электричество.
Советскими учеными также были разработаны так называемые ТВЭЛы, то есть урановые теплоотводящие элементы. Ими заменили урановые стержни, которые изначально должны были быть использованы для работы АЭС. Изобретение ТВЭЛов позволило решить самую сложную задачу атомной энергетики и сильно повысило мощности атомных реакторов.
Запуск Обнинской АЭС
Первая в мире атомная электростанция была запущена 26 июля 1954 года. Благодаря усилиям советских ученых и инженеров мир получил экологически чистый, практически неиссякаемый источник энергии. Его мощность составила 5 мегаватт.
Обнинская АЭС была опытным образцом. Ее успешный запуск обеспечил разработку и создание более мощных станций по всему миру. При этом приоритет в использовании и развитии атомной энергетики принадлежал СССР.
Сегодня в 31 стране мира действуют 192 атомные электростанции, из них 10 в России.
Мировое признание
Вскоре после успеха первой в мире АЭС зарубежные СМИ начали в один голос восхищаться достижением советской науки. Британские газеты заявили, что запуск атомной электростанции имеет куда большее значение для человечества, чем сброс первой атомной бомбы на Хиросиму. Французы отмечали прорывной характер новой технологии, а японцы восхищались тем, что СССР опередил другие страны в погоне за «мирным атомом».
В 1956 году АЭС открыли для посещения. Тысячи людей из-за границы хлынули на Обнинскую станцию, чтобы лично увидеть технологическое чудо нового вида энергетики. Среди них были именитые ученые и политические деятели, в том числе руководители Индии Джавахарлал Неру и его дочь Индира Ганди.
На I Женевской конференции доклад руководителя лаборатории «В» Дмитрия Блохинцева произвел фурор. Достижение советских ученых перевернуло представление всего мира об энергетике.
Популярные вопросы:
Вопрос: Сколько в мире атомных электростанций?
Ответ: 192 действующие АЭС, на которых работает 438 энергоблоков.
Вопрос: Сколько АЭС в России?
Ответ: Девять.
Вопрос: Что такое ТВЭЛ?
Ответ: Это урановый теплоотводящий элемент. Он находится внутри атомного реактора. ТВЭЛ обеспечивает отвод тепла от ядерного топлива к теплоносителю и препятствует распространению радиоактивных продуктов.
Около пяти сотен ядерных реакторов, которые разбросаны в 31 стране на земном шаре, создают иллюзию, что «мирный атом» начал существование практически сразу после того, как человечество овладело энергией деления атомного ядра. Однако это совсем не так.
Сейчас трудно представить, но первое десятилетие атомной эры, продлившееся условно с 1945 по 1954 год, прошло совсем иначе. Ядерную энергию воспринимали исключительно как оружие, а о её мирном использовании задумывались или писатели-фантасты, или же учёные-мечтатели. Рулили же атомным проектом, особенно в США, совсем другие люди – такие, как бригадный генерал Лесли Гровс, который отвечал за знаменитый Манхэттенский проект со стороны Пентагона.
Широкую известность получили слова Гровса, которыми он огорошил своего коллегу, физика Роберта Оппенгеймера в июле 1945 года. Тогда, после взрыва первой американской атомной бомбы, стало ясно – в распоряжении США оказалось оружие, которое на порядки превосходит всё когда-либо созданное человечеством. Оппенгеймер после испытания подошёл к Гровсу и сказал: «Война кончена», подразумевая, что атомная бомба сделала любые войны лишёнными смысла. Однако Гровс ответил по-военному просто: «Да, но после того, как мы сбросим еще две бомбы на Японию». Для него вопрос бомбардировки Японии был давно решенным делом: ружьё, висящее на стене, должно было выстрелить в последнем акте.
Показателен и выбор Гровсом объектов для бомбардировки в Японии. Он предложил первоначально четыре объекта: города Кокура, Хиросима, Ниигата и, самое главное – центр древней японской культуры, бывшую столицу Японии – Киото. Когда у присутствующих возникли возражения против Киото, он привел в доказательство своей правоты два аргумента: во-первых, население города насчитывает больше миллиона жителей, что обещает хороший пропагандистский эффект от взрыва; во-вторых, он занимает огромную площадь, на которой уложится предполагаемый диаметр зоны разрушения и поэтому картина взрыва будет «очень показательна» для экспертов. Когда в итоге Киото в качестве цели всё же было отвергнуто политиками, а целями были утверждены Хиросима и Нагасаки, выяснилось, что вблизи них находятся лагеря военнопленных американцев и их союзников. Но Гровс, не колеблясь, дал указание начать бомбардировку – и не принимать во внимание фактор возможных потерь среди военнопленных.
Впоследствии столь же агрессивные планы тотальной ядерной войны присутствовали у США и по отношению к СССР. Достаточно вспомнить рассекреченный в 1957 году замысел операции «Дропшот», согласно которому США наносили многочисленные ядерные удары по правительственным и промышленным центрам СССР. Это неизбежно означало и уничтожение десятков миллионов мирных советских граждан.
Авторитет Курчатова
В СССР по поводу ядерного проекта в целом мыслили куда менее кровожадно.
Первая советская атомная бомба взорвалась уже 29 августа 1949 года, всего через четыре года после Хиросимы. В это не верил никто. Ведь, по расчётам американцев, СССР должен был угробить на атомный проект минимум 15 лет, что давало США широчайшие возможности для политического и военного давления.
Однако ещё более удивительным видится то, что руководитель советского ядерного проекта академик Игорь Курчатов, видел ситуацию даже дальше, чем Оппенгеймер (не говоря уже о «сбросим-две-бомбы» солдафоне Гровсе). В последние годы своей жизни, уже после создания первой советской ядерной бомбы, он успел подарить миру ещё две вещи, каждая из которых была гораздо важнее всего оружия, которое было им разработано и создано. Это были ядерная электростанция и идея управляемой термоядерной реакции.
После испытания первой атомной бомбы академик Курчатов на личных встречах с ещё двумя участниками атомного проекта – профессорами Николаем Доллежалем и Савелием Фейнбергом – обсудил и настоял на возможности создания атомной электростанции. Сама идея получать электроэнергию от ядерной реакции была отнюдь не очевидна: первые военные и исследовательские реакторы и в СССР, и в США энергию не только не производили, но и неслабо в себя потребляли. Так как основным их «продуктом» на выходе был оружейный плутоний.
- Эксперт из Британии признал российские атомные технологии самыми передовыми
- «Американскому Чернобылю» приписывали катастрофу для Китая
- Викторина: В чем Россия первая в мире?
Страна после разрушительной войны испытывала недостаток в электроэнергии, и идея использовать для её производства возможности военных по наработке ядерного топлива витала в воздухе. Но в то же время вопрос энергетического использования урана встречал противодействие даже в среде участников атомных разработок в самом СССР – ведь тогда ещё толком не был решён не то что вопрос паритета с американцами в зарядах, а и простого наличия ядерных бомб у Советского Союза. Даже производство плутония для атомных бомб ещё только налаживалось, страна испытывала жуткий дефицит урана – а романтики Курчатов, Доллежаль и Фейнберг рассуждали о ядерных реакторах и термоядерной плазме…
Американцы же в то время вообще рассматривали ядерную электроэнергетику как нечто экзотическое и отстоящее в некое абстрактное и отдалённое будущее.
Подготовительные работы по советской АЭС начались буквально «на коленке», в рамках военного проекта, лишь благодаря авторитету Курчатова. Обычные урановые блоки военных реакторов были непригодны для АЭС. Все понимали, что мало нагреть воду в реакторе – надо ещё превратить её в каналах реактора в перегретый пар под давлением, который сможет своей энергией крутить турбины и генераторы. Для этих целей пришлось сконструировать специальные технологические каналы, состоящие из системы тонкостенных трубок небольшого диаметра, на наружных поверхностях которых размещалось ядерное топливо. Имелось и много других отличий, усложнявших сравнительно небольшую военную атомную установку для целей производства электроэнергии. При этом все работы первого этапа шли практически «в подполье»: о создании первой АЭС в Обнинске до получения стабильных результатов вообще не докладывали «наверх», Сталину и Берии.
Когда в результате определились основные характеристики проекта АЭС, о нем всё-таки доложили Иосифу Сталину. Удивительно, но и здесь Обнинской АЭС несказанно повезло: «отец народов» не только не наказал учёных-романтиков за самоуправство с дефицитными государственными фондами, но и всецело поддержал проект атомной энергетики. Ученые во главе с Курчатовым, до этого осуществлявшие все работы по будущей Обнинской АЭС на свой страх и риск, получили не только одобрение, но и помощь с самого верха в реализации нового направления.
Первая, атомная
Уже 16 мая 1950 года было принято постановление Совета министров СССР, которое определило план строительства трех опытных реакторов для Первой АЭС (как она называлась в материалах по причине секретности программы).
В качестве вариантов реакторов Первой АЭС рассматривались уран-графитовый с водяным охлаждением, уран-графитовый с газовым охлаждением и уран-бериллиевый с газовым или жидкометаллическим охлаждением. По первоначальному замыслу все они поочередно должны были работать на единую паровую турбину и генератор мощностью 5 МВт. Надо сказать, что смелость такого подхода тогда граничила с безумством – ведь на фоне постоянных проблем с первыми советскими реакторами–наработчиками плутония попытка сразу же сделать три варианта реактора под давлением, пригодных для выдачи перегретого пара на турбину и генератор, выглядела совершенно бесшабашной идеей.
В общих чертах облик всех проектных реакторов Первой АЭС остался при реализации близким к первоначально предложенным. Собственно говоря,
вокруг идей, которые были заложены тогда при проектировании этих реакторов, и крутится до сих пор большая часть российской и мировой конструкторской мысли.
Реактор с бериллиевым замедлителем стал первым в мире энергетическим реактором на жидкометаллическом теплоносителе. Впоследствии из конструкции этого реактора выросли и атомные установки подводного флота СССР, и знаменитая серия реакторов-бридеров БН, которые на сегодняшний день являются основной надеждой человечества на замкнутый ядерный цикл на уране-238.
Вместо гелий-графитового реактора в результате опытных работ был создан водо-водяной – будущий основной тип реактора для подводных лодок и ледоколов, а также основной тип реактора современных АЭС. Опять-таки здесь впервые в мире в рамках технического проекта была заложена основная идея современных лёгководных реакторов – с двумя водяными контурами. Это сейчас самый распространённый энергетический реактор в мире, именно к этому типу относится основная часть реакторов современных российских АЭС, в частности, серия ВВЭР. В США коммерческий водо-водяной реактор смогли создать только в 1957 году – им стал реактор Mark 1 производства компании Wesinghouse.
И, наконец, изначальная идея уран-графитового реактора с водяным охлаждением была признана наиболее доведенной для практической реализации и на её основе решено было строить первый блок Первой АЭС. Это оказался первый реализованный в мире проект одноконтурного канального уран-графитового реактора с водяным охлаждением. То есть Обнинская АЭС ещё оказалась прабабушкой РБМК (Реактор Большой Мощности Канальный), который через сорок лет будет печально знаменит в связи с грустным словом «Чернобыль».
Можно сказать, что Обнинская АЭС пришла в наш мир 65 лет тому назад – тогда, когда её никто не ждал. Но её «родители» – Курчатов, Доллежаль, Фейнберг, Берия, Сталин – прекрасно понимали, что этот их «ребёнок» в чём-то даже важнее первой советской ядерной бомбы. И всячески помогли ему появиться на свет. С юбилеем, Первая!