Obninska jedrska elektrarna — zgodovina prve jedrske elektrarne na svetu

27. junija 1954 je v bližini Moskve, v mestu Obninsk, začela obratovati prva jedrska elektrarna na svetu (NPP-1) s koristno močjo 5000 kW.

Uran je leta 1789 odkril nemški kemik Martin Klaproth in ga poimenoval po planetu Uran. Desetletja kasneje, decembra 1951, je jedrska energija v eksperimentalnem reaktorju EBR-I v Arcu, Idaho, ZDA, prvič proizvedla elektriko – za pogon štirih žarnic. Vendar pa EBR-I ni zasnovan za proizvodnjo električne energije.

NEK-1 v Obninsku je prva jedrska elektrarna na svetu, ki proizvaja električno energijo za komercialno uporabo.

Prva jedrska elektrarna na svetu

Pri ustvarjanju prvega na svetu Nuklearna elektrarna sodelovali so vodilni inštituti, oblikovalski biroji in tovarne ZSSR. Znanstveno upravljanje problema izvaja Inštitut za atomsko energijo (IAE) in osebno akademik I. V. Kurchatov. Od leta 1951 je bilo znanstveno in tehnično vodstvo zaupano Inštitutu za fiziko in energijo in njegovemu direktorju profesorju D. I. Blohintsevu.

A. K.Krasin je prvi namestnik direktorja. Razvoj gorivnih elementov (gorivnih palic) je vodil V.A. Malykh. Zasnovo reaktorja je izvedla ekipa pod vodstvom akademika N. A. Doležala in njegovega najbližjega pomočnika P. I. Alešenkova. Eden najpomembnejših sistemov - sistem za nadzor in zaščito reaktorja - je bil razvit pod vodstvom I. Ya. Emelyanova, dopisnega člana Akademije znanosti ZSSR.

Zgradba obniške jedrske elektrarne v petdesetih letih prejšnjega stoletja

Februarja 1950 so znanstveniki predlagali izgradnjo poskusnega reaktorja v moskovski regiji za proizvodnjo 30.000 kW toplote in 5.000 kW električne energije. Svet ministrov ZSSR je odobril projekt maja 1950.

Konec decembra 1950 je izšel načrt reaktorja in termoelektrarne, konec naslednjega leta pa se je začelo podrobno projektiranje in proizvodnja opreme. Gradnja se je začela julija 1951.

Za prvo jedrsko elektrarno so izbrali vodno-grafitni kanalski reaktor. V njem je moderator grafit, voda pa služi za odvajanje toplote, ki se sprošča v gorivnih elementih (mimogrede, sodeluje tudi pri moderiranju nevtronov).

ZSSR. Regija Kaluga. Obninsk. Reaktor prve jedrske elektrarne na svetu. Fotografija TASS / Valentin Kunov

Osnovna struktura energetskega reaktorja - zapletena in draga tehnična struktura - je precej preprosta.

Vodno-grafitni kanalski reaktorji, predniki prve jedrske elektrarne, so sestavljeni iz niza grafitnih blokov, preluknjanih z navpičnimi luknjami. Luknje tvorijo enotno mrežo. Vsebujejo kanale za gorivo z gorivnimi elementi in krmilno-zaščitnimi napravami (CPS).

Grafitni paket je nameščen v zaprtem reaktorskem prostoru, ki je napolnjen z inertnim plinom. Reaktorski prostor tvorijo spodnja plošča, na kateri sloni zid, stranski plašč in zgornja plošča z odprtinami, ki ustrezajo odprtinam v zidu.

Za odvajanje toplote, sproščene v gorivnih elementih prve jedrske elektrarne, sta bila predvidena dva obtočna kroga.

Prvo vezje je zapečateno. V njem se voda (hladilna tekočina) dovaja od zgoraj v vsak kanal za gorivo, kjer se segreje, nato pa po ohlajanju vstopi v toplotni izmenjevalnik - generator pare, v katerem jo črpalke vrnejo v reaktor.

V drugem krogu, v uparjalniku, nastaja para, ki poganja klasično turbino, tako da energetski reaktor nadomešča parni kotel termoelektrarne. Zaradi tega jo pogosto imenujejo jedrska elektrarna za proizvodnjo pare.

Strukturni diagram reaktorja prve jedrske elektrarne

Zdaj je naprava prve jedrske elektrarne videti preprosta in običajna. Še posebej za specialiste. Toda pred skoraj 70 leti, ko je bil ustvarjen, ni bilo analoga, modela ali klopi, na kateri bi preverili rezultate izračunov.

In bilo je veliko vprašanj. Kako porazdeliti vodo iz primarnega kroga v vseh 128 gorivnih kanalov in še štiri gorivne celice iz vsakega kanala in kako se bo ta porazdelitev spremenila, ko se spremeni moč kanala (neizogibno med delovanjem)?

Kako se bo obnašal reaktor, ko bo spet neizogibna sprememba gostote vode v kanalu, predvsem med njenim segrevanjem med zagonom in ohlajanjem med zaustavitvijo, ko reaktor prehaja iz enega dovoda v drugega itd.?

Z začetkom obratovanja prve jedrske elektrarne so bili prejeti odgovori na ta in mnoga druga vprašanja, ki so v celoti potrdila pričakovanja znanstvenikov in razvijalcev elektrarn.

Rešitve pri zasnovi prve jedrske elektrarne so se izkazale za tako uspešne, da se tudi zdaj, po štiridesetih letih delovanja, še naprej uspešno uporablja za znanstvene in tehnične poskuse.

Leta 1956 je bila Calder Hall 1, prva komercialna jedrska elektrarna, povezana z britanskim nacionalnim omrežjem. Leta 1958 je bila odprta prva komercialna jedrska elektrarna v ZDA, Shipport Nuclear Power Plant. Leta 1964 je v Chinonu ob reki Loari deloval prvi francoski energetski reaktor EDF1.

Približno 4 leta, pred odprtjem sibirske jedrske elektrarne v Tomsku, je Obninsk ostal edini jedrski reaktor v Sovjetski zvezi. Naslednja sovjetska jedrska elektrarna, ki je bila priključena na njihovo omrežje, je bila Belojarska elektrarna št. 1 s 100 MW leta 1964 (glej — Jedrske elektrarne Rusije).

Reaktorja prve stopnje jedrske elektrarne Beloyar in jedrske elektrarne Bilibin sta bila najbližje reaktorju v Obninsku. Obstajajo pa tudi temeljne razlike. V jedrski elektrarni Beloyarsk je bilo prvič v svetovni praksi uporabljeno jedrsko pregrevanje pare.

Izkušnje z ustvarjanjem in desetletnim delovanjem kanalskih reaktorjev so omogočile razvoj projekta serijskega energetskega reaktorja RBMK (vreli reaktor visoke moči). Njegova toplotna shema je enaka kot pri reaktorjih z vodno-grafitnimi kanali, vendar gorivni elementi niso cevasti, temveč paličasti, z oblogo iz cirkonijeve zlitine, ki slabo absorbira nevtrone.

18 takih gorivnih palic je združenih v gorivni sklop, ki je nameščen na vrhu v cirkonijevi cevi in ​​tvori kanal za gorivo. Zaščitne in krmilne naprave potekajo v istih ceveh.

Zasnova kanalov za gorivo omogoča ponovno polnjenje goriva (s posebnim strojem) brez zaustavitve reaktorja, kar je neizogibno pri skoraj vseh drugih vrstah reaktorjev. Čas delovanja reaktorja na moči se poveča in učinkovitost izkoriščanja urana se močno poveča.

Strukturni diagram kanalskega vodno-grafitnega reaktorja RBMK

Prvi RBMK z električno močjo 1000 MW je bil nameščen v jedrski elektrarni Leningrad, ki je bila zagnana leta 1973. Isti reaktorji so bili nameščeni v jedrski elektrarni Černobil.

Konec leta 1983 je bil v jedrski elektrarni Ignalina naročen prvi RBMK-1500. Tako se je v manj kot 30 letih enotska moč reaktorjev povečala za 300-krat. En RBMK-1500 ima enako zmogljivost kot vse elektrarne, zgrajene po načrtu GOELRO. Ignalinski reaktor je bil nekaj let najmočnejši na svetu.

Po podatkih Mednarodne agencije za atomsko energijo trenutno na svetu deluje 443 civilnih jedrskih reaktorjev, še 51 pa jih je v izgradnji.

Glavna nadzorna plošča jedrske elektrarne Obninsk

Obninska jedrska elektrarna je bila zaprta in razgrajena aprila 2002, torej je delovala 48 let brez izrednih dogodkov, kar je 18 let dlje od prvotnega načrta, v tem času pa je imela postaja samo en remont.

Pomena prve jedrske elektrarne je težko preceniti.Njegova vloga je ogromna pri razvoju jedrske energije, pri utemeljevanju tehničnih rešitev, vključenih v projekte naslednjih postaj, pri usposabljanju visoko usposobljenega kadra.

Leta 2009 je bil na podlagi jedrske elektrarne Obninsk ustanovljen muzej jedrske energije.