Obninskas AES — pasaulē pirmās atomelektrostacijas vēsture

1954. gada 27. jūnijā netālu no Maskavas, Obņinskas pilsētā, tika nodota ekspluatācijā pasaulē pirmā atomelektrostacija (AES-1) ar lietderīgo jaudu 5000 kW.

Urānu 1789. gadā atklāja vācu ķīmiķis Martins Klaprots, un tas tika nosaukts planētas Urāns vārdā. Desmitiem vēlāk, 1951. gada decembrī, EBR-I eksperimentālajā selekcijas reaktorā Arco, Aidaho, ASV, kodolenerģija pirmo reizi ražoja elektroenerģiju, lai darbinātu četras spuldzes. Tomēr EBR-I nav paredzēts elektroenerģijas ražošanai.

AES-1 Obņinskā ir pasaulē pirmā atomelektrostacija, kas ražo elektroenerģiju komerciālai lietošanai.

Pasaulē pirmā atomelektrostacija

Pirmā pasaulē radīšanā atomelektrostacija piedalījās PSRS vadošie institūti, projektēšanas biroji un rūpnīcas. Problēmas zinātnisko pārvaldību veic Atomenerģijas institūts (IAE) un personīgi akadēmiķis I. V. Kurčatovs. Kopš 1951. gada zinātniski tehniskā vadība ir uzticēta Fizikas un enerģētikas institūtam un tā direktoram profesoram D. I. Blohincevam.

A. K.Krasins ir direktora pirmais vietnieks. Degvielas elementu (degvielas stieņu) izstrādi vadīja V.A. Malikhs. Reaktora projektēšanu veica komanda, kuru vadīja akadēmiķis N. A. Dolezhal un viņa tuvākais palīgs P. I. Aleshenkov. Viena no svarīgākajām sistēmām — reaktoru vadības un aizsardzības sistēma — tika izstrādāta PSRS Zinātņu akadēmijas korespondētā locekļa I. Ja. Emeļjanova vadībā.

Obniskas atomelektrostacijas ēka 1950. gados

1950. gada februārī zinātnieki ierosināja Maskavas apgabalā uzbūvēt eksperimentālu reaktoru, kas ģenerētu 30 000 kW siltuma un 5000 kW elektroenerģijas. PSRS Ministru padome projektu apstiprināja 1950. gada maijā.

1950. gada decembra beigās tika izdots reaktora un termoelektrostacijas projekts, bet nākamā gada beigās sākās detalizēta iekārtu projektēšana un ražošana. Būvniecība sākās 1951. gada jūlijā.

Pirmajai atomelektrostacijai tika izvēlēts ūdens-grafīta kanāla reaktors. Tajā moderators ir grafīts, un ūdens kalpo, lai noņemtu siltumu, kas izdalās degvielas elementos (starp citu, tas piedalās arī neitronu moderācijā).

PSRS. Kalugas reģions. Obninska. Pasaulē pirmās atomelektrostacijas reaktors. Foto TASS / Valentīns Kunovs

Spēka reaktora pamatstruktūra — sarežģīta un dārga tehniskā struktūra — ir diezgan vienkārša.

Ūdens-grafīta kanālu reaktori, pirmās atomelektrostacijas priekšteči, sastāv no grafīta bloku kaudzes, kas caurdurtas ar vertikāliem caurumiem. Caurumi veido vienotu režģi. Tie satur degvielas kanālus ar degvielas elementiem un vadības un aizsardzības ierīcēm (CPS).

Grafīta iepakojumu ievieto noslēgtā reaktora telpā, kas ir piepildīta ar inertu gāzi. Reaktora telpu veido apakšējā plāksne, uz kuras balstās mūris, sānu apvalks un augšējā plāksne ar atverēm, kas atbilst mūra atverēm.

Pirmās AES degvielas elementos izdalītā siltuma noņemšanai tika nodrošināti divi cirkulācijas kontūri.

Pirmā ķēde ir noslēgta. Tajā ūdens (dzesēšanas šķidrums) tiek padots no augšas katrā degvielas kanālā, kur tas tiek uzkarsēts, pēc tam pēc atdzesēšanas nonāk siltummainī — tvaika ģeneratorā, kurā sūkņi to atdod atpakaļ reaktorā.

Otrajā kontūrā tvaika ģeneratorā tiek ģenerēts tvaiks, kas darbina parasto turbīnu, tādējādi energoreaktors aizstāj termoelektrostacijas tvaika katlu. Šī iemesla dēļ to bieži sauc par tvaiku ražojošu atomelektrostaciju.

Pirmās atomelektrostacijas reaktora strukturālā diagramma

Tagad pirmās atomelektrostacijas ierīce izskatās vienkārša un parasta. Īpaši speciālistiem. Taču pirms gandrīz 70 gadiem, kad tas tika izveidots, nebija neviena analoga, modeļa vai stenda, uz kura pārbaudīt aprēķinu rezultātus.

Un bija daudz jautājumu. Kā sadalīt ūdeni no primārās ķēdes uz visiem 128 degvielas kanāliem un vēl četrām degvielas šūnām no katra kanāla, un kā šī sadale mainīsies, mainoties kanāla jaudai (darba laikā tas ir neizbēgami)?

Kā reaktors uzvedīsies, kad atkal neizbēgami mainīsies ūdens blīvums kanālā, īpaši tā iesildīšanās laikā palaišanas laikā un dzesēšanas laikā izslēgšanas laikā, kad reaktors pāriet no vienas padeves uz otru utt.?

Uzsākot pirmās atomelektrostacijas darbību, tika saņemtas atbildes uz šiem un daudziem citiem jautājumiem, kas pilnībā apstiprināja zinātnieku un elektrostaciju attīstītāju cerības.

Pirmās atomelektrostacijas projektēšanā iesaistītie risinājumi izrādījās tik veiksmīgi, ka arī tagad, pēc četrdesmit gadu darbības, to turpina veiksmīgi izmantot zinātniskiem un tehniskiem eksperimentiem.

1956. gadā Calder Hall 1, pirmā komerciālā atomelektrostacija, tika savienota ar Lielbritānijas valsts tīklu. 1958. gadā tika atvērta pirmā komerciālā atomelektrostacija ASV, Shipport Nuclear Plant. 1964. gadā Činonā pie Luāras upes darbojās pirmais franču spēka reaktors EDF1.

Apmēram 4 gadus pirms Sibīrijas atomelektrostacijas atvēršanas Tomskā Obninska palika vienīgais kodolreaktors Padomju Savienībā. Nākamā padomju atomelektrostacija, kas tika pievienota viņu tīklam, bija 100 MW Belojarskas elektrostacija Nr. 1 1964. gadā (sk. Krievijas atomelektrostacijas).

Vistuvāk Obņinskas reaktoram atradās Belojaras AES pirmās kārtas reaktori un Biļibinas AES. Taču ir arī principiālas atšķirības. Belojarskas AES pirmo reizi pasaules praksē tika izmantota tvaika kodolpārkarsēšana.

Kanāla reaktoru izveides un desmitgades darbības pieredze ļāva izstrādāt sērijveida jaudas reaktora RBMK (lieljaudas viršanas reaktora) projektu. Tā termiskā shēma ir tāda pati kā reaktoriem ar ūdens-grafīta kanāliem, taču degvielas elementi ir nevis cauruļveida, bet gan stieņa formas, ar cirkonija sakausējuma oderi, kas vāji absorbē neitronus.

18 šādi degvielas stieņi ir apvienoti degvielas komplektā, kas ir uzstādīts augšpusē cirkonija caurulē, veidojot degvielas kanālu. Aizsardzības un vadības ierīces darbojas vienās un tajās pašās caurulēs.

Degvielas kanālu konstrukcija dod iespēju pārkraut degvielu (izmantojot speciālu mašīnu), neizslēdzot reaktoru, kas ir neizbēgami gandrīz visiem citiem reaktoru veidiem. Palielinās reaktora darbības laiks ar jaudu un ievērojami palielinās urāna izmantošanas efektivitāte.

Kanāla ūdens-grafīta reaktora RBMK strukturālā diagramma

Pirmais RBMK ar elektrisko jaudu 1000 MW tika uzstādīts Ļeņingradas atomelektrostacijā, kas tika nodota ekspluatācijā 1973. gadā. Tādi paši reaktori tika uzstādīti arī Černobiļas atomelektrostacijā.

1983. gada beigās Ignalinas AES tika nodota ekspluatācijā pirmā RBMK-1500. Tādējādi nepilnu 30 gadu laikā reaktoru vienības jauda ir palielinājusies 300 reizes. Vienai RBMK-1500 jauda ir tāda pati kā visām spēkstacijām, kas uzbūvētas saskaņā ar GOELRO plānu. Ignalinas reaktors vairākus gadus bija jaudīgākais pasaulē.

Saskaņā ar Starptautiskās Atomenerģijas aģentūras datiem pasaulē pašlaik darbojas 443 civilie kodolreaktori, un vēl 51 tiek būvēts.

Obninskas AES galvenais vadības panelis

Obninskas AES tika slēgta un likvidēta 2002.gada aprīlī, t.i., tā darbojās 48 gadus bez starpgadījumiem, kas ir par 18 gadiem ilgāk nekā sākotnēji plānots, un šajā laikā stacijā tika veikts tikai viens kapitālais remonts.

Pirmās atomelektrostacijas nozīmi diez vai var pārvērtēt.Tās loma ir milzīga kodolenerģētikas attīstībā, nākamo staciju projektos ietverto tehnisko risinājumu pamatošanā, augsti kvalificēta personāla apmācībā.

2009. gadā uz Obninskas AES bāzes tika izveidots kodolenerģijas muzejs.