Пуск первой атомной электростанции год. История и типы атомных электростанций

Побывал на первой в мире атомной электростанции. Еще раз восхитился гениями советских ученых и инженеров, сумевших в тяжелые послевоенные годы создать и ввести в эксплуатацию невиданные ранее энергетические установки.

Строили атомную электростанцию в обстановке строжайшей секретности. Расположена он на территории бывшей секретной лаборатории «В», сейчас это Физико-энергетический институт.

Физико-энергетический институт — не просто режимный объект, а особо режимный. Охрана строже чем в аэропорту. Всю аппаратуру и мобильные телефоны пришлось оставить в автобусе. Внутри люди в военной форме. Поэтому фотографий будет не очень много, только те, что предоставлены штатным фотографом. Ну, и парочка моих, снятых перед проходной.

Немного истории.
В 1945 году США впервые в мире применили атомное оружие, сбросив бомбы на японские города Хиросиму и Нагасаки. На какое-то время весь мир оказался беззащитным перед ядерной угрозой.
В кратчайшие сроки Советский Союз сумел создать и испытать 29 августа 1949 года оружие сдерживание — собственную атомную бомбу. В мире наступило пусть и шаткое, но равновесие.

Но помимо разработки оружия советские ученые показали, что атомная энергия может использоваться и в мирных целях. Для этого была постоена первая в мире атомная электростанция в Обнинске.
Место было выбрано не случайно: ученые-атомщики не должны были летать на самолетах, в то же время Обнинск находится сравнительно недалеко от Москвы. Теплоэлектростанция была построена ранее для обслуживания энергией института.

Оцените сроки, с которыми происходило создание и запуск АЭС.
9 мая 1954 года была осуществлена загрузка активной зоны и запущена самоподдерживающаяся реакция деления ядер урана.
26 июня 1954 года — подача пар на турбогенератор. Курчатов сказал по этому поводу: «С легким паром!» АЭС была включена в сеть Мосэнерго.
25 октября 1954 года — выход атомной электростанции на проектную мощность.

Мощность АЭС была небольшой, всего 5 Мегаватт, но это было колоссальное технологическое достижение.

Все создавалось впервые. Крышка реактора находится на уровне земли, а сам реактор уходит вниз. Всего под зданием 17 метров бетона и различных конструкций.

Все управлялось автоматикой, насколько это было возможно на то время. Из каждого помещения на пульт подавались пробы воздуха, таким образом осуществлялся мониторинг радиационной обстановки.

Первые дни работы были очень тяжелыми. В реакторе происходили течи, требовавшие его аварийных остановок. По ходу работы совершенствовали конструкции и меняли узлы на более надежные.
У сотрудников были переносные дозиметры размером с авторучку.

Но самое главное, что за все время эксплуатации Первой АЭС не было аварий с выбросом радиоактивных веществ или других проблем, связанных с облучением и радиацией.

Сердце АЭС — ее реактор. Загрузка и выгрузка тепловыделяющих элементов происходила при помощи крана. Специалист наблюдал за происходящим в реакторном зале через полуметровое стекло.
Атомная станция в Обнинске проработала 48 лет. В 2002 году ее вывели из эксплуатации, позже ее переоборудовали мемориальный комплекс. Сейчас на крышке реактора можно сфотографироваться, но попасть туда очень сложно.

На Первой АЭС бережно хранят память и каждую страницу истории атомной энергетики. Это не только сама электростанция, но и изотопная медицина, энергетические установки для транспорта, подводных лодок и космических кораблей. Все эти технологии разрабатывались и оттачивались в Обнинске.

Вот так выглядели ядерные энергетические установки «Бук» и «Топаз», которые обеспечивают электричеством те самые космические корабли, которые бороздят просторы вселенной.

После Первой АЭС были другие. Более мощные, с другими техническими решениями, но впереди их была атомная электростанция в Обнинске. Многие решения были использованы в других областях атомной энергетики.

В настоящее время Россия по-прежнему лидирует в атомной энергетике. Основы этого были заложены первопроходцами, строившими когда-то Обнинскую АЭС.

Индивидуальные туры на АЭС не проводятся, а на организованные очередь стоит на месяцы вперед. Мы приехали вместе с ЦППК по новому, недавно разработанному маршруту. Очень надеюсь, что скоро можно будет приобрести билеты в комплексный тур в Обнинск и окрестности. Планы такие есть и они реализуются.

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!»

Во второй половине 40-х гг., ещё до окончания работ по созданию первой советской атомной бомбы (её испытание состоялось 29 августа 1949 года), советские учёные приступили к разработке первых проектов мирного использования атомной энергии, генеральным направлением которого сразу же стала электроэнергетика.

В 1948 г. по предложению И. В. Курчатова и в соответствии с заданием партии и правительства начались первые работы по практическому применению энергии атома для получения электроэнергии.

В мае 1950 года близ посёлка Обнинское Калужской области начались работы по строительству первой в мире АЭС.

Первая в мире промышленная атомная электростанция мощностью 5 МВт была запущена 27 июня 1954 в СССР, в городе Обнинск, расположенном в Калужской области. В 1958 была введена в эксплуатацию 1-я очередь Сибирской АЭС мощностью 100 МВт, впоследствии полная проектная мощность была доведена до 600 МВт. В том же году развернулось строительство Белоярской промышленной АЭС, а 26 апреля 1964 генератор 1-й очереди дал ток потребителям. В сентябре 1964 был пущен 1-й блок Нововоронежской АЭС мощностью 210 МВт. Второй блок мощностью 365 МВт запущен в декабре 1969. В 1973 г. запущена Ленинградская АЭС.

За пределами СССР первая АЭС промышленного назначения мощностью 46 МВт была введена в эксплуатацию в 1956 в Колдер-Холле (Великобритания).Через год вступила в строй АЭС (англ.)русск. мощностью 60 МВт в Шиппингпорте (США).

В 1979 году произошла серьёзная авария на АЭС Три-Майл-Айленд, а в 1986 году - масштабная катастрофа на Чернобыльской АЭС, которая, помимо непосредственных последствий, серьёзно отразилась на всей ядерной энергетике в целом. Она вынудила специалистов всего мира переоценить проблему безопасности АЭС и задуматься о необходимости международного сотрудничества в целях повышения безопасности АЭС.

15 мая 1989 года на учредительной ассамблее в Москве, было объявлено об официальном образовании Всемирной ассоциации операторов атомных электростанций (англ. WANO), международной профессиональной ассоциации, объединяющей организации, эксплуатирующие АЭС, во всём мире. Ассоциация поставила перед собой амбициозные задачи по повышению ядерной безопасности во всём мире, реализуя свои международные программы.

Крупнейшая АЭС в Европе - Запорожская АЭС у г. Энергодар (Запорожская область, Украина), строительство которой начато в 1980 г. С 1996 г. работают 6 энергоблоков суммарной мощностью 6 ГВт.

Крупнейшая АЭС в мире Касивадзаки-Карива по установленной мощности (на 2008 год) находится в Японском городе Касивадзаки префектуры Ниигата - в эксплуатации находятся пять кипящих ядерных реакторов (BWR) и два улучшенных кипящих ядерных реакторов (ABWR), суммарная мощность которых составляет 8,212 ГВт.

27 июня 1954 г. в посёлке Обнинское Калужской области в Физико-энергетическом институте имени А. И. Лейпунского (Лаборатория «В») был осуществлён пуск первой в мире атомной электростанции, оснащённой одним уран-графитовым канальным реактором с водяным теплоносителем АМ-1 («атом мирный») мощностью 5 МВт. С этой даты начался отсчёт истории атомной энергетики.

В годы Второй мировой войны в Советском Союзе начала проводиться работа по созданию ядерного оружия, которую возглавил учёный-физик, академик И. В. Курчатов. В 1943 г. Курчатов создал в Москве исследовательский центр - Лаборатория № 2 - позже преобразованный в Институт атомной энергии. В 1948 г. был построен плутониевый завод с несколькими промышленными реакторами, а в августе 1949 г. была испытана первая советская атомная бомба . После того, как было организовано и освоено в промышленном масштабе производство обогащённого урана, началось активное обсуждение проблем и направлений создания энергетических ядерных реакторов для транспортного применения и получения электроэнергии и тепла. По поручению Курчатова отечественные физики Е. Л. Фейнберг и Н. А. Доллежаль начали разрабатывать проект реактора для атомной электростанции.

16 мая 1950 г. постановлением Совета Министров СССР было определено строительство трёх опытных реакторов - уран-графитового с водяным охлаждением, уран-графитового с газовым охлаждением и уран-бериллиевого с газовым или жидкометаллическим охлаждением. По первоначальному плану все они поочередно должны были работать на единую паровую турбину и генератор мощностью 5000 кВт.

Строительством атомной электростанции руководила Обнинская физико-энергетическая лаборатория. При строительстве за основу была взята конструкция промышленного реактора, но вместо урановых стержней предусматривались урановые тепловыводящие элементы, так называемые твэлы. Разница между ними заключалась в том, что стержень вода обтекала снаружи, а твэл представлял собой двустенную трубку. Между стенками располагался обогащённый уран, а по внутреннему каналу протекала вода. Научные расчёты показали, что при такой конструкции нагреть её до нужной температуры намного проще. Материал тепловыводящих элементов должен был обладать прочностью, противокоррозийной стойкостью и не должен был менять своих свойств под длительным воздействием радиации. На первой атомной электростанции была тщательно продумана система управления протекающими в реакторе процессами. Для этого были созданы устройства для автоматического и ручного дистанционного управления регулирующими стержнями, для аварийной остановки реактора, приспособлений для замены твэлов.

Помимо выработки энергии, реактор Обнинской атомной электростанции также служил базой для экспериментальных исследований и для выработки изотопов для нужд медицины. Опыт эксплуатации первой, по сути экспериментальной, атомной станции полностью подтвердил инженерно-технические решения, предложенные специалистами атомной отрасли, что позволило приступить к реализации широкомасштабной программы по строительству новых атомных электростанций в Советском Союзе.

В мае 1954 г. был запущен реактор, а в июне того же года Обнинская атомная электростанция дала первый промышленный ток, открыв дорогу использованию атомной энергии в мирных целях. Обнинская АЭС успешно проработала почти 48 лет.

29 апреля 2002 г. в 11 ч. 31 мин. по московскому времени был навсегда заглушен реактор первой в мире атомной электростанции в Обнинске. Как сообщила пресс-служба Министерства Российской Федерации по атомной энергии, станция была остановлена исключительно по экономическим соображениям, поскольку «поддержание её в безопасном состоянии с каждым годом становилось всё дороже».

На базе Обнинской атомной электростанции был создан музей атомной энергетики.

Лит.: Велихов Е. П. От ядерной бомбы к атомной электростанции. Игорь Васильевич Курчатов (1903-1960) // Вестник РАН. 2003. Т. 73. № 1. С. 51-64; Государственная корпорация по атомной энергии «Росатом»: сайт. 2008-2014. URL : http://www.rosatom.ru/ ; Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А. И. Лейпунского: сайт. 2004–2011. URL: http://www.ippe.obninsk.ru/ ; 10 лет Первой в мире атомной электростанции СССР. М., 1964; Первая в мире АЭС - как это начиналось: Сб. ист.-арх. док. / Физико-энергетический институт имени академика А. И. Лейпуновского; [Сост. Н. И. Ермолаев]. Обнинск, 1999.

Атомная электростанция - комплекс необходимых систем, устройств, оборудования и сооружений, предназначенный для производства электрической энергии. В качестве топлива станция использует уран-235. Наличие ядерного реактора отличает АЭС от других электростанций.

На АЭС происходит три взаимных преобразования форм энергии

Ядерная энергия

переходит в тепловую

Тепловая энергия

переходит в механическую

Механическая энергия

преобразуется в электрическую

1. Ядерная энергия переходит в тепловую

Основой станции является реактор - конструктивно выделенный объем, куда загружается ядерное топливо и где протекает управляемая цепная реакция. Уран-235 делится медленными (тепловыми) нейтронами. В результате выделяется огромное количество тепла.

ПАРОГЕНЕРАТОР

2. Тепловая энергия переходит в механическую

Тепло отводится из активной зоны реактора теплоносителем - жидким или газообразным веществом, проходящим через ее объем. Эта тепловая энергия используется для получения водяного пара в парогенераторе.

ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР

3. Механическая энергия преобразуется в электрическую

Механическая энергия пара направляется к турбогенератору, где она превращается в электрическую и дальше по проводам поступает к потребителям.

Из чего состоит АЭС?

Атомная станция представляет собой комплекс зданий, в которых размещено технологическое оборудование. Основным является главный корпус, где находится реакторный зал. В нём размещается сам реактор, бассейн выдержки ядерного топлива, перегрузочная машина (для осуществления перегрузок топлива), за всем этим наблюдают операторы с блочного щита управления (БЩУ).

Основным элементом реактора является активная зона(1) . Она размещена в бетонной шахте. Обязательными компонентами любого реактора являются система управления и защиты, позволяющая осуществлять выбранный режим протекания управляемой цепной реакции деления, а также система аварийной защиты – для быстрого прекращения реакции при возникновении аварийной ситуации. Все это смонтировано в главном корпусе.

Есть также второе здание, где размещается турбинный зал(2) : парогенераторы, сама турбина. Далее по технологической цепочке следуют конденсаторы и высоковольтные линии электропередач, уходящие за пределы площадки станции.

На территории находятся корпус для перегрузки и хранения в специальных бассейнах отработавшего ядерного топлива. Кроме того, станции комплектуются элементами оборотной системы охлаждения – градирнями(3) (бетонная башня, сужающаяся кверху), прудом-охладителем (естественный водоем, либо искусственно созданный) и брызгальными бассейнами.

Какие бывают АЭС?

В зависимости от типа реактора на АЭС могут быть 1, 2 или 3 контура работы теплоносителя. В России наибольшее распространение получили двухконтурные АЭС с реакторами типа ВВЭР (водо-водяной энергетический реактор).

АЭС С 1-КОНТУРНЫМИ РЕАКТОРАМИ

АЭС С 1-КОНТУРНЫМИ РЕАКТОРАМИ

Одноконтурная схема применяется на атомных станциях с реакторами типа РБМК-1000. Реактор работает в блоке с двумя конденсационными турбинами и двумя генераторами. При этом кипящий реактор сам является парогенератором, что и обеспечивает возможность применения одноконтурной схемы. Одноконтурная схема относительно проста, но радиоактивность в этом случае распространяется на все элементы блока, что усложняет биологическую защиту.

В настоящее время в России действует 4 АЭС с одноконтурными реакторами

АЭС С 2-КОНТУРНЫМИ РЕАКТОРАМИ

АЭС С 2-КОНТУРНЫМИ РЕАКТОРАМИ

Двухконтурную схему применяют на атомных станциях с в водо-водяными реакторами типа ВВЭР. В активную зону реактора подается под давлением вода, которая нагревается. Энергия теплоносителя используется в парогенераторе для образования насыщенного пара. Второй контур нерадиоактивен. Блок состоит из одной конденсационной турбины мощностью 1000 МВт или двух турбин мощностью по 500 МВт с соответствующими генераторами.

В настоящее время в России действует 5 АЭС с двухконтурными реакторами

АЭС С 3-КОНТУРНЫМИ РЕАКТОРАМИ

АЭС С 3-КОНТУРНЫМИ РЕАКТОРАМИ

Трехконтурную схему применяют на АЭС с реакторами на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем типа БН. Чтобы исключить контакт радиоактивного натрия с водой, сооружают второй контур с нерадиоактивным натрием. Таким образом схема получается трехконтурной.