Общие сведения о АЭС

   Первая в мире опытно-промышленного назначения атомная электростанция (АЭС) мощностью 5 МВт была запущена в СССР 27 июня 1954, в городе Обнинске Калужской области.

Во второй половине 40-х гг., 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 феврале 1950 года в Первом Главном управлении, возглавляемом Б. Л, Ванниковым и А. П. Завенягиным, детально были обсуждены предложения ученых, а 29 июля того же года Сталин подписал Постановление Совмина СССР о разработке и сооружении в городе Обнинске АЭС с реактором, получившим условное наименование "АМ." Проектировал реактор Н. А. Доллежаль со своим коллективом. Одновременно велось проектирование станционного оборудования, другими организациями, а также здания АЭС.

Своим заместителем по научному руководству Обнинской АЭС, Курчатов назначил Д. И. Блохинцева, приказом ПГУ Блохинцеву поручалось не только научное но и организационное руководство строительством и пуском АЭС. Первым директором АЭС был назначен Н. А. Николаев.

Основной задачей строительства первой АЭС заключалось в проверке технической осуществимости безопасной работы в единой технологической схеме с турбиной в условиях выдачи энергии а сеть, — многие технические решения по реактору были выбраны достаточно консервативными, со значительным запасом надежности.

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

В 1952 году велись научные и проектные работы по реактору "АМ" и АЭС в целом. В начале года развернулись работы по подземной части АЭС, строительству жилья и соцкультбыта, подъездных путей, плотины на реке Протве. В 1953 году выполнен основной объем строительных и монтажных работ: возведен реакторный корпус и здание турбогенератора, смонтированы металлоконструкции реактора, парогенераторы, трубопроводы, турбина и многое другое. В 1953 году стройке дан статус важнейшей в Минсредмаше (в 1953 году ПГУ было преобразовано в Министерство среднего машиностроения). Курчатов часто приезжал на строительство, ему построили небольшой деревянный домик в соседнем лесу, где он проводил совещания с руководителями объекта.

Схема атомной электростанции существенно усложнялась именно тем, что в рабочих каналах требовалось поддерживать высокое давление, чтобы получить пар необходимых параметров для работы турбины Приходилось вводить в активную зону реактора больше конструктивных материалов, что требовало обогащения урана изотопом 235.

В целях безусловного исключения возможности появления радиоактивности во II контуре и в машинном зале схема АЭС была выбрана двухконтурной с производством пара в парогенераторах, изготовленных из нержавеющей стали. 

Первый радиоактивный контур включал в себя технологические каналы реактора, насосы для циркуляции воды, трубчатую часть парогенераторов и соединительные трубопроводы первого контура. Парогенератор представляет собою сосуд, рассчитанный на значительное давление воды и пара. В нижней части сосуда размещены пучки тонких трубок, через которые прокачивается вода первого контура с давлением около 100 атмосфер и температурой 300 градусов. Между трубными пучками находится вода второго контура, которая, воспринимая тепло от трубных пучков, нагревается и кипит. Образующийся пар при давлении более 12 атмосфер направляется в турбину. Таким образом, вода первого контура не смешивается в парогенераторе со средой второго контура и он остается "чистым." Пар, отработавший в турбине, охлаждается в турбинном конденсаторе и превращается в воду, ее снова перекачивают насосом в парогенератор. Так поддерживается циркуляция теплоносителя во втором контуре.

Обнинская АЭС оснащена одним уран-графитовым канальным реактором с водяным теплоносителем АМ-1 (аббревиатура АМ изначально означала «атом морской», так как реактор был предназначен для транспортной установки, однако его размеры оказались слишком велики и было принято решение об использовании данного реактора для гражданской энергетики, в результате чего расшифровкой аббревиатуры АМ стало сочетание «атом мирный») мощностью 5 МВт. Идея конструкции активной зоны станции была предложена И. В. Курчатовым совместно с профессором С. М. Фейнбергом, главным конструктором стал академик Н. А. Доллежаль.

Обычные урановые блоки не были пригодны для АЭС. Пришлось конструировать специальные технологические каналы, состоящие из системы тонкостенных трубок небольшого диаметра, на наружных поверхностях которых размещалось ядерное топливо. Технологические каналы в несколько метров длиною загружались в ячейки графитовой кладки реактора мостовым краном реакторного зала и присоединялись к трубопроводам первого контура съемными деталями.

В качестве конструкционного материала технологических каналов и оболочек твэлов была принята нержавеющая сталь; циркониевых сплавов, подходящих по свойствам для работы при температуре 300°С, еще не было. Реактор Первой в мире АЭС охлаждался водой под давлением 100 ат, что позволило получать пар при температуре 280°С, т. е. весьма умеренных параметров.

Конструкция каналов ядерного реактора была выбрана полностью сменяемой из условий ограничения ее ресурса под облучением временем пребывания топлива в активной зоне. Рассчитывать на ресурс работы конструкционных материалов в активной зоне под облучением, равный полному сроку службы АЭС (20 – 30 лет), не было оснований. Конструкцию твэлов приняли трубчатую с односторонним охлаждением, чтобы уменьшить вероятность попадания продуктов деления в контур при возможных повреждениях твэлов. Для снижения температуры оболочек твэлов в качестве топливной композиции был использован уран-молибденовый сплав в виде крупки, диспергированной в теплопроводной матрице.

Диспергированное ядерное горючее в теплопроводящей матрице-разбавителе позволило создать для первой АЭС высоконадежные твэлы, способные работать с большой энергонапряженностью при значительных тепловых нагрузках. Первая партия топлива для Обнинской АЭС в количестве 514 твэлов была изготовлена на Машиностроительном заводе Электросталь (Московская обл.). Испытания этих твэлов в реакторе показали, что они также весьма слабо подвергаются деформации и распуханию под облучением при достаточно большой глубине выгорания ядерного горючего.

Герметичность корпуса реактора заранее испытали чувствительным гелиевым методом. Внутрь корпуса подали газ гелий под небольшим давлением, а снаружи все сварные соединения "ощупали" гелиевым течеискателем, который обнаруживает малые протечки гелия.

Во время гелиевых испытаний были выявлены неудачные конструктивные решения и пришлось кое-что переделать. После ремонта сварных соединений и повторной проверки на герметичность внутренние поверхности металлоконструкций тщательно обеспылшю и сдали под кладку.

В начале 1954 года велась графитовая кладка реактора. Работы по графитовой кладке с нетерпением ждут как рабочие, так и руководители. Это своеобразная веха на длинном пути монтажа реактора. Кладка относится к разряду чистых работ и в самом деле требует стерильной чистоты. Даже пыль, попав в реактор, ухудшит его качество. Ряд за рядом укладывают рабочие графитовые блоки, проверяя зазоры между ними и другие размеры. Рабочих теперь не узнать, все они в белой спецодежде и спецобуви, белых шапочках, чтобы волосок не упал. В реакторном зале такая же стерильная чистота, ничего лишнего, влажная уборка почти непрерывно. Кладку ведут быстро, круглосуточно, а закончив работу, сдают придирчивым контролерам. В завершении закрывают и заваривают люки в реактор. Затем приступают к монтажу технологических каналов и каналов управления и защиты реактора (каналы СУЗ) На первой АЭС они доставили много хлопот. Дело в том, что трубки каналов имели очень тонкие стенки, а работали при высоких давлении и температуре. Промышленность впервые осваивала производство и сварку таких тонкостенных труб, отчего имели место протечки воды через неплотности сварки Текущие каналы приходилось менять, технологию их изготовления тоже, все это отнимало время. Были и другие сложности, однако все препятствия преодолели. Начались пусковые работы.

Запуск реактора осуществляли А. К. Красин и Б. Г. Дубовский под руководством И. В. Курчатова. Борис Дубовский задержался в Харькове из-за нелётной погоды на шесть суток, и физический пуск был отложен до его приезда. От Курчатовского института присутствовал М. Е. Минашин.

9 мая 1954 года реактор достиг критичности, до 26 июня на разных уровнях мощности проводили наладочные работы на многочисленных системах АЭС.

26 июня 1954 года в 17 часов 45 минут, в присутствии И. В. Курчатова подали пар на турбину и вели дальнейший подъем мощности.

 27 нюня состоялся официальный пуск первой в мире Обнинской АЭС с выдачей электроэнергии в систему Мосэнерго.

Первая в мире опытно-промышленного назначения атомная электростанция (АЭС) мощностью 5 МВт была запущена в СССР 27 июня 1954 на базе «Лаборатории В» (ныне — Государственный научный центр РФ «Физико-энергетический институт имени А. И. Лейпунского»), в посёлке Обнинское Калужской области.