Атомные электростанции. Обнинская АЭС Где была первая атомная станция

Обнинская АЭС.

Шестьдесят лет назад в городе Обнинск Калужской области первая в мире атомная электростанция с реактором АМ-1 (Атом мирный) дала промышленный ток. Реактор АМ-1 представлял собой охлаждаемый водой под давлением графитовый реактор канального типа на тепловых нейтронах с трубчатыми твэлами. Тепловая мощность реактора составляла примерно 30 МВт. Электрическая мощность первой АЭС в разные годы была от 3 до 5 МВт, КПД доходил до 17%. Топливная загрузка — примерно 560 кг урана, обогащённого по урану-235 до 10 или 5%.

«Строительство первой промышленной атомной электростанции в СССР мощностью 5000 кВт было закончено в 1954 г., и 27 июня 1954 г. станция уже вырабатывала электрический ток за счёт энергии деления ядер урана», — говор ится в докладе , представленном Д. И. Блохинцевым и Н. А. Николаевым на Международной конференции ООН по мирному использованию атомной энергии, состоявшейся в Женеве 8-20 августа 1955 года.

Схема реактора Первой АЭС. Фото: aes1.ru

Работа реактора Обнинской АЭС была остановлена 29 апреля 2002 г. из-за нерентабельности. «Станция была остановлена исключительно по экономическим соображениям, поскольку поддержание её в безопасном состоянии с каждым годом становилось все дороже и дороже», — сообщает сайт ГНЦ РФ – ФЭИ , в ведении которого в настоящее время находится первая АЭС. В настоящее время атомная станция является отраслевым мемориальным комплексом.

«Сейчас топливо выгружено, большая часть радиоактивного оборудования вывезена, но графит реактора остался. Пока не понятно, что лучше: вывозить реакторный графит или оставить его на месте, — рассказал Михаил Жайдин, научный руководитель Отраслевого мемориального комплекса «Первая в мире атомная электростанция» в телефонном интервью «Беллоне.Ру», — Вопрос работ по выводу из эксплуатации всё ещё остаётся в тени, это не вопрос к музею АЭС. Есть разные идеи — например, сохранить первую АЭС как музей. Но это должно решать Правительство. Ведь не существует нормативных документов, позволяющих радиационно-опасным объектам функционировать как музеи. Сейчас АЭС находится на балансе ФЭИ. Вопрос в том, кто далее будет содержать АЭС-музей, кто будет платить за это».

Гонка за «мирным атомом»

Тема «мирного атома» в середине 1950-х годов стала одним из горячих вопросов противостояния СССР и США. В 1953 году президент США Дуайт Эйзенхауэр (Dwight D. Eisenhower) выступил на Генеральной Ассамблее ООН с речью «Atoms for Peace», в которой провозгласил начало мирного использования атомной энергии в США. Во многом программа «Atoms for Peace» носила пропагандистский характер, одной из её целей было оправдания растущих военных расходов. Советский «Мирный атом» воплотился в Обнинской АЭС, которая стала использоваться для пропаганды миролюбивого курса и технических достижений социализма.

Фото: aes1.ru

«Атом мирный» в череде военных реакторов

В 1954 году в СССР в эксплуатации находилось довольно много ядерных реакторов. На комбинате «Маяк» в Челябинской области работали пять уран-графитовых реакторов: А (с 1948 года), АИ (с 1951 г.), АВ-1 (с 1950 г.), АВ-2 (с 1951 г.), АВ-3 (с 1952 г.). По компоновке и основным инженерным решениям эти реакторы были близки к обнинскому АМ-1: графитовая кладка, технологические каналы, вертикальная активная зона. Тепловая мощность этих реакторов достигала сотен МВт и превосходила мощность «Атома Мирного». Готовились к пуску уран-графитовые реакторы И-1 и ЭИ-2 на Сибирском химкомбинате близ Томска (запущены в 1955 и 56 годах). Таким образом, в начале 1950-х годов в СССР каждый год вводился в строй атомный реактор военного назначения. В 1954 году в их ряду появился «Атом Мирный».

АЭС или экспериментальный реактор?

Не утихают споры, чем же на самом деле является Обнинская станция — первой в мире коммерческой атомной электростанцией, или экспериментальной установкой, лишь демонстрирующей возможность выработки электроэнергии при помощи энергии деления ядер урана?

Ряд зарубежных исследователей считает первой коммерческой электростанцией американскую АЭС Шиппингпорт (Shippingport), введённую в строй в Пенсильвании в мае 1958 года и выведенную из эксплуатации в 1989 году. Реактор с водой под давлением (предшественник российских ВВЭР) на АЭС Шиппингпорт имел тепловую мощность около 200 МВт, АЭС выдавала электрическую мощность 60 МВт, за 25 лет работы выработано 7,4 миллиарда кВтч электроэнергии.

Показатели Обнинской АЭС намного скромнее. На сайте музея первой АЭС отсутствует информация о том, сколько же электрической и тепловой энергии она выработала за всё время работы..

Михаил Жайдин сообщил, что точно не известно, сколько лет Обнинская станция работала в режиме выработки электроэнергии. «Есть даже такая шутка: «То ли АЭС даёт энергию, то ли АЭС берёт энергию, — говорит он: — Данные о выработке электрической и тепловой энергии не актуальны. Это была исследовательская станция. Она работала в разных режимах, на разных мощностях. Станция была значима как научный, экспериментальный, образовательный центр».

Действительно, с момента начала работы на Обнинской АЭС были введены в строй ряд экспериментальных установок и стендов, на которых отрабатывались различные реакторные технологии. На Обнинской АЭС проходили тренировку экипажи первых советских атомных подводных лодок.

Впрочем, в документах Росатома, Ростехнадзора и ГНЦ РФ — ФЭИ рекатор АЭС называется « ИРАМ » , что означает « исследовательский реактор АМ » .

Фото: aes1.ru

Экономика

Как и любая экспериментальная установка, Обнинская станция не смогла стать экономически эффективной. Даже при весьма своеобразном ценообразовании в СССР, сделать конкурентоспособной атомную электроэнергию первой АЭС не удалось. «Стоимость 1 кВт*ч электрической энергии, вырабатываемой на станции, значительно превышает среднюю себестоимость 1 кВт*ч мощных тепловых электростанций в СССР», — признаётся в докладе на Международной конференции ООН по мирному использованию атомной энергии 1955 года: — «Анализ стоимости 1 кВт*ч энергии, вырабатываемой на первой атомной станции, показывает, что высокая его себестоимость обусловлена в первую очередь малыми размерами станции, большими затратами на штучное изготовление тепловыделяющих элементов, повышенным расходом урана-235 вследствие малых размеров атомного реактора, а также рядом особенностей конструкции на этой станции, направленных к созданию повышенной надёжности работы, от которых, как показывает опыт эксплуатации, можно отказаться».

Конечно, в документе 1955 года весьма странным видится ссылка на «опыт эксплуатации», составлявший к тому времени около года. В то время у атомной энергетики впереди ещё были такие сводящие на нет атомный оптимизм события, как аварии на АЭС Три Майл Айленд, на Чернобыльской АЭС и АЭС Фукусима-1. Тогда казалось, что стоимость атомного электричества можно снизить, увеличив мощность АЭС и удешевив строительство АЭС, в первую очередь за счёт упрощения конструкции реакторов и систем безопасности.

Фото: aes1.ru

И если первое сделать удалось, например, прямым развитием реактора АМ-1 стали уран-графитовые канальные реакторы РБМК-1000 тепловой мощностью 3 ГВт, то вторая задача выполнена не была. После серии радиационных аварий и катастроф требования к системам безопасности современных АЭС возрастают, растёт и стоимость их сооружения. И даже сейчас, как и 60 лет назад, полная стоимость атомного электричества заметно превышает стоимость электроэнергии станций, работающих на природном газе. Этот тезис доказан в : «электричество ядерных электростанций уже сейчас стоит дороже потребителю, чем то, что вырабатывают газовые станции. … Государство предоставляет отрасли практически бесплатный капитал, несет непокрытые страховыми премиями атомные риски, в значительной степени участвует в прямом финансировании ядерного топливного цикла»

Сейчас будущее атомной энергетики уже не кажется столь безоблачным, как это представлялось в 1954 году. Но в любом случае, Обнинская АЭС остаётся памятником той эпохе, эпохе гонки вооружений, холодной войны и горячего оптимизма по отношению к атомной энергетике.

Прошедшей эпохе…

Photo: aes1.ru

Первая в мире атомная электростанция

После испытания первой атомной бомбы Курчатов и Доллежаль обсудили возможность создания атомной электростанции, ориентируясь на опыт конструирования и эксплуатации промышленных реакторов. 16 мая 1949 года вышло соответствующее постановление Правительства. Несмотря на кажущуюся простоту перехода от одного ядерного реактора к другому, дело оказалось чрезвычайно сложным. Промышленные реакторы работали при низком давлении воды в рабочих каналах, вода охлаждала урановые блоки и этого было достаточно.

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. Чтобы не загрязнять радиоактивностью турбинное отделение АЭС, была применена двухконтурная схема, еще больше усложнявшая электростанцию.

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.

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. Имелось много других отличий, усложнявших сравнительно небольшую атомную установку для производства электроэнергии.

Когда определились основные характеристики проекта АЭС, о нем доложили Сталину. Он высоко оценил зарождение отечественной атомной энергетики, ученые получили не только одобрение, но и помощь в реализации нового направления.

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.

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.

В начале 1954 года велась графитовая кладка реактора. 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.

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.

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

Атомная станция имела выходную мощность 5000 киловатт. В реактор устанавливалось 128 технологических каналов и 23 канала СУЗ. Одной загрузки хватало для работы АЭС на полной мощности в течение 80-100 суток. Обнинская АЭС привлекла внимание людей всего мира. На ней побывали многочисленные делегации почти из всех стран. Они хотели своими глазами посмотреть на русское чудо. Не надо каменного угля, нефти или горючего газа, здесь тепло от реактора, скрытого за надежной защитой из бетона и чугуна, приводит в движение турбогенератор и вырабатывает электроэнергию, которой по тем временам было достаточно для нужд города с населением 30–40 тысяч человек, при расходе ядерного топлива около 2 тонн в год.

Пройдут годы и на земле в разных странах появятся сотни АЭС огромной мощности, но все они, как Волга из родника, берут начало на русской земле недалеко от Москвы, в известном всему миру городе Обнинске, где впервые разбуженный атом толкнул лопатки турбины и дал электрический ток под славным русским девизом: «Пусть будет атом рабочим, а не солдатом!»

В 1959 году Георгий Николаевич Ушаков, сменивший Николаева на посту директора Обнинской АЭС, издал книгу - «Первая атомная электростанция.» По этой книге училось целое поколение атомщиков.

Обнинская АЭС еще во времена строительства и пуска превратилась в замечательную школу подготовки строительных и монтажных кадров, научных работников и эксплуатационного персонала. Эту свою роль АЭС выполняла многие десятилетия во время промышленной эксплуатации и многочисленных экспериментальных работ на ней. Обнинскую школу прошли такие известные в атомной энергетике специалисты как: Г. Шашарин, А. Григорьянц, Ю. Евдокимов, М. Колмановский, Б. Семенов, В. Коночкин, П. Палибин, А. Красин и многие другие.

В 1953 году на одном из совещаний министр Минсредмаша СССР В. А. Малышев поставил перед Курчатовым, Александровым и другими учеными вопрос о разработке атомного реактора для мощного ледокола, в котором нуждалась страна, чтобы существенно продлить навигацию в наших северных морях, а потом сделать ее круглогодичной. Крайнему Северу уделялось тогда особое внимание, как важнейшему хозяйственному и стратегическому региону. Прошло 6 лет и первый в мире атомный ледокол «Ленин» вышел в свое первое плавание. Этот ледокол прослужил 30 лет в тяжелых условиях Арктики.

Одновременно с ледоколом строилась атомная подводная лодка (АПЛ) Правительственное решение о ее строительстве было подписано в 1952 году, а в августе 1957 года лодку спустили на воду. Эта первая советская АПЛ получила название - «Ленинский комсомол». Она совершила подледный поход к Северному полюсу и благополучно вернулась на базу.