Obninszki Atomerőmű – a világ első atomerőművének története
1954. június 27-én Moszkva közelében, Obnyinszk városában üzembe helyezték a világ első 5000 kW hasznos teljesítményű atomerőművét (Atomerőmű-1).
Az Uránuszt 1789-ben fedezte fel Martin Klaproth német kémikus, és az Uránusz bolygóról nevezték el. Évtizedekkel később, 1951 decemberében az EBR-I Kísérleti Breeder Reactorban az Idaho államban, az Egyesült Államokban, az Arco államban, az atomenergiával először termeltek villamos energiát – négy villanykörte működtetésére. Az EBR-I-t azonban nem elektromos áram előállítására tervezték.
Az obninszki Atomerőmű-1 a világ első olyan atomerőműve, amely kereskedelmi felhasználásra termel villamos energiát.
A világ első atomerőműve
A világon az első létrehozásában atomerőmű a Szovjetunió vezető intézetei, tervezőirodái és gyárai vettek részt. A probléma tudományos kezelését az Atomenergia Intézet (IAE) és személyesen I. V. Kurchatov akadémikus végzi. 1951 óta a tudományos és műszaki irányítással a Fizikai és Energetikai Intézetet és annak igazgatóját, D. I. Blohintsev professzort bízták meg.
A. K.Krasin az első igazgatóhelyettes. Az üzemanyag-elemek (üzemanyag-rudak) fejlesztését V.A. Malykh vezette. A reaktor tervezését N. A. Dolezhal akadémikus és legközelebbi asszisztense, P. I. Aleshenkov által vezetett csapat végezte. Az egyik legfontosabb rendszert - a reaktorvezérlő és védelmi rendszert - I. Ya. Emelyanov, a Szovjetunió Tudományos Akadémia levelező tagja vezetésével fejlesztették ki.
Az obniski atomerőmű épülete az 1950-es években
1950 februárjában a tudósok egy kísérleti reaktor építését javasolták a moszkvai régióban, amely 30 000 kW hő- és 5 000 kW villamos energiát termel. A Szovjetunió Minisztertanácsa 1950 májusában hagyta jóvá a projektet.
1950. december végén megjelent a reaktor és a hőerőmű tervrajza, majd a következő év végén megkezdődött a berendezés részletes tervezése és gyártása. Az építkezés 1951 júliusában kezdődött.
Az első atomerőműhöz víz-grafit csatornás reaktort választottak. Ebben a moderátor a grafit, a víz pedig a fűtőelemekben felszabaduló hő eltávolítására szolgál (egyébként a neutronok mérséklésében is részt vesz).
Szovjetunió. Kaluga régió. Obninsk. A világ első atomerőművének reaktora. Fotó: TASS / Valentin Kunov
Az erőművi reaktor alapvető felépítése – egy bonyolult és költséges műszaki szerkezet – meglehetősen egyszerű.
A víz-grafit csatornás reaktorok, az első atomerőmű elődjei, függőleges lyukakkal áttört grafittömbökből állnak. A lyukak egységes rácsot alkotnak. Tüzelőanyag-csatornákat tartalmaznak fűtőelemekkel, valamint vezérlő- és védőberendezésekkel (CPS).
A grafitcsomagot egy zárt reaktortérbe helyezik, amelyet inert gázzal töltenek meg. A reaktorteret egy fenéklemez, amelyen a falazat nyugszik, egy oldalköpeny és egy felső lemez alkotja, amelyeken a falazat nyílásainak megfelelő nyílások vannak.
Az első atomerőmű fűtőelemeiben felszabaduló hő eltávolítására két keringtető kört alakítottak ki.
Az első kör le van zárva. Ebben a vizet (hűtőfolyadékot) felülről táplálják az egyes tüzelőanyag-csatornákba, ahol felmelegítik, majd lehűlés után belép egy hőcserélőbe - egy gőzfejlesztőbe, amelyben a szivattyúk visszajuttatják a reaktorba.
A második körben a gőzfejlesztőben hagyományos turbinát hajtó gőz keletkezik, így az energiareaktor helyettesíti a hőerőmű gőzkazánját. Emiatt gyakran gőztermelő atomerőműnek is nevezik.
Az első atomerőmű reaktorának szerkezeti diagramja
Most az első atomerőmű eszköze egyszerűnek és hétköznapinak tűnik. Főleg a szakembereknek. De majdnem 70 évvel ezelőtt, amikor létrehozták, nem volt analóg, modell vagy próbapad, amelyen ellenőrizni lehetett volna a számítások eredményeit.
És sok kérdés volt. Hogyan lehet elosztani a vizet a primer körből mind a 128 tüzelőanyag-csatornára és további négy üzemanyagcellára minden csatornából, és hogyan fog ez az eloszlás megváltozni, ha a csatorna teljesítménye megváltozik (üzem közben elkerülhetetlen)?
Hogyan fog viselkedni a reaktor, ha ismét elkerülhetetlen változás következik be a csatornában lévő víz sűrűségében, különösen az indításkor felmelegedés és a leállás alatti hűtés során, amikor a reaktor egyik betáplálásról a másikra vált át stb.?
Az első atomerőmű üzembe helyezésével ezekre és sok más kérdésre is érkeztek válaszok, amelyek teljes mértékben megerősítették a tudósok és az erőműfejlesztők várakozásait.
Az első atomerőmű tervezésénél alkalmazott megoldások olyan sikeresnek bizonyultak, hogy még most is, negyven éves működés után is sikeresen alkalmazzák tudományos és műszaki kísérletekre.
1956-ban a Calder Hall 1-et, az első kereskedelmi célú atomerőművet csatlakoztatták a brit nemzeti hálózathoz. 1958-ban megnyílt az Egyesült Államok első kereskedelmi atomerőműve, a Shipport Nuclear Power Plant. 1964-ben a Loire folyó melletti Chinonban működött az első francia EDF1 erőmű.
Körülbelül 4 évig, a szibériai atomerőmű megnyitása előtt Tomszkban, Obninszk maradt az egyetlen atomreaktor a Szovjetunióban. A következő szovjet atomerőmű, amelyet a hálózatukra kapcsoltak, a 100 MW-os Belojarski 1-es erőmű volt 1964-ben (lásd — Oroszország atomerőművei).
A Beloyar és a Bilibin atomerőmű első szakaszának reaktorai voltak a legközelebb az obninszki reaktorhoz. De vannak alapvető különbségek is. A Belojarszki Atomerőműben a világ gyakorlatában először alkalmazták a gőz nukleáris túlhevítését.
A csatornareaktorok létrehozásának és egy évtizedes működésének tapasztalata lehetővé tette egy sorozatos teljesítményű RBMK (nagy teljesítményű forrásreaktor) projekt kidolgozását. Termikus sémája megegyezik a víz-grafit csatornás reaktorokéval, de a fűtőelemek nem csőszerűek, hanem rúd alakúak, bélése cirkóniumötvözet, amely gyengén elnyeli a neutronokat.
18 ilyen tüzelőanyag-rudat egy tüzelőanyag-kazettává egyesítenek, amely cirkónium csőben van felszerelve, üzemanyagcsatornát képezve. A védelmi és vezérlőberendezések ugyanabban a csövben futnak.
A tüzelőanyag-csatornák kialakítása lehetővé teszi a tüzelőanyag újratöltését (speciális gép segítségével) a reaktor leállítása nélkül, ami szinte minden más típusú reaktor esetében elkerülhetetlen. A reaktor üzemideje teljesítmény mellett megnő, és az uránhasznosítás hatékonysága jelentősen megnő.
Az RBMK csatornás víz-grafit reaktor szerkezeti diagramja
Az első 1000 MW elektromos teljesítményű RBMK-t a Leningrádi Atomerőműben telepítették, amelyet 1973-ban helyeztek üzembe. Ugyanezeket a reaktorokat telepítették a Csernobili Atomerőműben is.
1983 végén helyezték üzembe az első RBMK-1500-ast az Ignalinai Atomerőműben. Így kevesebb mint 30 év alatt a reaktorok egységnyi teljesítménye 300-szorosára nőtt. Egy RBMK-1500 teljesítménye megegyezik a GOELRO terv szerint épített összes erőművel. Az ignalinai reaktor több évig volt a világ legerősebb reaktora.
A Nemzetközi Atomenergia Ügynökség adatai szerint jelenleg 443 polgári atomreaktor működik a világon, és további 51 épül.
Az Obninszki Atomerőmű fő vezérlőpultja
Az Obnyinszki Atomerőművet 2002 áprilisában zárták be és állították le, azaz 48 évig üzemelt zavartalanul, ami 18 évvel hosszabb az eredetileg tervezettnél, és ezalatt az állomáson csak egy nagyjavítás történt.
Az első atomerőmű jelentőségét aligha lehet túlbecsülni.Óriási szerepe van az atomenergia fejlesztésében, a következő állomások projektjeiben szereplő műszaki megoldások igazolásában, a magasan képzett munkaerő képzésében.
2009-ben az Obninszki Atomerőmű alapján atomenergia múzeumot hoztak létre.