Quando è apparsa la prima centrale nucleare? Centrale nucleare di Obninsk

Litvinov e la prima ambasciatrice donna al mondo Il successore di Kollontai Chicherin come commissario del popolo per affari esteri nel 1930 divenne Maxim Maksimovich Litvinov. (Il suo vero nome era Max Wallach.) Mantenne questo incarico fino al 1939, quando fu sostituito da V.M. Molotov.Nel 1941

7 giugno 1954 nel villaggio di Obninskoye, nella regione di Kaluga, presso l'Istituto di fisica ed energia intitolato ad A.I. Leypunsky (Laboratorio “B”), è stata lanciata la prima centrale nucleare al mondo, dotata di un reattore a canale di uranio-grafite con refrigerante ad acqua AM-1 (“atomo pacifico”) con una capacità di 5 MW. Da questa data ha inizio la storia dell'energia nucleare.

Durante la Grande Guerra Patriottica, iniziarono i lavori per la creazione di armi nucleari, guidati dal fisico e accademico I.V. Nel 1943 Kurchatov creò un centro di ricerca a Mosca - Laboratorio n. 2 - successivamente trasformato nell'Istituto per l'energia atomica. Nel 1948 fu costruito un impianto di plutonio con diversi reattori industriali e nell'agosto 1949 fu testata la prima bomba atomica sovietica. Dopo che è stato organizzato e masterizzato scala industriale produzione di uranio arricchito, è iniziata una discussione attiva sui problemi e le direzioni della creazione di reattori nucleari per uso nei trasporti e per la produzione di elettricità e calore. A nome di Kurchatov, i fisici domestici E.L. Feinberg e N.A. Dollezhal iniziò a sviluppare un progetto di reattore per una centrale nucleare.

Il 16 maggio 1950, una risoluzione del Consiglio dei ministri dell'URSS determinò la costruzione di tre reattori sperimentali: uranio-grafite con raffreddamento ad acqua, uranio-grafite con raffreddamento a gas e uranio-berillio con raffreddamento a gas o metallo liquido. Secondo il progetto originale, avrebbero dovuto funzionare tutti a turno su un'unica turbina a vapore e un generatore con una capacità di 5000 kW. ...

Nel maggio 1954 fu lanciato il reattore e nel giugno dello stesso anno la centrale nucleare di Obninsk produsse la prima corrente industriale, aprendo la strada all'uso dell'energia atomica per scopi pacifici. La centrale nucleare di Obninsk opera con successo da quasi 48 anni. 29 aprile 2002 alle 11:31 Ora di Mosca, il reattore della prima centrale nucleare del mondo a Obninsk è stato spento per sempre. Secondo il servizio stampa del Ministero Federazione Russa Secondo Nuclear Energy, l’impianto è stato chiuso esclusivamente per ragioni economiche, poiché “mantenerlo in condizioni di sicurezza diventava ogni anno sempre più costoso”. Oltre alla produzione di energia, il reattore della centrale nucleare di Obninsk è servito anche come base per la ricerca sperimentale e per la produzione di isotopi per esigenze mediche.

Esperienza operativa della prima, sostanzialmente sperimentale, centrale nucleare ha pienamente confermato le soluzioni ingegneristiche e tecniche proposte dagli specialisti dell'industria nucleare, che hanno permesso di avviare l'attuazione di un programma su larga scala per la costruzione di nuove centrali nucleari nell'Unione Sovietica. Anche durante la sua costruzione e messa in servizio, la centrale nucleare di Obninsk si è trasformata in un'eccellente scuola per la formazione del personale di costruzione e installazione, degli scienziati e del personale operativo. La centrale nucleare ha svolto questo ruolo per molti decenni durante il funzionamento industriale e numerosi lavori sperimentali su di essa. Alla scuola di Obninsk hanno frequentato noti specialisti dell'energia nucleare come: G. Shasharin, A. Grigoryants, Yu Evdokimov, M. Kolmanovsky, B. Semenov, V. Konochkin, P. Palibin, A. Krasin e molti altri. .

Nel 1953, in uno degli incontri, il ministro del Ministero della costruzione di macchine medie dell'URSS V.A. Malyshev sollevò davanti a Kurchatov, Alexandrov e altri scienziati la questione dello sviluppo di un reattore nucleare per un potente rompighiaccio, di cui il paese aveva bisogno per estendere significativamente la navigazione nei nostri mari del Nord, per poi renderla operativa tutto l'anno. A quel tempo, un'attenzione particolare veniva prestata all'estremo nord come regione economica e strategica più importante. Sono passati 6 anni e la prima rompighiaccio a propulsione nucleare al mondo, la Lenin, ha intrapreso il suo viaggio inaugurale. Questo rompighiaccio ha prestato servizio per 30 anni nelle dure condizioni artiche. Contemporaneamente al rompighiaccio fu costruito un sottomarino nucleare (NPS). La decisione del governo sulla sua costruzione fu firmata nel 1952 e nell'agosto del 1957 la barca fu varata. Questo primo sottomarino nucleare sovietico si chiamava “Leninsky Komsomol”. Ha fatto un viaggio sotto il ghiaccio fino al Polo Nord ed è tornata sana e salva alla base.

“L'industria energetica mondiale è entrata in una nuova era. Ciò accadde il 27 giugno 1954. L’umanità è ancora lontana dal realizzare l’importanza di questa nuova era”.

L'accademico A.P. Aleksandrov

“Nell’Unione Sovietica, grazie agli sforzi di scienziati e ingegneri, sono stati completati con successo i lavori per la progettazione e la costruzione della prima centrale nucleare industriale con una capacità utile di 5000 kilowatt. Il 27 giugno la centrale nucleare è stata messa in funzione e ha fornito elettricità all'industria e all'agricoltura nelle zone circostanti.

Londra, 1 luglio (TASS). L'annuncio dell'avvio della prima centrale nucleare industriale nell'URSS ha avuto ampia risonanza sulla stampa inglese, scrive il corrispondente moscovita del Daily Worker evento storico“ha un significato incommensurabilmente più grande dello sgancio della prima bomba atomica su Hiroshima.

Parigi, 1 luglio (TASS). Il corrispondente londinese dell'Agence France-Presse riferisce che l'annuncio dell'avvio della prima centrale industriale al mondo alimentata dall'energia nucleare nell'URSS ha suscitato grande interesse negli ambienti londinesi degli specialisti nucleari. L'Inghilterra, continua il corrispondente, sta costruendo una centrale nucleare a Calderhall. Si ritiene che potrà entrare in servizio non prima di 2,5 anni...

Shanghai, 1 luglio (TASS). In risposta alla messa in servizio di una centrale nucleare sovietica, la radio di Tokyo riferisce: Anche gli Stati Uniti e l'Inghilterra stanno pianificando la costruzione di centrali nucleari, ma prevedono di completarle nel 1956-1957. Il fatto che l’Unione Sovietica fosse in vantaggio rispetto all’Inghilterra e all’America nell’uso dell’energia atomica per scopi pacifici suggerisce che gli scienziati sovietici abbiano ottenuto un grande successo nel campo dell’energia atomica. Uno degli eminenti specialisti giapponesi nel campo della fisica nucleare, il professor Yoshio Fujioka, commentando l'annuncio del lancio di una centrale nucleare nell'URSS, ha affermato che questo è l'inizio di una "nuova era".

Centrale nucleare di Obninsk

Le persone interessate a Chernobyl e Pripyat finiscono per porre la domanda “Quando è stata creata la prima centrale nucleare al mondo e dove?”

La prima centrale nucleare al mondo è stata costruita a Obninsk (regione di Kaluga).

Sfondo

Il 28 settembre 1942, il Comitato di difesa dello Stato dell'URSS approvò la creazione di uno speciale laboratorio nucleare presso l'Accademia delle Scienze e decise anche di consentire la produzione di uranio. Dal 2005 questa data è stata celebrata come la Giornata della scienza nucleare.

russo industria nucleare risale agli anni ’40, quando aveva un’importanza strategica, soprattutto perché i suoi rivali cercavano di sviluppare armi nucleari.

Dopo la fine della seconda guerra mondiale, lo Stato intensificò la ricerca e finanziò l'iniziativa per la creazione di armi simili nell'URSS.

Il 20 agosto 1945 un comitato speciale iniziò gli studi sul progetto sull'uranio. Lavrentiy Beria divenne il capo del comitato.

Questo evento è stato un punto di svolta. L'anno successivo fu lanciato un vasto programma.

Il progetto è stato supervisionato da Igor Kurchatov, noto anche come il padre della bomba atomica e pioniere dell'energia nucleare per uso civile.

Il nuovo programma ha consentito l'uso dell'energia nucleare in vari settori dell'economia, come i trasporti e l'energia.

Era l’alba di una nuova era nucleare russa. Nei decenni successivi, ha avuto alti e bassi, tra cui .

Gli scienziati nucleari russi hanno lavorato su progetti su larga scala, producendo progressi tecnologici e rendendo il settore nucleare uno dei settori di maggior successo dell’economia.

Messa in servizio

La centrale nucleare di Obninsk fu commissionata dall'Unione Sovietica il 27 giugno 1954 e operò con successo per quasi cinquant'anni fino alla sua chiusura il 29 aprile 2002.

Situata a poco più di cento chilometri a sud-ovest di Mosca, Obninsk era la sede dell'Istituto di Fisica ed Energia, quindi non sorprende che l'URSS abbia scelto questo luogo per la costruzione del primo.

Tuttavia, il fatto che Obninsk sia diventata la prima centrale nucleare al mondo, era infatti intesa come campo di addestramento per gli equipaggi dei futuri sottomarini nucleari.

Tuttavia, sebbene la centrale nucleare di Obninsk producesse elettricità, ha anche facilitato la ricerca e i test.

Potenza della prima centrale nucleare

La prima centrale nucleare al mondo aveva un solo reattore AM-1 con una potenza di 5 MW.

Sebbene la prima centrale nucleare sia stata costruita come esperimento per utilizzare l'elettricità per scopi commerciali, potrebbe farlo reattore nucleare essere utilizzato per fornire energia a una rete commerciale? Obninsk ha dimostrato che ciò è possibile.

Il reattore della prima centrale nucleare dell’URSS era del tipo a canale di uranio-grafite, un modello sovietico che in seguito divenne il “padre” dei potenti reattori RBMK.

Il successo di Obninsk aprì la strada alla costruzione di molte altre centrali nucleari, come in Russia e a Sellafield in Inghilterra.

Progressi

Il primo in URSS ha funzionato senza intoppi per 48 anni: un successo incredibile se si considera la frequenza degli incidenti in molte moderne centrali nucleari in tutto il mondo.

Indubbiamente, le dimensioni relativamente ridotte del reattore hanno contribuito a questa sicurezza.

Tuttavia, è anche importante notare la mentalità con cui è stata costruita la centrale nucleare di Obninsk. Sin dalla sua concezione, Obninsk fu chiamata dai sovietici Atomo pacifico.

Conclusione

Fondata più di sessant'anni fa, la prima centrale nucleare al mondo ha rappresentato un'incredibile svolta che ha dimostrato che nel futuro il mondo avrà spazio per l'energia nucleare pacifica.

Fin dal suo inizio, la prima centrale nucleare al mondo aveva lo scopo di trasformare la natura precedentemente terribile e traumatica dell'energia nucleare in una risorsa positiva per la crescita e la prosperità umana.

Non solo questa “ricerca” ebbe successo, ma la centrale nucleare di Obninsk fu operativa dal 1954 al 2002. senza un singolo incidente o fuoriuscita, è diventato un modello di stabilità che molti degli scienziati nucleari di oggi potrebbero emulare.

Una volta era il primo al mondo, ma ora funziona come un complesso museale.

Visita alla prima centrale nucleare del mondo. Ancora una volta ho ammirato i geni degli scienziati e ingegneri sovietici che, nei difficili anni del dopoguerra, riuscirono a creare e mettere in funzione centrali elettriche senza precedenti.

La centrale nucleare è stata costruita nel più stretto segreto. Si trova sul territorio dell'ex laboratorio segreto “B”, ora è l'Istituto di Fisica ed Energia.

L'Istituto di Fisica ed Energia non è solo una struttura sensibile, ma particolarmente sensibile. La sicurezza è più severa che in aeroporto. Tutte le attrezzature e i telefoni cellulari dovevano essere lasciati sull'autobus. Persone dentro uniforme militare. Pertanto non ci saranno molte fotografie, solo quelle fornite dal fotografo dello staff. Bene, e un paio delle mie, scattate davanti all'ingresso.

Un po' di storia
Nel 1945 Gli Stati Uniti furono i primi al mondo a utilizzare le armi atomiche, sganciando bombe sulle città giapponesi di Hiroshima e Nagasaki. Per qualche tempo il mondo intero si è trovato indifeso contro la minaccia nucleare.
Nel più breve tempo possibile, l'Unione Sovietica è riuscita a creare e testare 29 agosto 1949 l’arma deterrente è la propria bomba atomica. Il mondo ha raggiunto un equilibrio, anche se traballante.

Ma oltre allo sviluppo delle armi, gli scienziati sovietici dimostrarono che l’energia atomica poteva essere utilizzata anche per scopi pacifici. A questo scopo, a Obninsk è stata costruita la prima centrale nucleare al mondo.
La posizione non è stata scelta per caso: gli scienziati nucleari non avrebbero dovuto volare sugli aerei e, allo stesso tempo, Obninsk si trova relativamente vicino a Mosca. La centrale termoelettrica è stata costruita in precedenza per fornire energia all'istituto.

Stimare l'arco temporale con cui è avvenuta la creazione e la messa in servizio della centrale nucleare.
9 maggio 1954 Il nucleo fu caricato e fu lanciata una reazione di fissione autosufficiente dei nuclei di uranio.
26 giugno 1954— fornitura di vapore al turbogeneratore. Kurchatov ha detto a questo proposito: "Divertiti!" La centrale nucleare è stata inserita nella rete Mosenergo.
25 ottobre 1954— la centrale nucleare raggiunga la sua capacità nominale.

La potenza della centrale nucleare era piccola, solo 5 megawatt, ma si trattava di un risultato tecnologico colossale.

Tutto è stato creato per la prima volta. La copertura del reattore è al livello del suolo e il reattore stesso è abbassato. In totale sotto l'edificio ci sono 17 metri di cemento e varie strutture.

Tutto veniva controllato automaticamente, per quanto possibile a quel tempo. Campioni d'aria sono stati forniti al pannello di controllo da ogni stanza, monitorando così la situazione delle radiazioni.

I primi giorni di lavoro furono molto difficili. Si sono verificate perdite nel reattore che hanno richiesto arresti di emergenza. Con il progredire del lavoro, i progetti sono stati migliorati e i componenti sono stati sostituiti con altri più affidabili.
Il personale disponeva di dosimetri portatili delle dimensioni di una penna stilografica.

Ma la cosa più importante è che durante l'intero funzionamento della prima centrale nucleare non si sono verificati incidenti con rilascio di sostanze radioattive o altri problemi associati all'esposizione e alle radiazioni.

Il cuore di una centrale nucleare è il suo reattore. Il carico e lo scarico degli elementi combustibili è avvenuto tramite una gru. Lo specialista ha osservato ciò che stava accadendo nella sala del reattore attraverso un vetro di mezzo metro.
La centrale nucleare di Obninsk ha funzionato per 48 anni. È stato dismesso nel 2002 e successivamente trasformato in un complesso commemorativo. Ora puoi scattare una foto sul coperchio del reattore, ma arrivarci è molto difficile.

Nella Prima Centrale Nucleare si conserva con cura la memoria e ogni pagina della storia dell'energia nucleare. Non si tratta solo della centrale elettrica stessa, ma anche della medicina isotopica, delle centrali elettriche per i trasporti, sottomarini e astronavi. Tutte queste tecnologie sono state sviluppate e perfezionate a Obninsk.

Ecco come apparivano le centrali nucleari Buk e Topaz, che forniscono elettricità alle stesse astronavi che vagano per le distese dell'universo.

Dopo la Prima Centrale Nucleare ce ne furono altre. Più potente, con altre soluzioni tecniche, ma davanti a loro c'era la centrale nucleare di Obninsk. Molte soluzioni sono state utilizzate in altri settori dell’energia nucleare.

Attualmente la Russia è ancora leader nel settore dell’energia nucleare. Le basi per questo furono gettate dai pionieri che un tempo costruirono la centrale nucleare di Obninsk.

Non sono previste visite individuali alla centrale nucleare e la coda per quelle organizzate è con mesi di anticipo. Siamo arrivati ​​insieme al CPPC lungo un nuovo percorso recentemente sviluppato. Spero davvero che presto sarà possibile acquistare i biglietti per un tour completo a Obninsk e nei suoi dintorni. Tali piani esistono e vengono implementati.

“L'industria energetica mondiale è entrata in una nuova era. Ciò accadde il 27 giugno 1954. L’umanità è ancora lontana dal realizzare l’importanza di questa nuova era”.

L'accademico A.P. Alexandrov

Da un atomo militare ad uno pacifico

La conquista dell'atomo e la creazione della prima centrale nucleare al mondo furono preparate dall'intero precedente sviluppo della fisica e divennero uno dei risultati più ambiziosi della scienza nazionale e straniera nella comprensione del mondo e nella penetrazione dei segreti della natura. Gli scienziati hanno percorso un percorso molto difficile, passando dal timore che facendo la ricerca atomica avrebbero potuto far saltare accidentalmente il mondo intero, alla fiducia che una reazione nucleare a catena controllata sia fattibile e possa servire a beneficio degli esseri umani.

La potenza della prima centrale nucleare, costruita sul sito del Laboratorio “B”, come veniva allora chiamato il Centro scientifico statale della Federazione Russa “Istituto di ingegneria fisica ed energetica” a Obninsk, era piccola anche per gli standard di quel tempo . Tuttavia, per il nostro Paese il suo lancio è diventato un risultato tecnologico unico. Anche il significato politico di questo evento è stato insolitamente grande: sullo sfondo della dilagante corsa agli armamenti che stava guadagnando slancio, il paese, che non si era ancora ripreso da una guerra difficile, ha trovato la forza non solo per creare armi nucleari di deterrenza, ma ha anche offerto al mondo un'alternativa che è diventata esempio reale uso creativo dell’energia atomica.

Nell'ottobre 1945, quando gli sforzi principali degli scienziati e delle risorse materiali erano mirati alla creazione di una bomba atomica, membro del comitato speciale, l'accademico P.L. Kapitsa ha scritto: “Ciò che sta accadendo ora, quando l’energia atomica è considerata principalmente come un mezzo per distruggere le persone, è altrettanto meschino e assurdo quanto vedere l’importanza principale dell’elettricità nella possibilità di costruire una sedia elettrica”. Credeva che “il significato principale dell’uso tecnico dei processi atomici è che all’umanità è stata data una nuova potente fonte di energia”. Kapitsa è stato il primo a sollevare davanti al comitato speciale la questione della necessità di organizzare i lavori sull'uso pacifico dell'energia atomica. Dopo la sua esclusione dal Comitato Speciale, l'iniziativa passa al Presidente dell'Accademia delle Scienze dell'URSS S.I. Vavilov, che nell'aprile 1946 fornì le sue proposte di lavoro in questo settore. A.F. ha partecipato alla discussione e alla preparazione dei primi piani. Ioffe, IV. Kurcatov, A.I. Leypunsky, A.I. Alikhanov, N.N. Semenov, Yu.B. Khariton, D.V. Skobeltsyn, G.I. Frank, V.S. Emelyanov, B.S. Pozdnjakov. In questo momento sono stati menzionati per la prima volta argomenti relativi all'energia nucleare e al problema della creazione di reattori nucleari.

Fine 1946-inizio 1947. Segretario scientifico del Consiglio tecnico-scientifico del PSU B.S. Pozdnyakov, sulla base del lavoro svolto in URSS e dell'analisi dei materiali pubblicati sulla stampa straniera, ha preparato una nota "Impianti energetici basati su reazioni nucleari". Il 24 marzo 1947, dopo averlo esaminato, l’NTS, che a quel tempo era il principale organo di coordinamento ed esperto di tutti i lavori di ricerca nel quadro del “progetto atomico” sovietico, riconosce che “attualmente è necessario iniziare la ricerca e lavoro preparatorio”. lavoro di progettazione sull’uso dell’energia di reazione nucleare per produrre energia centrali elettriche, al fine di preparare in anticipo lo sviluppo dei lavori in questa direzione”.

Importante per ulteriore sviluppo Gli eventi includevano anche la creazione nel 1946 del Laboratorio “B” del Ministero degli Affari Interni dell'URSS, che divenne la prima organizzazione di ricerca nell'URSS per lo sviluppo di reattori di potenza. Già nel 1946 e all'inizio del 1947. Il laboratorio “B” sta studiando la possibilità di creare una “macchina dell’uranio con uranio arricchito e acqua leggera” che “fornisca energia in quantità tecnicamente applicabili”. Vice capo della 9a direzione del Ministero degli affari interni dell'URSS A.I. Leypunsky, che supervisionò il lavoro scientifico del Laboratorio “B”, all’inizio del 1947 gli affidò “il chiarimento dei problemi associati agli esperimenti modello sulle caldaie a uranio con berillio come sostanza ritardante”.

Entro la fine del 1947, sulla base del lavoro svolto, furono determinati i tipi di reattori di potenza per i quali erano previsti studi preliminari:

– “Unità raffreddata ad elio su uranio arricchito con una potenza fino a 500mila kW” – Laboratorio n. 2 dell’Accademia delle Scienze dell’URSS;

– “Unità raffreddata a gas che utilizza uranio naturale o debolmente arricchito con una potenza fino a 200mila kW” – Istituto di problemi fisici dell’Accademia delle scienze dell’URSS;

– “Unità raffreddata ad acqua che utilizza uranio debolmente arricchito con una potenza fino a 300mila kW” – Laboratorio n. 2;

– “Unità con torio e uranio arricchito, con acqua pesante” – Laboratorio n. 3 dell’Accademia delle Scienze dell’URSS;

– “Unità di uranio arricchito con moderatore al berillio e raffreddamento del gas con una potenza fino a 500mila kW” – Laboratorio “B” del Ministero degli affari interni dell’URSS.

Nel lavoro sono state coinvolte organizzazioni di progettazione e ricerca, che sono diventate la base per la futura cooperazione nella risoluzione dei problemi dell'energia nucleare (NIIKhimmash, GSPI-11, VIAM, VTI, OKB Gidropress, TsKTI, GIPH, TsAGI, IFKh, FHI, ENIN).

Secondo S.M. Feinberg (4 novembre 1949), nel 1948-1949. nel Laboratorio n. 2 (LIP AS URSS) "sono state effettuate ricerche per nuovi tipi di caldaie nucleari progettate per la produzione di combustibile nucleare da elementi inattivi (uranio-238 e torio-232), o per motori", ma, come ha osserva: "fino a poco tempo fa c'erano compiti più urgenti". E, in effetti, prima del test della prima bomba atomica nelle principali organizzazioni, il lavoro non direttamente correlato a questo compito si è sviluppato lentamente. Pertanto, alla fine del 1949, su cinque centrali elettriche previste per la progettazione nel 1947, solo due, il cui sviluppo fu effettuato dall'IPP e dal Laboratorio “B”, avevano preparato i materiali di progettazione.

Immediatamente dopo il test della bomba atomica, A.I. ha affrontato il problema dello sviluppo dei reattori di potenza. Leypunsky e S.M. Feinberg, che insistono sull’urgente considerazione dei materiali di progettazione dei reattori di potenza preparati dal Laboratorio “B”, IPP e LIP AN.

Nell'ottobre 1949, A.I. Leypunsky, D.I. Blokhintsev, d.C. Zverev ha consegnato una nota alla direzione del PSU, in cui attiravano l'attenzione sulla necessità di "sviluppare ampiamente il lavoro su vari sistemi energetici per confrontarli e selezionare i modi più efficaci" e proponevano di discutere questo problema presso il PSU Scientific and Consiglio tecnico per sviluppare un programma promettente. Considerarono possibile iniziare i lavori sui reattori a neutroni veloci e intermedi, ecc., nel Laboratorio “B”.

CM. Feinberg nella nota “Energia atomica per scopi industriali” (4 novembre 1949), dopo aver analizzato varie opzioni per l'utilizzo dei “motori atomici”, giunge alla conclusione che al momento la costruzione di centrali nucleari non è economicamente fattibile e bisognerebbe prevedere la produzione di elettricità da reattori industriali. Ha elencato tra le massime priorità “lo sviluppo di un progetto di motore nucleare” per sottomarini, lo sviluppo di “diagrammi di progettazione di motori nucleari per l’aviazione”, “se la questione del costo del carburante viene relegata in secondo piano”.

Il 18 novembre 1949, il presidente del comitato speciale L.P. Beria incarica PSU di avanzare proposte sulla “possibilità di sviluppare progetti per centrali elettriche e motori che utilizzino l’energia nucleare”. E il 29 novembre 1949, la PGU NTS esaminò i primi progetti di reattori di potenza preparati in URSS:

– reattore sperimentale L con una potenza di 10 mila kW su uranio arricchito con moderatore al berillio e raffreddamento ad elio – Laboratorio “V”, GSPI-11;

– reattore sperimentale Sharik con una potenza di 10 mila kW su uranio debolmente arricchito con moderatore di grafite e raffreddamento ad elio – IFP, OKB Gidropress.

Dopo aver analizzato le opinioni e le discussioni degli esperti, l'NTS raccomanda la costruzione prioritaria del progetto del reattore di Sharik e decide di continuare la ricerca sul reattore al berillio L, rinviando l'inizio della sua costruzione a una data successiva. La seconda importante decisione di questo incontro è che il Laboratorio “B” viene definito come base per la costruzione di centrali sperimentali con l'integrazione di alcuni dei loro sistemi. Anche lo scopo della creazione di queste installazioni è chiaramente definito: “studiare le questioni relative al loro utilizzo principalmente come motori marini per grandi navi e sottomarini”.

Lo stesso giorno si verifica un altro evento, alquanto poco chiaro nelle sue motivazioni: dopo l'incontro dell'NTS, si tiene un incontro in una composizione ristretta (I.V. Kurchatov, A.P. Aleksandrov, N.A. Dollezhal, B.S. Pozdnyakov), in cui si discute di N.A. il messaggio. Dollezhal "Sui progetti di reattori con grafite." Si trattava dello sviluppo secondo le istruzioni di A.P. Aleksandrov (allora direttore dell'IPP) di un progetto preliminare di un reattore per scopi energetici che utilizzasse uranio arricchito al 4,5% (circa 1 t), uranio naturale (15-20 t) e torio (10-20 t).

L’incontro raccomandò di includere nel piano del 1950 un progetto per un reattore industriale AB “con l’utilizzo simultaneo di calore a fini energetici e produzione di plutonio” e un progetto per un “reattore ad uranio arricchito di piccole dimensioni solo per scopi energetici con una superficie complessiva potenza termica di 300 unità, potenza effettiva di circa 50 unità" con grafite e refrigerante ad acqua. Questa è la prima menzione del reattore AM, il reattore della futura prima centrale nucleare. Sono state inoltre impartite istruzioni per effettuare con urgenza calcoli fisici e studi sperimentali su questi reattori.

Successivamente I.V. Kurcatov e A.P. Zavenyagin ha spiegato la scelta del reattore AM per la costruzione prioritaria con il fatto che “può utilizzare, più di altre unità, l’esperienza della pratica delle caldaie convenzionali: la relativa semplicità complessiva dell’unità rende la costruzione più facile ed economica”.

Un po' più complicato di un samovar

Fine 1949 - inizio 1950. a LIPAN sotto la guida di I.V. Kurchatov effettuò calcoli fisici e altri studi, e a NIIKhimmash sotto la guida di N.A. Dollezhal - sviluppo di un progetto preliminare per un “reattore navale”. Un “reattore navale” è un reattore ad uranio arricchito ad alta tensione applicato ad una centrale elettrica navale con una potenza di turbina a vapore di circa 25.000 kW, con grafite e raffreddamento ad acqua.

L'11 febbraio 1950, in un incontro con il capo della PGU B.L. Il progetto del “reattore navale” di Vannikov viene valutato come quello iniziale e per giustificare questo progetto viene presa la decisione di costruire sul territorio del Laboratorio “B” un “impianto sperimentale di tipo semiindustriale (impianto AM) con una capacità di rilascio di calore di 30mila kW e 5mila kW per una turbina a vapore che utilizza 300 kg di uranio arricchito al 3-5% per questo reattore con moderatore in grafite e raffreddamento ad acqua”. Questa decisione, come credevano i partecipanti alla riunione, era giustificata dalle limitate “risorse di materie fissili”, nonché dal fatto che il compito più importante del primo periodo è “la conferma fondamentale […] della possibilità pratica di convertire il calore delle reazioni nucleari degli impianti nucleari in energia meccanica ed elettrica”. Pertanto, la componente energetica del “reattore navale” è stata assegnata a un’installazione AM sperimentale separata.

La progettazione di nuovi tipi di reattori ha richiesto un significativo ampliamento delle conoscenze in vari campi della scienza e della tecnologia. La conoscenza della fisica dei neutroni nel 1948 era molto limitata. Le sezioni trasversali dell'uranio-235, dell'uranio-238 e dei materiali strutturali erano note con un errore del 10% e solo per i neutroni termici; l'assorbimento risonante è stato studiato solo per l'uranio-238, inoltre, per i blocchi solidi. I metodi per calcolare il fattore di utilizzo dei neutroni termici sono stati sviluppati solo per le celle più semplici; La combustione dell'uranio e l'accumulo di plutonio sono stati studiati per campagne brevi.

Prima di iniziare la progettazione dei reattori di potenza, è stato necessario studiare la combustione profonda del combustibile nucleare. La questione dell'influenza della struttura del nucleo sulla massa critica e sulla distribuzione della densità del flusso di neutroni era solo formulata e la risposta doveva ancora essere ottenuta. Era necessario sviluppare un sistema per compensare l'ampio margine di reattività iniziale richiesto per il funzionamento di un reattore di potenza e determinarne l'effetto sulla distribuzione della densità del flusso di neutroni nel reattore.

Era necessario sviluppare un elemento combustibile, la struttura principale e più critica del reattore, che garantisse un riscaldamento affidabile del liquido di raffreddamento a temperature di almeno 250-300 ° C senza pericolosa distruzione degli elementi combustibili e rilascio di prodotti di fissione radioattivi nel circuito primario e nei locali della centrale nucleare. Eventuali raccomandazioni basate sull'esperienza sulla possibile progettazione di elementi di combustibile e sulla composizione del combustibile nucleare in grado di funzionare alte temperature, a quel tempo era impossibile dare.

Era inoltre necessario garantire la compatibilità chimica e la stabilità dimensionale della futura composizione del combustibile nucleare con il rivestimento dell'elemento combustibile a temperature superiori a 300°C in condizioni di intensa radiazione neutronica e cambiamenti nella composizione del combustibile durante il processo di combustione per un a lungo.

Metodi affidabili per valutare i cambiamenti nelle proprietà dei materiali sottoposti a irradiazione, la cinetica di interazione del combustibile con il rivestimento, dati affidabili sui cambiamenti di dimensione (il cosiddetto rigonfiamento) del combustibile nucleare in base al consumo e molti altri dati tecnicamente importanti per prevedere il a quel tempo gli sviluppatori non avevano a disposizione un funzionamento affidabile delle barre di combustibile.

Come risultato dello studio e dell'analisi dei dati scientifici e tecnici disponibili all'epoca, nel febbraio 1950, un firmato I.V. Kurcatov, N.A. Dollezhal e S.M. Feinberg, un rapporto contenente materiali di progettazione preliminare per un reattore elettrico a uranio-grafite raffreddato ad acqua. I calcoli fisici furono eseguiti da P.E Nemirovsky e i calcoli ingegneristici da P.I. Aleshchenkov.

Le conclusioni del rapporto affermavano che la creazione di un reattore di uranio-grafite raffreddato ad acqua per utilizzare il calore della reazione nucleare a fini energetici sembra fattibile, e si proponeva di sviluppare e costruire un prototipo sperimentale di reattore con le seguenti caratteristiche: reattore termico potenza 30 MW, potenza albero turbina 5 MW, arricchimento uranio 3–5%.

Il 16 maggio 1950, con decisione del Consiglio dei Ministri dell'URSS, fu adottato un piano di lavoro per la creazione nel sito del Laboratorio “B” di una centrale sperimentale con tre reattori che utilizzavano uranio-235 arricchito: un impianto ad acqua un reattore uranio-grafite raffreddato, un reattore uranio-grafite raffreddato a gas e un reattore uranio-berillio con raffreddamento a gas o raffreddamento con metallo fuso. 29 luglio 1950 N.A. Dollezhal è stato approvato come "capo dei lavori per lo sviluppo di nuovi tipi di impianti nucleari energetici e energetici", D.I. Blokhintsev - il suo vice per problemi fisici, B.M. Sholkovich - su questioni di ingegneria.

Nel dicembre 1950 fu pubblicato un progetto preliminare del reattore e della centrale termica per la parte elettrica della prima centrale nucleare. In esso, la potenza termica del reattore è stata considerata pari a 30 MW, il diametro del nucleo era di 1,5 m e la durata del reattore alla potenza nominale era di 120-140 giorni. Secondo i calcoli, il carico di carburante è stato determinato in 500-600 kg e il suo arricchimento è stato soggetto a ulteriori chiarimenti durante lo sviluppo del progetto tecnico del reattore, a seconda della scelta del progetto finale e della composizione degli elementi di combustibile.

All'inizio del 1951, sulla base dei risultati dell'esame del progetto preliminare del reattore e dello schema tecnologico dell'impianto, fu assegnato un incarico organizzazione progettuale per lo sviluppo del diagramma termico finale della centrale nucleare, la selezione delle apparecchiature principali e ausiliarie, pompe di circolazione, generatori di vapore, compensatori di pressione, ecc., nonché per lo sviluppo dei disegni di costruzione e installazione della centrale nucleare .

La documentazione per i lavori di costruzione prioritari è stata sviluppata già nel 1950. Allo stesso tempo, al fine di accelerare lo sviluppo, è stato effettuato sulla base del requisito di riservare sufficiente spazio e capacità dei sistemi ausiliari che avrebbero dovuto fornire possibili opzioni circuiti e apparecchiature entro le specifiche di base pre-approvate.

All'inizio degli anni '50 i dirigenti del Laboratorio “B” dovettero affrontare la questione dell'ulteriore sviluppo dell'istituto. Dalle memorie di D.I. Blokhintseva: “I.V. Kurchatov ha proposto di trasferire l'ulteriore sviluppo di questo reattore e la costruzione di una centrale nucleare sulla sua base all'istituto di Obninsk... ciò ha causato serie discussioni sulla scelta del percorso per l'ulteriore sviluppo dei reattori di potenza a Obninsk. Cosa sviluppare: reattori a neutroni termici ad alta temperatura con moderatore di ossido di berillio? Reattori raffreddati in metallo? Oppure segui il suggerimento di I.V. Kurchatov, che era molto moderato? Il vapore con una pressione di 12 atm nell'ingegneria termica convenzionale era già una fase superata... Io e il mio vice per la scienza A.K. Krasin ha sostenuto la proposta di I.V. Kurcatova. A.I. Leypunsky considerò questa decisione sbagliata”. Leypunsky credeva che ciò avrebbe distolto gli sforzi dal lavoro su reattori più efficienti e difese la direzione radicale dello sviluppo dell'energia nucleare, sebbene abbia contribuito alla creazione della prima centrale nucleare.

Su suggerimento di I.V. Kurchatov, a metà del 1951, la gestione scientifica e tecnica del progetto per la costruzione della prima centrale nucleare fu trasferita all'Istituto di fisica e ingegneria energetica. Nel giugno 1951, con decreto del Consiglio dei Ministri dell'URSS, i capi del Laboratorio “B” D.I. furono nominati responsabili della costruzione della centrale nucleare. Blokhintsev (supervisione scientifica) e P.I. Zakharov (costruzione). Allo stesso tempo, tutti i materiali di progettazione per AM vengono trasferiti dal LIP AN al Laboratorio “B”. Pertanto, da questo momento in poi, il Laboratorio “B” diventa sia il cliente che il direttore scientifico di tutti gli sviluppi successivi nell'ambito del progetto First NPP. Il capo progettista del reattore rimane NIIKhimmash, il progetto complessivo della centrale nucleare è stato sviluppato da Leningrado GSPI-11 sotto la guida di A.I. Gutov, generatori di vapore - OKB "Gidropress" sotto la guida di B.M. Sholkovich.

Blokhintsev ha scritto: “... lo schema di base di una centrale nucleare è estremamente semplice, si potrebbe dire che è un po' più complicato di un samovar... questa apparente semplicità dello schema contiene grandi insidie... All'inizio tutto Sembrava molto semplice, ma presto ci siamo resi conto che il progetto era solo allo stadio di prima chiarezza. stava arrivando ottimo lavoro... Il numero dei problemi da risolvere aumentava man mano che il lavoro sul reattore si approfondiva."

I materiali di progettazione per il reattore AM sono stati trasferiti al Laboratorio “B” senza soluzioni tecniche per una serie di problemi importanti, in particolare per gli elementi di combustibile. A quanto pare, ecco perché nella lettera al deputato. Direttore di LIP AN I.N. Golovin riguardo al trasferimento dei documenti ("Ti invio tutto il materiale del progetto che abbiamo su AM") sopra la parola "tutto" c'è un punto interrogativo, che esprime lo sconcerto di D.I. Blokhintseva. Questo è il motivo per cui il progetto finale della centrale nucleare differiva da quello originale e il suo sviluppo principale è stato effettuato dal Laboratorio “B”.

L'idea principale del progetto del reattore AM era l'uso di un elemento combustibile tubolare, in cui il flusso d'acqua per la rimozione del calore si muove all'interno del tubo, e l'uranio si trova all'esterno e deve avere un contatto termico affidabile con la parete del reattore. tubo. La creazione di un tale elemento combustibile (come lui stesso ha ammesso capo progettista reattore AM N.A. Dollezhal) è stato il problema più difficile. Gli elementi di combustibile - la struttura più sollecitata del reattore - devono funzionare in condizioni di elevata densità di rilascio di energia (fino a 1 kW/cm3 di combustibile) sotto l'influenza di un flusso di neutroni con una densità fino a 5 1013 neutroni/cm2.sec . Secondo i calcoli, per un funzionamento affidabile del reattore era necessario garantire la rimozione del calore generato nell'elemento combustibile in modo che la temperatura dell'uranio non superasse i 450° C.

Per rimuovere una tale quantità di calore dal combustibile nucleare e trasferirlo all'acqua del circuito primario senza surriscaldare la barra di combustibile, è stato necessario l'uso di una composizione di combustibile altamente termicamente conduttiva, tubi di rivestimento ad alta precisione a pareti sottili e un contatto termico affidabile e duraturo del combustibile nucleare. il rivestimento dell'asta di combustibile con il combustibile.

La scelta della composizione avrebbe dovuto essere influenzata principalmente da esperimenti sulla sua compatibilità con il materiale del guscio. L'industria, che per la prima volta si è trovata ad affrontare un compito del genere, ha dovuto procurarsi tubi particolarmente sottili e di alta precisione. È stato necessario confermare un contatto termico affidabile testando le barre di combustibile su banchi termici e nel reattore RFT.

Per sviluppare il lavoro sperimentale, è stato necessario stabilire la produzione di tubi in acciaio inossidabile a parete extra sottile con un diametro esterno di 9 mm, uno spessore di parete di 0,4 mm e una lunghezza di 2500 mm. Successivamente a questo tubo principale sono stati aggiunti tubi per involucri delle barre di combustibile con un diametro esterno di 14 mm e uno spessore di parete di 0,2 mm, nonché tubi per i canali delle barre di controllo.

Carburante. Primi passi

Nonostante l'apparente semplicità delle soluzioni ingegneristiche per il progetto della prima centrale nucleare al mondo e i parametri del vapore relativamente bassi, gli sviluppatori del progetto hanno riscontrato una serie di problemi complessi, a volte anche apparentemente insolubili, tra cui i più difficili in termini ingegneristici e tecnologici si sono rivelati essere il problema delle barre di combustibile. Nello sviluppo delle barre di combustibile sono state coinvolte 5 organizzazioni, che hanno sviluppato circa 10 varianti di barre di combustibile. Le prime versioni delle barre di combustibile non hanno superato i test. La decisione sulla scelta finale dell'opzione dell'elemento combustibile sviluppata dall'IPPE (V.A. Malykh) ebbe luogo solo il 25 settembre 1953, 7 mesi prima dell'avvio fisico del reattore della Prima centrale nucleare. Durante questo periodo, è stato necessario preparare una nuova officina presso lo stabilimento di costruzione di macchine Elektrostal, padroneggiare la produzione e produrre 514 barre di combustibile, controllarne la qualità e inviarle allo stabilimento di ingegneria chimica di Mosca, dove sarebbero stati prodotti e inviati 128 gruppi di combustibile a Obninsk. Ci è voluto il duro lavoro delle squadre dello stabilimento e dell'IPPE per produrre gruppi di combustibile prima del maggio 1954.

All'inizio della progettazione non era noto il metodo di fabbricazione delle barre di combustibile tubolari. Diverse opzioni di progettazione per gli elementi combustibili furono sviluppate parallelamente sulla base dei dati sul comportamento dei materiali allora disponibili. Allo stesso tempo, è stata sviluppata la tecnologia per la loro produzione, sono stati fabbricati prototipi di barre di combustibile in scala reale o di dimensioni rappresentative e allo stesso tempo sono stati eseguiti test in autoclave per la compatibilità dei materiali, il ciclo termico e i cambiamenti nella conduttività termica su speciali supporti termici. I campioni che hanno superato con successo questi test sono stati inviati per essere testati al reattore di ricerca RFT dell'Istituto di energia atomica in condizioni prossime alle condizioni operative e, dopo questi test, sono stati sottoposti a studi metallurgici in un laboratorio caldo.

La temperatura dell'uranio è determinata dalla temperatura dell'acqua di raffreddamento e dalle differenze di temperatura nelle aree attraverso le quali passa sequenzialmente il calore rimosso, vale a dire: nell'area dalla parete interna del tubo della barra di combustibile all'acqua di raffreddamento, sulla parete dell'uranio nel tubo, sulla resistenza di contatto del tubo con la composizione del carburante e nello strato di carburante stesso. Tutti i cambiamenti di temperatura dipendono dalla conduttività termica dei materiali utilizzati, dallo spessore delle pareti o degli strati, dall'entità del flusso di calore, dalla velocità dell'acqua e, per il modello selezionato della barra di combustibile, possono essere determinati in anticipo con sufficiente precisione mediante calcolo. La differenza di temperatura nel punto di contatto tra il tubo interno dell'elemento combustibile e il carburante non può essere calcolata e potrebbe variare a seconda delle condizioni di produzione e di funzionamento.

Pertanto, per un funzionamento affidabile dell'elemento combustibile nel reattore, era necessario mantenere un contatto termico costante nel punto di contatto del tubo con l'uranio durante l'intera campagna. Si riteneva che ciò potesse essere ottenuto nei seguenti modi:

• creare un legame di diffusione tra il tubo d'acciaio e l'uranio. Allora il passaggio del calore dall'uranio al tubo sarà simile al passaggio del calore nel metallo;
• creare il contatto tra il tubo d'acciaio e l'uranio attraverso un sottile strato di metallo liquido. Per non aumentare la temperatura dell'uranio, lo spessore dello strato dovrebbe essere il più piccolo possibile.

A causa della mancanza di esperienza, era impossibile dare la preferenza all'una o all'altra versione dell'elemento combustibile, e quindi il lavoro sulla loro creazione è stato svolto parallelamente.

Numerosi tentativi da parte di numerosi istituti (LIPAN, NII-9, NII-13) di produrre prototipi in grado di resistere ai carichi termici di progettazione con cicli termici si sono conclusi con un fallimento. Pertanto, i tecnologi del Laboratorio “B” sotto la guida di V.A. Malykh. Alla fine del 1952, svilupparono un elemento combustibile il cui design consentiva molti cicli termici e resisteva a carichi più di tre volte superiori a quelli di progetto.

Pertanto, verso la metà del 1953, apparve un design ben definito e inequivocabile del nucleo utilizzando un elemento combustibile dispersivo basato su una lega di uranio-molibdeno con magnesio, le cui prestazioni a quel tempo erano state confermate in un volume riconosciuto come sufficiente per la fabbricazione del primo carico standard del reattore.

Il ruolo decisivo nel successo ottenuto è stato giocato dall'enorme attenzione che durante il processo di sviluppo è stata prestata ai problemi del controllo di qualità delle materie prime e dei tubi, nonché alla tecnologia di controllo durante il processo di produzione delle barre di combustibile. Dal controllo della qualità della superficie interna dei tubi originali con periscopi appositamente progettati al controllo dell'“ultima” saldatura sull'elemento combustibile, sostanzialmente tutti i metodi e mezzi di ispezione sono stati ricreati o sono stati seriamente migliorati in relazione ai più requisiti rigorosi di pulizia, precisione e affidabilità per i prodotti nucleari. Parallelamente alla creazione della tecnologia di produzione e al controllo operativo durante il processo di produzione, sono stati sviluppati e implementati metodi e mezzi per il controllo di qualità non distruttivo delle barre di combustibile finite. L'esperienza operativa ha dimostrato che tale attenzione ai problemi di controllo si è pienamente giustificata: nel corso di molti anni di funzionamento, le barre di combustibile della Prima centrale nucleare hanno dimostrato un funzionamento estremamente affidabile.

Primo controllo

Nel progetto finale, il design del reattore appariva così. Il pacco di grafite del reattore, del diametro di 3.000 mm e dell'altezza di 4.500 mm, era costituito da due tipi di blocchi. La zona attiva era composta da blocchi esagonali disposti verticalmente con fori centrali del diametro di 65 mm nei quali erano inseriti i canali del carburante. Il riflettore è stato realizzato sotto forma di blocchi orizzontali infilati su 24 montanti verticali, attraverso i quali circolava l'acqua per rimuovere il calore generato nel riflettore di grafite.

Nel dipartimento teorico dell'istituto sono state studiate le questioni individuali e più sottili della teoria di un reattore a neutroni termici. I principali calcoli fisici del reattore per le centrali nucleari erano concentrati nel dipartimento di A.K. Krasin (vicedirettore scientifico per la realizzazione delle centrali nucleari, che coordinò gli studi sperimentali e computazionali) e furono condotti dal gruppo di M.E. Minashina. Il compito principale di questi calcoli era determinare e selezionare caratteristiche fisiche reattore, determinazione del carico di carburante richiesto del reattore, studio del suo comportamento durante il riscaldamento, ecc. Hanno presentato una proposta per creare uno stand sperimentale.

Questo supporto è un assemblaggio critico del nocciolo del reattore AM fatto di grafite, uranio e acqua, con barre di combustibile tubolari, in seguito chiamate “fisiche”. Stand dell’AMF”, si è tenuto proprio sotto l’ufficio di Blokhintsev. L'obiettivo era ottenere dati sperimentali per verificare la correttezza del metodo di calcolo e la selezione dei parametri. L'AMF raggiunse uno stato critico il 3 marzo 1954 e per la prima volta a Obninsk fu effettuata una reazione a catena di fissione dell'uranio. Gli esperimenti hanno dimostrato che non ci saranno errori gravi, almeno all’inizio della campagna della centrale nucleare.

Grande aiuto al Laboratorio “B” nella creazione della Prima Centrale è stata fornita dai capi del PSU e da scienziati e specialisti esperti di altri istituti e imprese.

Come ha ricordato M.E Minashin, dall'inizio dell'installazione dell'attrezzatura, E.P. era quasi costantemente alla stazione. Slavsky, I.V Kurcatov, A.P. Alexandrov, capo progettista del reattore N.A. Dollezhal e il suo più stretto assistente P.I. Aleshchenkov. Slavsky si occupò effettivamente del lavoro di installazione, Kurchatov fu maggiormente coinvolto nella fisica del reattore, Aleksandrov "complementò" Kurchatov in termini di ingegneria e questioni di produzione.

Naturalmente, il ruolo di Kurchatov, che esercitò la direzione scientifica generale del “progetto atomico” sovietico, fu molto più alto e talvolta ebbe un’importanza decisiva. “Un tempo, quando la centrale nucleare era già in costruzione”, ha ricordato Blokhintsev vent’anni dopo il lancio della centrale, “l’intero significato del progetto fu improvvisamente messo in discussione. Un gruppo di scienziati molto autorevoli e ben informati sul progetto espresse il parere che i lavori dovessero essere interrotti perché la stazione sarebbe stata antieconomica (come se allora fosse una questione di efficienza!)... Fortunatamente per i grandi causa, I.V. Kurcatov... non era d'accordo con questa opinione...".

La comunicazione con LIPAN non è stata interrotta dopo il trasferimento del progetto e un dipendente di questo istituto P.E. Nemirovsky ha partecipato ai lavori del dipartimento teorico del Laboratorio “B”. Di grande importanza è stato il trasferimento di specialisti esperti da altri istituti e imprese del settore al Laboratorio “B”. Quindi, B.G. Dubovsky, di Chelyabinsk-40 - primo capo della centrale nucleare N.A. Nikolaev, capiservizio I. Morozov, A. Popov, P. Zabelin e altri.

Dalla costruzione al caricamento del carburante

Durante il periodo di messa in servizio, l'attenzione alla centrale nucleare è stata prestata sia dalla dirigenza del Ministero che da I.V. Kurchatov era ancora più grande. Nonostante la novità fondamentale del progetto, i gravi problemi e difficoltà che hanno dovuto essere risolti e superati durante la sua realizzazione, la progettazione e la costruzione della centrale nucleare sono state realizzate in tempi estremamente brevi.

Il primo secchio di terra nel cantiere fu rimosso da un escavatore nel settembre 1951 e l'installazione del reattore e delle attrezzature iniziò nell'ottobre 1953. Nel marzo 1954 l'installazione dei circuiti, delle apparecchiature termomeccaniche e degli altri impianti della stazione era sostanzialmente completata. Nel marzo 1954 iniziarono il debug dei sistemi e il collaudo delle apparecchiature in conformità con le specifiche tecniche e i programmi di lancio. Una volta completato il debug, i sistemi sono stati finalmente messi in funzione.

L'affidabilità di qualsiasi installazione dipende in modo critico dalla cultura e dalla qualità dell'installazione. Tenendo conto della natura unica e fondamentalmente nuova dell'impianto, durante l'installazione della centrale nucleare, e in particolare del reattore, del circuito primario e durante la preparazione dei canali tecnologici per il caricamento, sono state adottate misure speciali e tecnologiche, che ha assicurato la pulizia necessaria, il rispetto della tecnologia e un rigoroso controllo operativo durante i lavori più critici. Questo sistema di misure era in vigore durante l'installazione, la messa in servizio e la preparazione per l'avvio di tutti i sistemi e le apparecchiature della centrale nucleare. In questo modo è stato possibile evitare quasi completamente la contaminazione dell'impianto del circuito primario e del reattore con incrostazioni, bave, residui di guarnizioni, elettrodi, filo di saldatura e altri corpi estranei. Grazie alla buona organizzazione dei lavori di installazione presso la Prima centrale nucleare, un controllo rigoroso sul rispetto delle regole di installazione sviluppate e condizioni tecnologiche per quanto riguarda la produzione e la consegna delle apparecchiature, non si sono verificati gravi ritardi o malfunzionamenti durante la messa in servizio e l'avviamento, né guasti alle apparecchiature.

Allo stesso tempo, nel periodo 1952-1953. Nel Laboratorio “B” è stata condotta la ricerca teorica sui calcoli fisici dell'AM ed è stata formata la relativa squadra. In quel momento fu selezionato e nominato il capo della centrale nucleare, N.A.. Nikolaev, che in precedenza ha lavorato come capo del reattore industriale AV-1 presso l'impianto n. 817 (Chelyabinsk-40), e vice capo della centrale nucleare A.N. Grigoryants.

Nel marzo 1954 fu completata l'installazione dei sistemi della centrale nucleare e il 5 maggio iniziò il caricamento del combustibile nel reattore. Il 6 maggio 1954, con ordinanza del D.I. Blokhintsev, supervisori scientifici in servizio (A.K. Krasin, B.G. Dubovsky, M.E. Minashin) e i loro assistenti (V.A. Konovalov, E.I. Inyutin, M.N. Lantsov, A.V. Kamaev). Ancor prima, per ordine di N.A. Nikolaev, furono approvati i turni di servizio e furono nominati i loro capi (Yu.V. Arkhangelsky, B.B. Baturov, V.A. Remizov, G.N. Ushakov).

Il 9 maggio alle 19:07, durante il caricamento di 61 canali di combustibile, il reattore raggiunse la criticità e fu quindi caricato numero completo canali (128 pezzi).

Il primo lotto di canali del carburante caricati nel reattore conteneva 546 kg di uranio arricchito con il 5% di uranio-235. Il rapporto tra il numero di nuclei moderatori (carbonio e idrogeno) e il numero di nuclei di uranio in condizioni di lavoro era rispettivamente 174 e 4,2. L'acciaio inossidabile 1Х18Н9Т è stato utilizzato come materiale strutturale per i canali del carburante, i canali dei sistemi di controllo e protezione e i rivestimenti degli elementi del carburante. In totale, il nucleo conteneva 204 kg di acciaio, 54,3 kg di molibdeno e 62 kg di magnesio.

L'avvio fisico e gli esperimenti condotti secondo il programma hanno mostrato un accordo soddisfacente tra le caratteristiche calcolate del reattore e quelle sperimentali, il che, ovviamente, deve essere considerato un grande risultato. Le principali caratteristiche del reattore sono state confermate con una precisione accettabile: riguardavano la fornitura di carburante, il tempo di funzionamento, la distribuzione dei flussi di neutroni, ecc. Il completamento con successo del lavoro sul piano di avvio fisico ha permesso di passare all'avvio dell'alimentazione costruzione della centrale nucleare nel giugno 1954.

Esiste l’elettricità “nucleare”!

La prima centrale nucleare era un'installazione a reattore singolo, l'altezza del nucleo era di 1,7 m, il diametro era di 1,5 m, la potenza elettrica era di 5.000 kW e la potenza termica era di 30.000 kW. Nel secondo circuito del reattore veniva prodotto vapore surriscaldato con una pressione di 12,5 atm e una temperatura di 2600°C. Il vapore entrava in una turbina, sull'albero della quale era installato un generatore elettrico; Questa è stata la prima esperienza di conversione dell'energia di fissione dai nuclei di uranio in energia elettrica attraverso un ciclo di turbine a vapore.

Alle 17:00 45 minuti Il 26 giugno 1954 fu aperta la valvola di alimentazione del vapore al turbogeneratore e questo iniziò a generare elettricità dalla “caldaia” nucleare.

La prima centrale nucleare al mondo è stata sottoposta a carico industriale. La potenza del generatore elettrico ha raggiunto i 1500 kW. Il 27 giugno, i consumatori industriali e agricoli della zona circostante ricevevano già elettricità da una turbina alimentata per la prima volta dalla combustione di combustibile nucleare. Da allora questo giorno è considerato sostanzialmente il compleanno dell’energia nucleare.

Ci sono voluti quattro mesi per sviluppare la capacità di progettazione della centrale nucleare. Furono mesi di lavoro tenace e intenso, durante i quali fu studiata la centrale nucleare, individuati i difetti di progettazione e punti deboli attrezzature, sono stati apportati miglioramenti necessari e possibili ai singoli componenti e sistemi. Fondamentalmente tutto è andato liscio, i problemi sorti sono stati eliminati, sono state apportate modifiche ad alcuni progetti e la potenza elettrica della centrale nucleare è aumentata. Nell'ottobre 1954 il turbogeneratore della centrale nucleare fu portato alla sua capacità nominale di 5 MW.

Già la prima fase di funzionamento dell'impianto ha dimostrato che i principali componenti strutturali, come la muratura del reattore, i canali del combustibile con barre di combustibile, i generatori di vapore, le pompe, le tubazioni del circuito primario con i raccordi installati al loro interno, sono stati scelti con successo e garantiranno il funzionamento dell'impianto la centrale elettrica alla sua capacità di progetto. Gli sforzi di tutte le squadre e di tutti i partecipanti alla creazione della prima centrale nucleare al mondo sono stati completati con successo.

Il rapporto di Blokhintsev sulla prima centrale nucleare divenne il rapporto principale della prima conferenza internazionale sugli usi pacifici dell'energia atomica a Ginevra (1955).

Dal 1956 la stazione è aperta alle delegazioni sovietiche e straniere in visita. La prima centrale nucleare è stata visitata da molte figure politiche di spicco, scienziati e decine di migliaia di persone gente comune da quasi tutti i paesi del mondo.

Nel 1957, per la partecipazione allo sviluppo, alla messa in servizio e allo sviluppo della Prima Centrale Nucleare, D.I. Blokhintsev, N.A. Dollezhal, A.K. Krasin, V.A. Malykh ricevette il Premio Lenin e un folto gruppo di partecipanti al lavoro ricevette ordini e medaglie dell'URSS.

Reattore per la scienza

Durante il primo periodo di funzionamento, la centrale nucleare era considerata una centrale sperimentale. Lì studiarono e si formarono specialisti delle prime stazioni industriali, equipaggi dei primi sottomarini nucleari e della rompighiaccio nucleare "Lenin", e specialisti della RDT, Cecoslovacchia, Cina e Romania effettuarono stage. Ma a partire dal 1956 lo scopo della stazione cominciò a cambiare gradualmente. L'esperienza di sviluppo, creazione e gestione della Prima Centrale Nucleare ha contribuito a definire più chiaramente i compiti del prossimo futuro riguardo all'uso dei reattori nucleari sia nel settore energetico che in altre aree industriali. Si è deciso di utilizzare il reattore principalmente come fonte di neutroni per la ricerca scientifica, in particolare necessaria per la realizzazione di centrali nucleari più potenti.

Una centrale di così piccola capacità come la Prima Centrale Nucleare non può competere con le tradizionali fonti di approvvigionamento energetico, e questo non potrebbe essere discusso se alcune delle idee implementate in essa e volte a garantire la riduzione dei costi non fossero poi adottate da tutte le centrali nucleari. Ad esempio, il metodo dei sovraccarichi parziali del reattore ha permesso di quasi raddoppiare il consumo medio di carburante e quindi di ridurre drasticamente la componente di carburante nel costo dell'elettricità fornita.

L'essenza del metodo è che invece di sostituire tutti i canali del carburante del nucleo in una volta (che è esattamente ciò che era previsto nel progetto), viene sostituita solo una parte dei canali. In questo caso, i canali debolmente bruciati dalle file esterne della muratura vengono riorganizzati al centro, dove la densità del flusso di neutroni ha un valore massimo. I nuovi canali sono installati alla periferia della zona. Questa riorganizzazione garantisce una distribuzione più uniforme della densità del flusso di neutroni sul raggio del reattore e un consumo di carburante più profondo. E sebbene il tempo di funzionamento tra i sovraccarichi sia ridotto, il guadagno in efficienza è così grande che questo metodo, in una modifica o nell'altra, viene utilizzato ovunque nello sviluppo di nuovi reattori.

Durante l'intero periodo di funzionamento, sono stati costruiti 17 circuiti per vari scopi per condurre esperimenti scientifici e ingegneristici presso il reattore AM. Tra i lavori su questi circuiti vanno segnalati innanzitutto gli studi effettuati per giustificare le installazioni dei reattori per il primo stadio di Beloyarsk (reattori AMB-1 e AMB-2) e Bilibino (reattore EGP-6). centrale nucleare. All'AM sono stati testati singoli elementi dei reattori RBMK delle centrali nucleari di Leningrado, Kursk, Smolensk, Chernobyl e Ignalina. Pertanto, il reattore della Prima centrale nucleare divenne il fondatore della direzione dei reattori a canale di uranio-grafite.

Nel 1962, un'unità ad anello per la conversione dell'energia termoionica iniziò a funzionare presso il reattore AM. In questo impianto, per la prima volta in URSS, l'energia nucleare veniva convertita direttamente in energia elettrica. I risultati ottenuti sul circuito furono utilizzati nella progettazione e nel lancio nel 1970 del primo reattore convertitore TOPAZ al mondo per centrali nucleari spaziali.

Oltre ai test di circuito, nel reattore AM è stato studiato il comportamento di numerosi materiali del reattore nei campi di radiazione. La ricerca è stata condotta utilizzando i fasci di neutroni provenienti dal reattore, anche nel campo della fisica dello stato solido. Negli ultimi anni presso AM è stata avviata la produzione di radionuclide artificiale di molibdeno, che ha trasformato IPPE nel principale produttore e fornitore di generatori di tecnezio-99 utilizzati in medicina per la diagnosi di malattie oncologiche.

Per "pensione"

Il 29 aprile 2002, in conformità con l'ordinanza del Ministro dell'Energia Atomica n. 132 del 13 marzo 2002, la Prima Centrale Nucleare è stata interrotta, o più precisamente, il suo funzionamento con produzione di energia a causa del processo di fissione a catena di i nuclei di uranio furono fermati. La stazione è stata operativa in modalità energetica per quasi 48 anni. I tempi per l'installazione del reattore sono ancora da record.

Naturalmente, durante la creazione della centrale nucleare e durante il suo funzionamento, non è stato possibile evitare numerosi difetti delle apparecchiature ed errori del personale, ma durante l'intero funzionamento dell'impianto non si è verificato alcun caso di pericolosa sovraesposizione del personale superiore a quella stabilita norme; l'area circostante, compresa la città situata a 1,5-4,5 km dal reattore, non era esposta a contaminazione da radiazioni al di sopra del fondo naturale esistente.

Negli ultimi anni, il reattore è stato sottoposto a test approfonditi, operando in tutte le condizioni consentite, e si è dimostrato il più il lato migliore. L'affidabilità operativa del reattore è determinata principalmente dal funzionamento affidabile degli elementi di combustibile e dall'intera progettazione del canale di lavoro. Pertanto, durante i primi 20 anni di funzionamento, nessuna delle molte migliaia di barre di combustibile operanti nel reattore si è guastata se sono state osservate le loro condizioni operative. Inoltre, con la stessa quantità di carburante, i sovraccarichi parziali hanno assicurato a lungo il funzionamento del reattore (2-2,5 volte superiore a quello di progetto). Nei singoli canali, è stata raggiunta una profondità di combustione del 32% e il loro tempo di funzionamento ha superato le 40.000 ore. Pertanto, è stata creata la progettazione e lo sviluppo della tecnologia per la produzione di un elemento combustibile tubolare di tipo dispersione da una lega di uranio-molibdeno con termica affidabile. , fino alla diffusione, il contatto con un guscio di acciaio inossidabile è diventato uno dei risultati importanti creatori della prima centrale nucleare.

La prima centrale nucleare, il cui principale contributo alla civiltà mondiale è quello di aver dato origine all’uso pacifico dell’energia atomica e di aver contribuito a cambiare la visione delle persone sul problema atomico, continuerà la sua sorveglianza di oltre mezzo secolo in una nuova veste.

Non nelle liste

Secondo il “Concetto di smantellamento della prima centrale nucleare del mondo” è stata adottata l’opzione di smantellamento del reattore di ricerca della centrale con conservazione a lungo termine dell’impianto sotto supervisione. L’intero ciclo di lavoro avrebbe dovuto essere completato in quattro fasi:

Fase 1 – preparazione alla disattivazione (2002-2010);

Fase 2 – preparazione per la conservazione a lungo termine sotto supervisione e localizzazione (2010-2015);

Fase 3 – conservazione a lungo termine sotto osservazione (2015-2080);

Fase 4 – finale (dopo il 2080).

Durante l'intero periodo di funzionamento del reattore AM al potere, sono stati utilizzati gruppi di combustibile con varie composizioni di combustibile:

• OM-9 - una lega di uranio con il 9% di molibdeno con 5; 6; arricchimento al 6,5 e al 7%;
• biossido di uranio con sottostrato di magnesio con arricchimento del 4,4 e del 10%;
• Basato sull'UC;
• basato su U(AlSi)3.

Gli specialisti dell'IPPE hanno selezionato le barre di combustibile dai gruppi di combustibile esaurito in quelle normali e difettose con rivestimenti che perdevano e presentavano danni visibili. Le barre di combustibile difettose dei gruppi di combustibile esaurito standard e sperimentale sono state confezionate in contenitori sigillati appositamente progettati, che sono stati installati in manicotti AM standard e inviati all'impianto di stoccaggio del combustibile esaurito dell'istituto.

Sono stati tagliati anche circa 80 canali e gruppi sperimentali testati su loop IR AM sperimentali.

Tutti i canali di generazione dell'energia sono completamente separati, compresa la neutralizzazione dei mezzi di lavoro pericolosi (Cs, Na, Na-K) e la separazione delle parti del carburante. Gli elementi di combustibile isolati da questi canali sono stati confezionati in contenitori sigillati e i contenitori sono stati inviati all'impianto di stoccaggio del combustibile esaurito dell'istituto.

In seguito ai lavori svolti nel giugno 2008, il reattore di ricerca AM è stato portato in uno stato di sicurezza nucleare e rimosso dall'elenco delle aree a rischio nucleare.

Omaggio ai risultati ottenuti

Valutando i principali risultati del lavoro della prima centrale nucleare al mondo e il suo contributo allo sviluppo dell'energia nucleare nel nostro paese e nel mondo intero, va notato che l'affidabilità della sua progettazione e la sicurezza operativa hanno aperto ampie prospettive per ulteriore sviluppo scientifico e progettuale di reattori di potenza di tutti i tipi. La prima centrale nucleare ha permesso di superare una certa barriera psicologica che esisteva a quel tempo, associata all'indomabilità di un'esplosione atomica, nonché al timore che le radiazioni pervasive togliessero silenziosamente e impercettibilmente la salute delle persone che lavorano in energia nucleare.

L'esperienza operativa della prima centrale nucleare, essenzialmente sperimentale, ha confermato pienamente le soluzioni ingegneristiche e tecniche proposte dagli specialisti dell'industria nucleare, che hanno permesso di iniziare l'attuazione di un programma su larga scala per la costruzione di nuove centrali nucleari nell'URSS.

Centinaia di migliaia di persone che nel corso degli anni hanno visitato la centrale nucleare hanno potuto constatarne in prima persona l'efficienza e la sicurezza. Scienziati nucleari, scienziati, ecologisti e scrittori, artisti e statisti di spicco, sia dalla Russia che paesi stranieri, per rendere omaggio alle persone che negli anni lontani hanno creato un pacifico "miracolo" di energia nella terra di Obninsk.