Первый «мирный» атом

…- хотя бы мысленно, то выяснится, что, по крайней мере, у нас, в Украине, половина этих самых кабелей ведет к атомным электростанциям. И, как не неожиданно это звучит после Чернобыльской катастрофы, именно АЭС, по мнению специалистов, остаются наиболее экологичными среди остальных традиционных способов производства электроэнергии. За исключением ветряков и каких-нибудь там приливных электростанций, естественно…

А у «мирного атома», между прочим, юбилей! И не какой-то там – а ровно 50 лет! 27 июня 1954 года – день официального пуска первой в мире АЭС в Обнинске, что под Москвой. И именно этот день стал офицально утвержденным МАГАТЭ днем рождения атомной энергетики.


История создания

Все началось с проведенных в 1920 – 30-х годах исследований в области ядерной физики, которые позволили ведущим ученым предсказать возможность практического использования ядерной энергии в ближайшем будущем. Целенаправленная работа над проектами энергетических реакторных установок началась после успешного испытания отечественного ядерного оружия в 1949 году. Научное руководство этими работами осуществлял академик И. В. Курчатов.

После испытания первой атомной бомбы Игорь Курчатов и Николай Доллежаль уже вполне конкретно обсудили возможность создания атомной электростанции, ориентируясь на опыт создания и эксплуатации промышленных реакторов. А 16 мая 1949 года вышло соответствующее постановление Правительства СССР. Несмотря на кажущуюся простоту перехода от одного ядерного реактора к другому, дело оказалось чрезвычайно сложным...

Когда определились основные характеристики проекта АЭС, о нем доложили Сталину. «Отец народов» высоко оценил зарождение отечественной атомной энергетики и «дал добро». В феврале 1950 года в Первом Главном управлении были детально 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» – «Атом Мирный». Проектировал реактор Н. А. Доллежаль со своим коллективом. Одновременно велось проектирование станционного оборудования, а также здания АЭС.

В 1952 году начались научные и проектные работы по реактору «Атом Мирный». Также в начале этого года были развернуты работы по созданию подземной части АЭС, строительству жилья и объектов «соцкультбыта», подъездных путей и плотины на реке Протве.

К 1953 году был выполнен основной объем строительных и монтажных работ: возведен реакторный корпус и здание турбогенератора, смонтированы металлоконструкции реактора, парогенераторы, трубопроводы, турбина и много других жизненно важных компонентов. В 1953 году Минсредмаш предоставил стройке статус «важнейшей».

А в начале 1954 года была начаты работы по графитовой кладке реактора. Герметичность корпуса реактора была предварительно испытана «сверхчувствительным» гелиевым методом. Внутрь корпуса подали газ гелий под небольшим давлением, а снаружи все сварные соединения «ощупали» гелиевым «течеискателем», который обнаруживает мельчайшие количества гелия. На этом этапе были выявлены неудачные конструктивные решения, и разработчикам пришлось кое-что переделать… Так, работы по графитовой кладке стали своеобразной вехой на пути монтажа реактора. И она была успешно пройдена. Начались пусковые работы…

В период пусковых работ внимание к АЭС, как со стороны руководства министерства, так и со стороны И. В. Курчатова, стало еще более пристальным. Несмотря на внешнюю простоту инженерных решений первой в мире АЭС, разработчики проекта встретились с рядом сложных, а порой даже казалось, неразрешимых проблем, среди которых наиболее трудной в инженерном и технологическом плане оказалась проблема твэлов – трубок, содержащих в себе ядерное топливо...

Но в какой-то момент само существование первой АЭС в том виде, как она была сооружена, стояло под вопросом. А причиной тому были многочисленные течи воды топливных каналов в раскаленную до 600°С (!) графитовую кладку реактора. Кроме этого, весьма часто – иногда до двух раз за смену – реактор «останавливался» из-за ложных сигналов аварийной защиты реактора. Для выяснения всех деталей конструкторы были вынуждены остановить его на ремонт, после которого – 25 октября 1954 года – реактор был выведен на проектную мощность. Советская наука праздновала победу! Победу мировых масштабов.

А вот мощность первой в мире атомной электростанции была весьма скромной - 5 МВт. Несмотря на это, она сыграла роль экспериментальной установки, где накапливался опыт эксплуатации будущих крупных АЭС. Так впервые была доказана возможность производства электрической энергии на основе расщепления ядер урана, а не за счет сжигания органического топлива или гидравлической энергии.


Принцип действия АЭС

Как ни странно, но все эти «высочайшие» ядерные технологии только тем и занимаются, что «греют воду». А источником тепловой энергии АЭС является ядерный реактор, внутри которого поддерживается управляемая ядерная реакция. В качестве топлива используются вещества, в которых самопроизвольно протекают цепные ядерные реакции. Основное ядерное топливо - это уран и плутоний.

Пространство в реакторе, где находится ядерное топливо, называют активной зоной. Здесь идет деление атомных ядер урана и выделяется тепловая энергия. Чтобы предохранить обслуживающий персонал от вредного излучения, сопровождающего цепную реакцию, стенки реактора делают достаточно толстыми. Скоростью цепной ядерной реакции управляют регулирующие стержни из вещества, интенсивно поглощающего нейтроны – чаще всего это бор или кадмий.

Чем глубже опускают стержни в активную зону, тем больше нейтронов они поглощают, тем меньше нейтронов участвует в реакции и меньше выделяется тепла. И наоборот, когда регулирующие стержни поднимают из активной зоны, количество нейтронов, участвующих в реакции, возрастает - все большее число атомов урана делится, освобождая скрытую в них тепловую энергию.

На случай, если нет перегрева активной зоны, предусмотрена аварийная остановка ядерного реактора. Аварийные стержни быстро падают в активную зону, интенсивно поглощают нейтроны, и цепная реакция замедляется или прекращается. Тепло из ядерного реактора выводят с помощью жидкого или газообразного теплоносителя, который прокачивают насосами через активную зону. Теплоносителем может быть вода, металлический натрий или газообразные вещества. Он отбирает у ядерного топлива тепло и передает его в теплообменник. Вот эта замкнутая система с теплоносителем называется первым контуром. В теплообменнике тепло первого контура нагревает до кипения воду второго контура. Образующийся пар направляют в турбину или используют для теплофикации промышленных и жилых зданий.


Итоги

Реактор первой в мире атомной электростанции в Обнинске проработал 48 лет и был остановлен 30 апреля 2002 года - так решило правительство России. Конструкция атомной электростанции оказалась очень надежной – за все время ее эксплуатации не было ни одного серьезного нарушения в работе! Но остановка ядерного реактора – не такое простое дело, как может показаться. Эта задача поставила перед учеными и специалистами ряд новых проблем, которые приходится решать впервые – например, разборка сильно излучающего корпуса реактора и его захоронение. Большую часть этих уникальных работ должны будут выполнить промышленные роботы... Работы по выводу Обнинской АЭС из эксплуатации будут завершены в течение 3 - 4 лет, а затем на её территории будет создан музей.

Музей-памятник возможностям человеческого разума.