Малая мощность, большая сила

Днем рождения атомной энергетики можно считать 26 июня 1954 года — когда первая в мире атомная станция начала вырабатывать энергию. «СР» и biblioatom.ru вспоминает историю строительства АЭС в Обнинске.

Текст: Александр Южанин / Фото: ФЭИ, «Страна Росатом»

Организовать работы в русле мирного использования атомной энергии академик Петр Капица призывал еще в 1945 году. И хотя исследования по этой теме проводились, в те годы все силы были направлены на создание атомного оружия. Ситуация изменилась после испытания первой советской атомной бомбы в августе 1949 года. 11 февраля 1950 года на совещании у начальника Первого главного управления Бориса Ванникова было решено построить в Обнинске, на территории Лаборатории «В» (ныне ФЭИ), «экспериментальную установку полупромышленного типа (установка АМ) мощностью по тепловыделению в 30 тыс. кВт и 5 тыс. кВт по паровой турбине, использующую обогащенный до 3–5% уран в количестве 300 кг для реактора с графитовым замедлителем и водяным охлаждением». За основу решили взять проект корабельного реактора.

Первый ковш

К разработке твэлов были привлечены пять организаций, они предложили около десятка вариантов. Окончательно с твэлами для АМ определились лишь 25 сентября 1953 года — за семь месяцев до физпуска. За это время необходимо было подготовить производство, сделать 514 твэлов, проверить их и отправить на Московский завод химического машиностроения — для сборки в ТВС.
Первый ковш земли на стройплощадке экскаватор вынул в сентябре 1951 года, монтаж реактора и оборудования начался в октябре 1953-го. В марте 1954-го приступили к отладке систем и обкатке оборудования. По мере готовности систем шла приемка в эксплуатацию.
Загрузку топлива начали 5 мая. Спустя четыре дня, с 61 заполненным топливным каналом, реактор достиг критичности, а затем был загружен полностью — все 128 каналов. Физпуск и эксперименты подтвердили основные характеристики по топливу, времени работы, распределению потоков нейтронов. 26 июня 1954 года АЭС выдала энергию в сеть.

Пять мегаватт политики

Мощность первой атомной станции, 5 МВт, была небольшой даже по меркам того времени. Зато необычайно велико было политическое значение ее пуска: на фоне гонки вооружений еще не оправившаяся после войны страна не только создала ядерное оружие, но и показала миру пример альтернативного использования силы атома.
Первая АЭС состояла из однореакторной установки с активной зоной высотой 1,7 м, диаметром 1,5 м. Во втором контуре вырабатывался пар под давлением 12,5 атмосфер и температурой 2,6 тыс. °С. Пар поступал в турбину, на валу которой был установлен электрогенератор. Это был первый опыт преобразования через паротурбинный цикл энергии деления ядер урана в электроэнергию.

Пульт управления — сейчас это музей ФЭИ

Пульт управления — сейчас это музей ФЭИ

Пока осваивалась проектная мощность, выявляли слабые места проекта и оборудования, совершенствовали отдельные узлы и системы. В октябре 1954 года турбогенератор АЭС вышел на 5 МВт. Уже первые месяцы работа станции показали, что основные конструктивные узлы (кладка реактора, топливные каналы с твэлами, парогенераторы, насосы, трубопровод первого контура) подобобраны удачно и обеспечат эксплуатацию станции на расчетной мощности. Труд всех участников создания первой в мире АЭС увенчался успехом.

Очень опытный реактор

Вначале обнинскую АЭС использовали как опытную. Здесь проходили подготовку специалисты первых промышленных станций, экипажи первых атомных подводных лодок и ледокола «Ленин», стажировались специалисты из ГДР, Чехословакии, Китая, Румынии. Но с 1956 года назначение станции постепенно менялось. Реактор решено было использовать в основном для научных исследований, необходимых в частности для проектирования более мощных АЭС.
Именно в Обнинске отрабатывали элементы реакторов РБМК. Некоторые технологи, обеспечивающие снижение себестоимости, проверенные на АМ, были использованы на всех АЭС. Например, метод частичной перегрузки реактора позволил резко снизить топливную составляющую в себестоимости электроэнергии. Суть в том, что вместо замены сразу всех топливных каналов, а именно это предусматривал проект, заменяется только часть. Слабо выгоревшие каналы из крайних рядов кладки переставляются в центр, где плотность потока нейтронов имеет максимальное значение. Свежие каналы отправляются на периферию. Такая перестановка обеспечивает более равномерное распределение плотности нейтронного потока по радиусу реактора и более глубокое, почти вдвое выше, выгорание топлива. И хотя время работы между перегрузками при этом уменьшается, выигрыш в экономичности настолько велик, что этот подход повсеместно применяется при разработке новых реакторов.
В 1962 году на реакторе АМ начала эксплуатироваться петлевая установка термоэмиссионного преобразования энергии. На ней впервые в СССР ядерная энергия была непосредственно преобразована в электрическую. Полученные на петле результаты использовали при проектировании и пуске в 1970 году первого в мире космического реактора-преобразователя «Топаз». Для научных и инженерных экспериментов на АМ было сооружено 17 петель различного назначения. Среди работ на них надо отметить, прежде всего, исследования по реакторным установкам для первой очереди Белоярской (АМБ-1 и АМБ-2) и Билибинской (ЭГП-6) АЭС.
На АМ изучали поведение реакторных материалов в радиационных полях. На нейтронных пучках проводились исследования по физике твердого тела. В последние годы было налажено производство молибдена-99, что превратило ФЭИ в главного поставщика генераторов технеция-99 — незаменимого в диагностике онкологических заболеваний изотопа, получаемого из молибдена-99.
Первая АЭС выдавала электроэнергию почти 48 лет. 29 апреля 2002 года она была остановлена. В июне 2008 года закончился демонтаж, и исследовательский реактор АМ был приведен в ядерно безопасное состояние.


КапицаЦИТАТА

Петр Капица:

«То, что происходит сейчас, когда атомную энергию расценивают первым делом как средство уничтожения людей, так же мелко и нелепо, как видеть главное значение электричества в возможности постройки электрического стула»

Далее