НПП Обнинск — историја прве нуклеарне електране на свету

27. јуна 1954. године у близини Москве, у граду Обнинску, пуштена је у рад прва нуклеарна централа на свету (НПП-1) корисне снаге 5000 кВ.

Уран је 1789. године открио немачки хемичар Мартин Клапрот и добио име по планети Уран. Деценијама касније, у децембру 1951. године, у ЕБР-И експерименталном реактору за размножавање у Арку, Ајдахо, САД, нуклеарна енергија је први пут произвела електричну енергију – за покретање четири сијалице. Међутим, ЕБР-И није дизајниран за производњу електричне енергије.

НПП-1 у Обнинску је прва нуклеарна електрана на свету која производи електричну енергију за комерцијалну употребу.

Прва нуклеарна електрана на свету

У стварању првог у свету нуклеарна електрана учествовали су водећи институти, пројектантски бирои и фабрике СССР-а. Научно управљање проблемом врши Институт за атомску енергију (ИАЕ) и лично академик И. В. Курчатов. Од 1951. године научно-техничко руковођење је поверено Институту за физику и енергетику и његовом директору професору Д. И. Блохинцеву.

А. К.Красин је први заменик директора. Развој горивних елемената (горивих шипки) водио је В.А.Маликх. Пројектовање реактора извршио је тим на челу са академиком Н. А. Долежалом и његовим најближим помоћником П. И. Алешенковим. Један од најважнијих система — систем управљања и заштите реактора — развијен је под руководством И. Ја. Емељанова, дописног члана Академије наука СССР-а.

Зграда нуклеарне електране Обниск 1950-их година

У фебруару 1950. године научници су предложили да се у Московској области изгради експериментални реактор за производњу 30.000 кВ топлоте и 5.000 кВ електричне енергије. Савет министара СССР одобрио је пројекат у мају 1950. године.

Крајем децембра 1950. пуштен је пројекат реактора и термоелектране, а крајем следеће године приступило се изради и изради опреме. Изградња је почела у јулу 1951. године.

За прву нуклеарну електрану изабран је водено-графитни канални реактор. У њему је модератор графит, а вода служи за одвођење топлоте која се ослобађа у горивим елементима (узгред, учествује и у умерености неутрона).

СССР. Калушка област. Обнинск. Реактор прве нуклеарне електране на свету. Фото ТАСС / Валентин Кунов

Основна структура енергетског реактора — сложена и скупа техничка структура — је прилично једноставна.

Реактори са водено-графитним каналом, родоначелник прве нуклеарне електране, састоје се од гомиле графитних блокова пробушених вертикалним рупама. Рупе формирају уједначену мрежу. Садрже канале за гориво са горивним елементима и уређаје за контролу и заштиту (ЦПС).

Паковање графита се поставља у затворени реакторски простор који је напуњен инертним гасом. Простор реактора чине доња плоча на коју се ослања зид, бочни плашт и горња плоча са отворима који одговарају отворима у зиду.

За одвођење топлоте која се ослобађа у горивим елементима прве НЕК, обезбеђена су два циркулациона кола.

Први круг је запечаћен. У њему се вода (расхладна течност) доводи одозго у сваки канал за гориво, где се загрева, затим након хлађења улази у измењивач топлоте — генератор паре, у којем га пумпе враћају у реактор.

У другом кругу, у генератору паре, ствара се пара која покреће конвенционалну турбину.Тако енергетски реактор замењује парни котао термоелектране. Због тога се често назива нуклеарна електрана која производи пару.

Структурна шема реактора прве нуклеарне електране

Сада уређај прве нуклеарне електране изгледа једноставно и обично. Посебно за специјалисте. Али пре скоро 70 година, када је настао, није било аналога, модела или клупе на којој би се проверавали резултати прорачуна.

И било је много питања. Како дистрибуирати воду из примарног кола на свих 128 канала за гориво и још четири горивне ћелије из сваког канала, и како ће се та дистрибуција променити када се промени снага канала (неизбежно током рада)?

Како ће се реактор понашати када поново дође до неизбежне промене густине воде у каналу, посебно при његовом загревању при покретању и хлађењу при гашењу, када реактор прелази из једног напајања у други итд.?

Почетком рада прве нуклеарне електране добијени су одговори на ова и многа друга питања, што је у потпуности потврдило очекивања научника и програмера електрана.

Решења која су укључена у пројектовање прве нуклеарне електране показала су се толико успешна да се она и сада, после четрдесет година рада, успешно користи за научне и техничке експерименте.

Године 1956, Цалдер Халл 1, прва комерцијална нуклеарна електрана, повезана је на британску националну мрежу. 1958. године отворена је прва комерцијална нуклеарна електрана у САД, Шиппортна нуклеарна електрана. Године 1964. први француски енергетски реактор ЕДФ1 радио је у Шинону на реци Лоари.

Око 4 године, пре отварања сибирске нуклеарне електране у Томску, Обнинск је остао једини нуклеарни реактор у Совјетском Савезу. Следећа совјетска нуклеарна електрана која је прикључена на њихову мрежу била је Белојарска електрана бр. 1 од 100 МВ 1964. (види - Нуклеарне електране Русије).

Најближи реактору у Обнинску били су реактори прве фазе НЕ Белојар и Билибин. Али постоје и фундаменталне разлике. У Белојарској електрани је први пут у светској пракси примењено нуклеарно прегревање паре.

Искуство стварања и деценија рада каналних реактора омогућило је израду пројекта за серијски енергетски реактор РБМК (реактор велике снаге кључања). Његова термичка шема је иста као и код реактора са водо-графитним каналима, али горивни елементи нису цевасти, већ у облику шипке, са облогом од легуре цирконијума, која слабо апсорбује неутроне.

18 таквих горивих шипки се комбинују у горивни склоп, који је монтиран на врху у цирконијумској цеви, формирајући канал за гориво. Заштитни и контролни уређаји раде у истим цевима.

Дизајн канала за гориво омогућава допуну горива (посебном машином) без гашења реактора, што је неизбежно за скоро све друге типове реактора. Време рада реактора на снази је повећано и ефикасност коришћења уранијума је знатно повећана.

Структурна шема каналског водографитног реактора РБМК

Први РБМК са електричним капацитетом од 1000 МВ инсталиран је у Лењинградској нуклеарној електрани, која је пуштена у рад 1973. Исти реактори су постављени и у нуклеарној електрани Чернобил.

Крајем 1983. први РБМК-1500 пуштен је у рад у НЕ Игналина. Тако је за мање од 30 година јединична снага реактора порасла 300 пута. Један РБМК-1500 има исти капацитет као и све електране изграђене по ГОЕЛРО плану. Реактор Игналина је неколико година био најмоћнији на свету.

Према Међународној агенцији за атомску енергију, у свету тренутно раде 443 цивилна нуклеарна реактора, док је још 51 у изградњи.

Главна контролна табла НПП Обнинск

НЕ Обнинск је затворена и стављена из погона у априлу 2002. године, односно радила је 48 година без инцидената, што је 18 година дуже од првобитно планираног, а за то време станица је имала само један ремонт.

Важност прве нуклеарне електране тешко се може преценити.Њена улога је огромна у развоју нуклеарне енергије, у оправдавању техничких решења укључених у пројекте наредних станица, у обуци висококвалификованих кадрова.

2009. године на бази НПП Обнинск основан је музеј нуклеарне енергије.