Obninsk NPP - dünyanın ilk nükleer santralinin tarihi

27 Haziran 1954'te Moskova yakınlarındaki Obninsk şehrinde, 5000 kW faydalı güce sahip dünyanın ilk nükleer santrali (NPP-1) işletmeye alındı.

Uranüs, 1789 yılında Alman kimyager Martin Klaproth tarafından keşfedilmiş ve adını Uranüs gezegeninden almıştır. Onlarca yıl sonra, Aralık 1951'de, ABD, Idaho, Arco'daki EBR-I Deneysel Yetiştirme Reaktöründe, nükleer enerji ilk kez dört ampulü çalıştırmak için elektrik üretti. Ancak, EBR-I elektrik üretmek için tasarlanmamıştır.

Obninsk'teki NPP-1, ticari kullanım için elektrik üreten dünyanın ilk nükleer enerji santralidir.

Dünyanın ilk nükleer santrali

Dünyada bir ilkin yaratılmasında nükleer enerji santrali SSCB'nin önde gelen enstitüleri, tasarım büroları ve fabrikaları katıldı. Sorunun bilimsel yönetimi Atom Enerjisi Enstitüsü (IAE) tarafından ve bizzat akademisyen I. V. Kurchatov tarafından yürütülmektedir. 1951'den beri, bilimsel ve teknik yönetim Fizik ve Enerji Enstitüsü'ne ve müdürü Profesör D. I. Blohintsev'e emanet edilmiştir.

AKKrasin, ilk müdür yardımcısıdır. Yakıt elemanlarının (yakıt çubukları) geliştirilmesine V.A. Malykh öncülük etti. Reaktörün tasarımı, Akademisyen N. A. Dolezhal ve en yakın yardımcısı P. I. Aleshenkov liderliğindeki bir ekip tarafından gerçekleştirildi. En önemli sistemlerden biri olan reaktör kontrol ve koruma sistemi, SSCB Bilimler Akademisi'nin ilgili üyesi I. Ya. Emelyanov'un liderliğinde geliştirildi.

1950'lerde Obnisk nükleer santralinin inşası

Şubat 1950'de bilim adamları, Moskova bölgesinde 30.000 kW ısı ve 5.000 kW elektrik üretmek için deneysel bir reaktör inşa etmeyi önerdiler. SSCB Bakanlar Konseyi Mayıs 1950'de projeyi onayladı.

1950 Aralık ayı sonunda reaktör ve termik santralin tasarımı yayınlandı ve ertesi yılın sonunda ekipmanların detaylı tasarımı ve üretimine başlandı. İnşaat Temmuz 1951'de başladı.

İlk nükleer santral için su-grafit kanallı bir reaktör seçilmiştir. İçinde, moderatör grafittir ve su, yakıt elemanlarında salınan ısıyı gidermeye yarar (bu arada, nötronların ılımlılığına da katılır).

SSCB. Kaluga bölgesi. Obninsk. Dünyanın ilk nükleer santralinin reaktörü. Fotoğraf: TASS / Valentin Kunov

Karmaşık ve pahalı bir teknik yapı olan güç reaktörünün temel yapısı oldukça basittir.

İlk nükleer santralin atası olan su-grafit kanallı reaktörler, dikey deliklerle delinmiş bir dizi grafit bloktan oluşur. Delikler düzgün bir ızgara oluşturur. Yakıt elemanları ve kontrol ve koruma cihazları (CPS) içeren yakıt kanalları içerirler.

Grafit paketi, inert bir gazla doldurulmuş kapalı bir reaktör boşluğuna yerleştirilir. Reaktör alanı, duvarın dayandığı bir alt plaka, bir yan ceket ve duvardaki açıklıklara karşılık gelen açıklıklara sahip bir üst plakadan oluşur.

Birinci NGS'nin yakıt elemanlarında açığa çıkan ısıyı uzaklaştırmak için iki sirkülasyon devresi sağlanmıştır.

İlk devre mühürlendi. İçinde, su (soğutma sıvısı) yukarıdan ısıtıldığı her bir yakıt kanalına beslenir, ardından bir ısı eşanjörüne - soğuduktan sonra pompaların onu reaktöre geri döndürdüğü bir buhar jeneratörü - girer.

İkinci devrede, buhar jeneratöründe, konvansiyonel bir türbini çalıştıran buhar üretilir ve böylece enerji reaktörü, termik santralin buhar kazanının yerini alır. Bu nedenle, genellikle buhar üreten bir nükleer enerji santrali olarak adlandırılır.

İlk nükleer santralin reaktörünün yapısal diyagramı

Şimdi ilk nükleer santralin cihazı basit ve sıradan görünüyor. Özellikle uzmanlar için. Ancak neredeyse 70 yıl önce, oluşturulduğunda, hesaplamaların sonuçlarını kontrol edecek bir analog, model veya tezgah yoktu.

Ve birçok soru vardı. Suyu birincil devreden 128 yakıt kanalının tamamına ve her kanaldan dört yakıt hücresine daha nasıl dağıtacağız ve kanal gücü değiştiğinde (çalışma sırasında kaçınılmaz) bu dağıtım nasıl değişecek?

Kanaldaki suyun yoğunluğunda yeniden kaçınılmaz bir değişiklik olduğunda, özellikle başlatma sırasında ısınması ve kapatma sırasında soğuması sırasında, reaktör bir beslemeden diğerine geçtiğinde vb. reaktör nasıl davranacak?

İlk nükleer santralin faaliyete geçmesiyle birlikte, bilim adamlarının ve santral geliştiricilerinin beklentilerini tam olarak doğrulayan bu ve diğer birçok soruya cevaplar alındı.

İlk nükleer santralin tasarımında yer alan çözümler o kadar başarılı oldu ki, kırk yıllık işletimden sonra bile bilimsel ve teknik deneyler için başarıyla kullanılmaya devam ediyor.

1956'da, ilk ticari nükleer güç istasyonu olan Calder Hall 1, İngiliz ulusal şebekesine bağlandı. 1958'de ABD'deki ilk ticari nükleer enerji santrali olan Shipport Nükleer Enerji Santrali açıldı. 1964'te, ilk Fransız enerji reaktörü EDF1, Loire Nehri üzerindeki Chinon'da çalışıyordu.

Tomsk'ta Sibirya nükleer santralinin açılmasından önce yaklaşık 4 yıl boyunca Obninsk, Sovyetler Birliği'ndeki tek nükleer reaktör olarak kaldı. Şebekelerine bağlanacak bir sonraki Sovyet nükleer santrali, 1964'teki 100 MW'lık Beloyarsk Enerji Santrali No. 1'di (bkz. Rusya'nın nükleer santralleri).

Beloyar NGS'nin ilk aşamasının reaktörleri ve Bilibin NGS, Obninsk'teki reaktöre en yakın olanlardı. Ancak temel farklılıklar da var. Beloyarsk NPP'de, dünya pratiğinde ilk kez buharın nükleer aşırı ısınması kullanıldı.

Kanal reaktörlerinin yaratılması ve on yıllık işletme deneyimi, bir seri güç reaktörü RBMK (yüksek güçlü kaynama reaktörü) için bir proje geliştirmeyi mümkün kıldı. Termal şeması, su-grafit kanallı reaktörlerinkiyle aynıdır, ancak yakıt elemanları boru şeklinde değil, nötronları zayıf bir şekilde emen zirkonyum alaşımından bir astar ile çubuk şeklindedir.

Bu tür 18 yakıt çubuğu, bir yakıt kanalı oluşturan bir zirkonyum borunun üstüne monte edilen bir yakıt düzeneğinde birleştirilir. Koruma ve kontrol cihazları aynı borularda çalışır.

Yakıt kanallarının tasarımı, hemen hemen tüm diğer reaktör türleri için kaçınılmaz olan, reaktörü kapatmadan yakıtın (özel bir makine kullanılarak) yeniden yüklenmesini mümkün kılar. Güçte reaktör çalışma süresi artar ve uranyum kullanım verimliliği büyük ölçüde artar.

Kanal su-grafit reaktörü RBMK'nin yapısal diyagramı

1000 MW elektrik kapasiteli ilk RBMK, 1973 yılında devreye alınan Leningrad Nükleer Santrali'ne kuruldu. Aynı reaktörler Çernobil Nükleer Santrali'ne de kuruldu.

1983'ün sonunda, Ignalina NGS'de ilk RBMK-1500 devreye alındı. Böylece 30 yıldan kısa bir sürede reaktörlerin birim gücü 300 kat arttı. Bir RBMK-1500, GOELRO planı kapsamında inşa edilen tüm enerji santralleriyle aynı kapasiteye sahiptir. Ignalina reaktörü birkaç yıldır dünyanın en güçlü reaktörüydü.

Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı'na göre, şu anda dünyada faaliyet gösteren 443 sivil nükleer reaktör var ve 51'i de yapım aşamasında.

Obninsk NGS'nin ana kontrol paneli

Obninsk NPP Nisan 2002'de kapatıldı ve hizmet dışı bırakıldı, yani başlangıçta planlanandan 18 yıl daha uzun olan 48 yıl sorunsuz çalıştı ve bu süre zarfında istasyonda yalnızca bir revizyon yapıldı.

İlk nükleer santralin önemi fazla tahmin edilemez.Nükleer enerjinin geliştirilmesinde, sonraki istasyonların projelerinde yer alan teknik çözümlerin gerekçelendirilmesinde, yüksek nitelikli personelin eğitiminde rolü çok büyüktür.

2009 yılında, Obninsk nükleer santrali temelinde bir nükleer enerji müzesi kuruldu.